§ 22.6. Расчет осей
§ 22.6. Расчет осей
Проектировочный расчет. Оси работают как поддерживающие детали и поэтому нагружены только изгибающими нагрузками [1]. Проектный расчет осей на статическую прочность выполняют аналогично расчету балок с шарнирными опорами обычными методами сопротивления материалов, задаваясь при этом длинами участков осей в зависимости от конструкции узла.
Расчет неподвижных осей ведут в предположении изменения напряжений изгиба по отнулевому циклу — самому неблагопри-
|
|
|
Рис. 22.9. Подвеска крюка: / — неподвижная ось; 2 — ось-держатель |
ятному из всех знакопостоянных циклов. Для осей, изготовленных из среднеуглеродистых сталей, допускаемое напряжение изгиба [а0]и= 100...160 Н/мм2. Меньшие значения рекомендуются при значительных концентрациях напряжений.
Напряжения во вращающихся осях изменяются по симметричному циклу, для них принимают [σ_ι]Η= (0,5...0,6) [ао]и. Если ось в расчетном сечении имеет шпоночную канавку, то полученный диаметр увеличивают примерно на 10 % и округляют до ближайшего большего стандартного значения (см. § 22.4).
Проверочный расчет. Проверочный расчет осей на сопротивление усталости и изгибную жесткость ведут аналогично расчету валов при Μк = 0.
Пример 22.3. Определить диаметр оси подвески крюка, грузоподъемная
сила которого F=10 кН (рис. 22.9, а).
Решение. 1. Расчетная схема (рис. 22.9, б) составлена в соответствии с конструкцией подвески (ось рассматривается как балка с шарнирными опорами, нагруженная сосредоточенными силами).
2. Опорные реакции. При симметричном расположении блоков RA = Rr = F/2=\0-\&/2 Η = 5· ΙΟ3 Η.
3. Эпюра изгибающих моментов Μ:
в сечении А М = 0;
» » Б Μ = — /?л·50 = — 5· 103-50 Η·мм = —250 Н-мм;
» » В Μ = — · 50 = — 5 · 103 · 50 Η·мм = —250 Н-мм;
» » Г М = 0.
4. Для удобства изготовления и сборки принимаем ось гладкой и неподвижной. Учитывая ответственность оси в крюковой подвеске, выбираем материал сталь Ст5 с [а0]и = 125 Н/мм[2].
5. Требуемый диаметр оси определяем из условия прочности на изгиб:
Ψ = ΟΜ3>Μ/[σ0]Η,
откуда
^ 3 Ι Μ -л3 /250.103
0>Л / „ , г 1 = \ / „ , ММ = 27,2 мм.
^ V 0,1 [о0]и γ 0,Ы25
По стандарту (см. § 22.4) принимаем d = 28 мм.
§ 22.7. Рекомендации по конструированию валов и осей
правляющий цилиндрический участок с полем допуска d9 (см. рис. 22.2).
[1] Растягивающими и сжимающими нагрузками пренебрегают.
[2] Каждая насаживаемая на вал или ось деталь должна проходить до своей посадочной поверхности свободно во избежание повреждения других поверхностей (см. рис. 4.6 и 22.8, а). Рекомендуется принимать такую разность диаметров ступеней вала, чтобы при сборке можно было насадить деталь, не вынимая шпонку, установленную в канавке ступени меньшего диаметра.