Shaft

Пример общего расчета вала

Общий порядок расчета
Создание модели вала.
Задание опор вала.
Задание нагрузок.
Задание параметров материала вала.
Выполнение расчета.
Просмотр результатов расчета.
Генерация чертежа вала.
Вывод результатов расчета на печать.
Вывод результатов расчета в файл формата *.rtf.

Задача
Выполнить общий расчет вала (см. рисунок) на усталостную прочность. На вал действуют следующие нагрузки:
Т1 = Т2 = 2000 Н
·м;
Fr1 = 4,9 kH;
Fa1 = 1,87 kH;
Ft1 = 13,3 kH;
Fr2 = 14,76 kH;
Fa2 = 5,6 kH;
Ft2 = 40 kH;
Ma1 = Ma2 = 280 Н
·м.



Шпоночные канавки взять стандартные, из базы данных.
Материал вала Сталь 55, частота вращения вала 200 об/мин; ресурс работы 20000 часов, режим нагружения постоянный.

Решение
Создание модели вала.
1.1. Создание цилиндрических секций. Поскольку вал состоит из цилиндрических секций, то достаточно подробно рассмотреть создание только одной из этих секций, например, левой.
Переходим в режим создания цилиндрической секции нажатием кнопки «Цилиндр» (меню Задать/Цилиндр). Курсор приобретает характерный вид цилиндра, причем точное позиционирование производится указателем курсора (в виде крестика). Фиксируем указателем курсора произвольную точку поля редактора, затем нажимаем левую кнопку мыши, и, не отпуская ее, создаем прямоугольник, моделирующий цилиндрическую секцию вала. Текущие размеры прямоугольника (диаметр и длина цилиндрической секции) динамически отображаются на панели статуса.
Гораздо удобнее не следить за текущими размерами секции, а сначала схематически изобразить произвольную секцию, а потом откорректировать ее параметры, т.е. отредактировать созданную секцию. Для этого следует щелкнуть правой кнопкой мыши на созданной секции и изменить параметры, записанные в полях открывшегося диалогового окна.



Аналогичным образом создаем остальные три цилиндрические секции вала (в соответствии с размерами), которые автоматически будут соосно пристыковываться к существующей секции
1.2. Создание на секциях вала фасок. Для создания фаски следует нажать кнопку «Фаска» (меню Задать/Фаска), а затем щелкнуть указателем курсора (крестиком) вблизи границы сегмента. После этого откроется диалоговое окно «Фаска», в поля которого записываются параметры создаваемой фаски.
1.3. Создание скруглений (галтелей) на заплечиках вала. Для создания скругления следует нажать кнопку «Галтель» (меню Задать/Галтель), а затем щелкнуть указателем курсора (крестиком) вблизи границы сегмента. После этого откроется диалоговое окно «Галтель», в поля которого записываются параметры создаваемой галтели.
1.4. Создание канавки для выхода шлифовального круга. Для создания канавки нужно нажать кнопку «Канавка» (меню Задать/Канавка), а затем щелкнуть крестиком курсора вблизи границы сегмента. После этого откроется окно «Выбор типа канавки» со схематическим изображением трех типов канавок, которые можно создать на валу.



Для выбора типа создаваемой канавки щелкаем левой кнопкой мыши на изображении выбранного типа канавки и нажимаем кнопку «ОK».
Замечание. Следует иметь в виду, что не все типы канавок могут быть созданы на границах цилиндрических сегментов, поэтому, если пользователь выбрал такой тип канавки, который невозможно создать в конкретных условиях, программа выдаст соответствующее сообщение.
После выбора типа создаваемой канавки откроется диалоговое окно «Канавка». В правой части этого окна показывается таблица с соотношениями параметров канавки для различных диаметров валов, а в полях ввода его нижней части показываются (красным цветом) те параметры канавки, которые подходят для этой секции вала. При желании эти значения могут быть изменены. Нажатием кнопки «ОK» заканчиваем создание канавки для выхода шлифовального круга.



1.5. Создание шпоночных канавок. В нашем примере на цилиндрической секции вала требуется создать шпоночную канавку длиной 100 мм, закругленную с обоих концов. Для создания таких шпоночных канавок следует вначале нажать кнопку «Закругленная шпонка» (меню Задать/Шпонка/Закругленная с двух сторон) и установить указатель курсора в точке начала шпоночной канавки (точка определяется приблизительно). Затем нужно нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, создать прямоугольник, длина которого будет примерно соответствовать длине шпоночной канавки. Текущие значения размеров создаваемой шпоночной канавки динамически отображаются на панели статуса. В полях ввода открывшегося диалогового окна «Шпонка» уточняем параметры создаваемой шпоночной канавки (в соответствии с заданным по условию чертежом вала):



«Расстояние от левой границы вала на, мм» вводим 14;
«Длина, мм» вводим 72.
Для получения остальных стандартных разменов шпоночной канавки обратимся к базе данных, для чего нажимаем кнопку «База данных». Это приведет к открытию диалогового окна «База данных по шпонкам». Если программа предлагает несколько вариантов шпонок, то выбираем один из них. Соответствующие данные выбранной строки автоматически перенесутся в окно «Шпонка», и на валу отрисуется шпонка со стандартными параметрами.
Аналогичным образом создаем вторую шпоночную канавку.



Задание опор вала.
Для задания опор вала переходим в соответствующий режим нажатием кнопки «Опора» (меню Задать/Опоры). Если щелкнуть левой кнопкой мыши вблизи того места, где следует установить опору, то откроется диалоговое окно «Опора», с помощью которого задаем параметры этой опоры.

13 EMBED PBrush 1415

Вначале из выпадающего списка выбираем тип опоры (жесткая или упругая), затем уточняем ее расположение (от левого конца вала), и, наконец, задаем жесткость создаваемой опоры (в том случае, если опора упругая). В рассматриваемом примере выбираем жесткую опору, а в поле ввода «Расстояние от левого конца вала, мм» вводим число 25. Аналогичным образом создаем вторую опору.
Задание нагрузок.
Задание осевых сил. Включаем режим «Осевая сила» нажатием соответствующей кнопки (меню Задать/Осевая сила) и в поля ввода открывшегося диалогового окна «Осевая сила» записываем параметры и обозначение силы. Рассмотрим задание осевой силы Fa1.



в поле ввода «Расстояние от левого конца вала, мм» записываем значение 100 (расстояние от левого конца вала до точки приложения осевой силы Fa1);
в поле ввода «Значение, Н» записываем число 1870, поскольку сила действует в направлении «справа налево»;
в поле ввода «Название» вводим обозначение F;
В поле ввода «Индекс» вводим обозначение а1.
Последние два параметра не являются обязательными, и эти поля ввода могут оставаться пустыми.
После нажатия кнопки «ОK» осевая сила отобразится на модели вала. Аналогичным образом создаем вторую осевую силу Fa2.
Таким образом, к валу приложены две не равные по величине осевые силы, а опоры не ограничивают перемещение вала в осевом направлении. Поэтому пользователь должен сам решить, какая из опор будет воспринимать результирующую осевую силу, и скомпенсировать эту силу. В нашем примере полагаем, что справа будет установлена опора, воспринимающая осевую нагрузки, поэтому в месте установки правой опоры прикладываем осевую силу, равную по величине алгебраической сумме приложенных к отдельным участкам вала осевых сил, но имеющую противоположный знак. Величина такой компенсирующей силы будет составлять -3,73 кН.
Замечание. Если осевые силы не скомпенсированы, то рассчитать вал не удастся.
Если при отрисовке сил обнаружится, что они имеют направление, противоположное заданному, то следует вызвать соответствующее окно щелчком правой кнопки мыши и изменить знак силового фактора.
Задание поперечных сил. Нажатием кнопки «Поперечная сила» (меню Задать/Поперечная сила) переходим в режим задания радиальной силы и в поля ввода открывшегося диалогового окна «Поперечная сила» записываем параметры и обозначение силы. Рассмотрим задание радиальных сил Ft1 и Fr1.



Прежде всего в поле ввода «Расстояние от левого конца вала, мм» заносим значение 100. Затем нужно задать либо модуль и направление равнодействующей радиальных сил (выбрать Тип данных Модуль и угол), либо величины проекций этих сил (Тип данных Проекции). В нашем примере выбираем Проекции. Для задания величин проекций записываем:
в поле ввода «Вертикальная, Н» -4900 (поскольку сила направлена вниз);
в поле ввода «Горизонтальная, Н» -13300 (поскольку сила направлена «на нас»).
Поля ввода «Название» и «Индекс» оставляем незаполненными.
Аналогичным образом создаем две других радиальных силы, Ft2 и Fr2.
Если при отрисовке сил обнаружится, что они имеют направление, противоположное заданному, то следует вызвать соответствующее окно щелчком правой кнопки мыши и изменить знак силового фактора.

3.3. Задание изгибающих моментов. Переход в этот режим осуществляется нажатием кнопки «Момент изгиба» (меню Задать/Момент изгиба). В полях ввода открывшегося диалогового окна «Момент изгиба» требуется задать параметры и обозначение момента. Рассмотрим задание изгибающего момента Ma1.



Для задания точки приложения силы в поле ввода «Расстояние от левого конца вала, мм» вводим 100.
Затем нужно задать либо модуль и направление суммарного изгибающего момента (выбрать Тип данных Модуль и угол), либо величины проекций этих изгибающих моментов (Тип данных Проекции). В нашем примере выбираем Проекции. Для задания величин проекций записываем:
в поле ввода «Вертикальная, Н(м» -280;
в поле ввода «Горизонтальная, Н(м» 0.
Поля ввода «Название» и «Индекс» оставляем незаполненными.
Аналогичным образом создаем изгибающий момент Ma2.
Если при отрисовке моментов обнаружится, что они имеют направление, противоположное заданному, то следует вызвать соответствующее окно щелчком правой кнопки мыши и изменить знак силового фактора.
3.4. Задание крутящих моментов. Переходим в соответствующий режим нажатием кнопки «Момент кручения» (меню Задать/Момент кручения) и в полях ввода открывшегося диалогового окна «Момент кручения» записываем параметры и обозначение момента. Рассмотрим задание момента кручения Т1.



в поле ввода «Расстояние от левого конца вала, мм» записываем значение 100 (расстояние от левого конца вала до точки приложения крутящего момента);
в поле ввода «Значение, Н(м» 2000;
в поле ввода «Название» Т (но можем оставить незаполненным);
в поле ввода «Индекс» 1 (также можем оставить незаполненным).
Аналогичным образом задаем изгибающий момент Т2.
Если при отрисовке моментов обнаружится, что они имеют направление, противоположное заданному, то следует вызвать соответствующее окно щелчком правой кнопки мыши и изменить знак силового фактора.
Задание параметров материала вала.
Задать материал вала можно двумя способами: вводом заданных параметров или выбором материала из базы данных. Для того чтобы ввести известные параметры материала, нужно нажать кнопку «Материал» (меню Материал/Параметры). Параметры материала заносятся в поля ввода открывшегося диалогового окна «Материал вала». Если марка материала выбирается из базы, то нужно вначале вызвать базу данных нажатием кнопки «База данных», а затем из таблиц выпадающих списков «Тип» и «Группа» выбрать марку материала. В рассматриваемом примере по условию задана марка стали, из которой изготавливается вал, поэтому выбираем эту марку из базы данных.
Выполнение расчета.
Для запуска на расчет выбираем меню Рассчитать!/Общий расчет вала. В открывшемся диалоговом окне «Ресурс работы вала» записываем:
«Ресурс работы, [час]» 20000;
«Частота вращения вала, [об/мин]» 200.
Расчет вала производится после нажатия кнопки «Ок».
Просмотр результатов расчета.
Для просмотра результатов расчета переходим в меню Результаты и в открывшемся окне «Результаты» выбираем тот вид результатов расчета, который необходимо просмотреть. Если пользователь хочет, чтобы эпюры силовых факторов строились на фоне вала, то нужно оставить установленный по умолчанию флажок напротив опции Рисовать вал. В противном случае флажок нужно убрать.
Генерация чертежа вала.
Для генерации чертежа рассчитанного вала выбираем в диалоговом окне «Файл» пункт «Экспорт» и вызываем открытие диалогового окна «Заполнение штампа». В поля ввода этого окна можно внести фамилии исполнителей и дату, а также выбрать масштаб чертежа, формат чертежа и т.п.



Для завершения генерации чертежа необходимо сохранить этот чертеж как файл с расширением *.agr. После этого произойдет запуск плоского графического редактора APM Graph, в окне которого и будет показан чертеж рассчитанного вала.



Вывод результатов расчета на печать.
Для вывода результатов расчета на печать следует нажать в основном окне программы кнопку «Печать» (меню Файл/Печать) и в открывшемся стандартном окне «Печать» выбрать один из установленных принтеров и произвести печать.
Вывод результатов расчета в файл формата *.rtf.
У пользователя есть возможность вывести и исходные данные, и результаты расчета в текстовый файл формата *.rtf, который может быть открыт с помощью большинства современных текстовых редакторов. Для вывода результатов в файл формата *.rtf следует выбрать в меню Файл/Печать в RTF файл тип файла *.rtf и сохранить файл в этом формате.

Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 15574107
    Размер файла: 999 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий