Інженерна механіка

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

 

РОЗРАХУНКИ НА МІЦНІСТЬ ТА

КОНСТРУЮВАННЯ ВАЛІВ

 

Мета роботи: Вивчення типових конструкцій валів редукторів та їх елементів, визначення несучої здатності вала і запасу його втомної міцності з використанням методів комп’ютерного проектування.

 

1 Порядок виконання роботи

- дати формулювання поняття «вал», «вісь»;

- ознайомитись з конструкціями валів;

- ознайомитись з конструкціями елементів валів та осей;

- побудувати робоче креслення валаз використанням методів комп’ютерного проектування;

- відповісти на контрольні запитання;

- зарахувати лабораторну роботу у викладача.

 

2 Завдання для самопідготовки

Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область використання валів редукторів та їх елементів. Ознайомитись з методами конструювання валів та осей. 

 

3 Короткі теоретичні відомості

Вал має форму ступінчастого тіла обертання (рис. 1). Кожна ступень його поверхні виконує певні функції. Вхідні (вихідні) вали редукторів звичайномають наступні елементи:

- хвостовик 1 використовується для монтажу півмуфти, шківа, зубчастого колеса, зірочки або інших деталей, через які вал сприймає обертовий момент. Кріплення деталей, що змонтовані на хвостовику вала, може виконуватись за допомогою шпонкового, шліцьового (рідко – штифтового) з’єднання або посадки з натягом. Хвостовик може мати якциліндричну, так і конічну форму;

- ділянка 2 контактує з манжетним ущільненням і характеризується малою шорсткістю поверхні для зменшення зносу вала і ущільнення;

- шипи 3 і 7 використовуються для монтажу підшипників;

- зубчастий вінець шестірні 5, що виготовлений разом з валом, використовується для передачі обертального моменту з вала на колесо;

- вільні ділянки 4 та 6 забезпечують необхідні відстані між змонтованими на валі деталями та елементами корпусу.

Означення конструктивних елементів валів та осей:

– цапфа (Ц) – ділянка вала (осі), якою він опирається на підшипник;

– заплечик (З) – перехідна торцева поверхня від одного перерізу вала (осі) до іншого, призначена для упору деталей, встановлених на валі або осі;

– буртик (Б) – кільцеві потовщення вала (осі), що становлять одне ціле з валом (віссю);

– канавка (К) – поглиблення на поверхні меншого діаметра між сусідніми ступенями валів: призначена для щільного прилягання посадочної деталі до заплечиків (буртика), виходу шліфувального круга, у випадку оброблення поверхні меншого діаметра, виходу різценарізного інструмента. Ці канавки підвищують концентрацію напружень;

– жолобник (Ж) – криволінійна поверхня плавного переходу від меншого діаметра перерізу вала (осі) до плоскої частини заплечика або буртика.

– фаска (Ф) – скошена частина бічної поверхні вала (осі) біля торця вала (осі), заплечика або буртика. Служить для полегшення складання та запобігання травмуванню людей. Радіуси заокруглень жолобників і розміри фасок приймають за ГОСТ 12080-66 залежно від діаметра вала;

– шпонковий паз (Ш) – поглиблення в валах для установки шпонок. Виконують на ділянках кріплення деталей, що передають обертальний момент. Розміри пазів шпонок приймають за ГОСТ 23360-78.

 

4 Оснащення робочого місця

- комп’ютер з програмним забезпеченням;

- методичні вказівки по виконанню лабораторної роботи;

- звіт з лабораторної роботи;

- калькулятор.

 

5 Методикапроведення роботи

Побудувати 3D модель тихохідного вала редуктора, отримати його робоче креслення, підібрати підшипники кочення, манжету та муфту враховуючи наступні вихідні дані:

Циліндричне колесо                          косозубе

Шпонки                                              призматичні

Лінійні розміри, мм: а = 140; b = 125; с = 10; d = 45; h = 80.

КОМПАС-3D дозволяє створити вал і вал-шестірню декількома способами. Можна накреслити використовуючи графічні примітиви і просторове мислення, а можна створити деталь. Так само, за допомогою Прикладних бібліотек зробити майже те ж саме, креслення і модель.

Для створення креслення вала або шестірні в документі креслення треба запустити «Валы и механические передачи 2D», в розділі «Механика» вкладення «Приложения» головного меню (рис. 4).

Активувавши побудову моделі і вибравши тип відтворення (рис. 5), варто вказати точку початку.

На наступному етапі треба вибрати потрібну ступень. Вказати її розміри, параметри зліва і справа (рис. 6). Побудувати всі ступені вала.

На валі побудувати конструктивні елементи кожної ступені – фаски, жолобники, отвори під шпонки (рис. 7).  Побудувати виносні елементи.

Виконати робоче креслення вала. Проставити розміри, допуски форми і взаємного розташування, вимоги до шорсткості поверхонь. Заповнити технічні вимоги. Заповнити основний надпис.

 

6 Вимоги безпеки

Під час проведення роботи додержуватись правил загальної інструкції з охорони праці, наведених у розділі „Загальні вимоги безпеки“.

 

7 Контрольні запитання

1 Назвіть основні типи вихідних кінців валів.

2 Назвати принципову відмінність вала від осі.

3 Як можна пояснити поняття небезпечного перерізу вала?

4 В якому випадку шестірня виготовляється сумісно з валом?

5 На які напруження (вигину чи зрізу) розраховані вихідні кінці валів?

6 Перерахувати вимоги до призначення діаметрів сусідніх між собою ділянок вала.

7 Що таке концентратори напружень?

8 Яка форма шийок під підшипники найбільш поширена у конструкціях валів редукторів загального призначення?

9 Вкажіть основні вимоги, які пред’являють до матеріалів валів редукторів.

10 Вкажіть основну відмінність орієнтовного і наближеного розрахунків вала на міцність.

 

8 Тестові завдання

1 Чим відрізняється вал від осі?

- вал обертається, вісь не обертається;

- вал ступінчастий, вісь гладка;

- вал передає обертаючий момент, вісь не передає;

- вал не обертається, вісь обертається.

 

2 Які матеріали частіше усього застосовуються для виготовлення валів редукторів?

- середньовуглецеві конструкційні і леговані сталі;

- низьковуглецеві конструкційні сталі;

- високоміцні і модифіковані чавуни;

- кольорові метали.

 

3 Яка форма шийок під підшипники найбільш поширена у конструкціях валів редукторів загального призначення?

- конічна;                     - циліндрична;

- сферична;                  - гелікоїдальна.

 

4 Які види валів застосовуються у зубчастих редукторах загального призначення?

- прямі ступінчасті;     - колінчасті;  

- гнучкі;                                    - порожнисті.

 

5 Продовжте формулювання поняття "ВАЛ РЕДУКТОРА": "Деталь редуктора, яка служить для ...

- передачі обертаючого моменту і підтримки деталей передач;

- передачі обертаючого моменту;

- підтримки деталей передач;

- зміни частоти обертання.

 

6 Вкажіть послідовність проведення розрахунків на міцність при конструюванні валів редуктора

- наближений, орієнтовний, уточнений;

- орієнтовний, уточнений, наближений;

- уточнений, наближений, орієнтовний;

- орієнтовний, наближений, уточнений.

 

7 З якою метою одну з опор довгого вала виконують „плаваючою“?

- для компенсації неточного монтажу елементів передач на валі;

- для компенсації теплових подовжень вала;

- для компенсації переміщення вала від дії осьових зусиль;

- для компенсації переміщення вала від дії радіальних зусиль.

 

8 Яку назву мають опорні частини валів і осей?

- цапфи;               - підшипники;   - муфти;  - шпонки.

 

9 Яку назву має проміжна частина вала або осі?

- підшипник;   - шип;             - п’ята;            - шийка.

 

10 Призначення шпонкового паза на валі

- місце для змащення деталей на валі;

- являється посадковим місцем для встановлення колеса;

- являється перехідною ділянкою;

- являється посадковим місцем для встановлення підшипника.