Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Топ:
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Дисциплины:
2018-01-04 | 1617 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Задание
Для стального вала круглого поперечного сечения определить значения внешних моментов, соответствующих передаваемым мощностям, и уравновешенный момент (табл.7.1 и табл.7.2).
Построить эпюру крутящих моментов по длине вала.
Определить диаметры вала по сечениям из расчетов на прочность и жесткость. Полученный больший результат округлить до ближайшего четного или оканчивающегося на 5 числа.
При расчете использовать следующие данные: вал вращается с угловой скоростью 25 рад/с; материал вала — сталь, допускаемое напряжение кручения 30 МПа, модуль упругости при сдвиге 8 • 104 МПа; допускаемый угол закручивания [ ] = 0,02 рад/м.
Провести расчет для вала кольцевого сечения, приняв с = 0,9. Сделать выводы о целесообразности выполнения вала круглого или кольцевого сечения, сравнив площади поперечных сечений.
Цель работы - научиться выполнять проектировочные и проверочные расчеты круглого бруса для статически определимых систем, проводить проверку на жесткость.
Теоретическое обоснование
Кручением называется нагружение, при котором в поперечном сечении бруса возникает только один внутренний силовой фактор – крутящий момент. Внешними нагрузками также являются две противоположно направленные пары сил.
Распределение касательных напряжений по сечению при кручении(рис. 7.1)
Касательное напряжение в точке А:
Рис.7.1
(7.1)
где — расстояние от точки А до
центра сечения.
Условие прочности при кручении
; (круг), (7.2)
(кольцо), (7.3)
где Мк — крутящий момент в сечении, Н-м, Н-мм;
Wp — момент сопротивления при кручении, м3, мм3;
[тк] — допускаемое напряжение при кручении, Н/м2, Н/мм2.
Проектировочный расчет, определение размеров поперечного сечения
|
(7.4)
где d — наружный диаметр круглого сечения;
dBn — внутренний диаметр кольцевого сечения; с = dBK/d.
Определение рационального расположения колесна валу
Рациональное расположение колес — расположение, при котором максимальное значение крутящего момента на валу — наименьшее из возможных.
Для экономии металла сечение бруса рекомендуется выполнить кольцевым.
Условие жесткости при кручении
; G ≈ 0,4E (7.5)
где G — модуль упругости при сдвиге, Н/м2, Н/мм2;
Е — модуль упругости при растяжении, Н/м2, Н/мм2.
[ φо ] — допускаемый угол закручивания, [φо] = 0, 54-1 град/м;
Jp — полярный момент инерции в сечении, м4, мм4.
(7.6) |
Проектировочный расчет, определение наружное диаметра сечения
Порядок выполнения работы
1. Построить эпюру крутящих моментов по длине вала для предложенной в задании схемы.
2. Выбрать рациональное расположение колес на валу и дальнейшие расчеты проводить для вала с рационально расположенными шкивами.
3. Определить потребные диаметры вала круглого сечения из расчета на прочность и жесткость и выбрать наибольшее из полученных значений, округлив величину диаметра.
4. Сравнить затраты металла для случая круглого и кольцевого сечений. Сравнение провести по площадям поперечных сечений валов.
Площади валов рассчитать в наиболее нагруженном сечении (по максимальному крутящему моменту на эпюре моментов).
Контрольные вопросы
1. Какие деформации возникают при кручении?
2. Какие гипотезы выполняются при деформации кручения?
3. Изменяются ли длина и диаметр вала после скручивания?
4. Какие внутренние силовые факторы возникают при кручении?
5. Что такое рациональное расположение колос на валу?
6. Что такое полярный момент инерции? Какой физический смысл имеет эта величина?
7. В каких единицах измеряется?
Пример выполнения
Для заданного бруса (рис.7.1) построить эпюры крутящих моментов, рациональным расположением шкивов на валу добиться уменьшения значения максимального крутящего момента. Построить эпюру крутящих моментов при рациональном расположении шкивов. Из условия прочности определить диаметры валов для сплошного и кольцевого сечений, приняв с = . Сравнить полученные результаты по полученным площадям поперечных сечений. [τ] = 35 МПа.
|
Решение
Сечение 2 (рис.7.2б):
Сечение 3 (рис.7.3в):
Рис.7.2
А б в
Рис.7.3
Максимальное значение крутящего момента на валу при выбранном расположении шкивов – 600 Н*м.
Рис.7.4
Момент сопротивления кручению:
Определяем диаметры вала по сечениям:
Округляем полученные значения: , ,
Моменты сопротивления остаются теми же. По условию
Полярный момент сопротивления кольца:
Формула для определения наружного диаметра вала кольцевого сечения:
Расчет можно провести по формуле:
Диаметры вала по сечениям:
Наружные диаметры вала кольцевого сечения практически не изменились.
Для кольцевого сечения: , ,
При условии что сечение – круг (рис.7.4а)
Сплошное круглое сечение:
При условии, что сечение – кольцо, (рис.7.4б)
Кольцевое сечение:
Сравнительная оценка результатов:
|
Следовательно, при переходе с кругового на кольцевое сечение экономия металла по весу составит 1,3 раза.
А б
рис.7.4
Таблица 7.1
Таблица 7.2
Вариант | Параметры | |||
a = b = с, м | Р1,кВт | Р2,кВт | Р3,кВт | |
1,1 | 2,1 | 2,6 | 3,1 | |
1,2 | 2,2 | 2,7 | 3,2 | |
1,3 | 2,3 | 2,8 | 3,3 | |
1,4 | 2,4 | 2,9 | 3,4 | |
1,5 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | |
1,6 | 2,6 | 3,1 | 3,6 | |
1,7 | 2,7 | 3,2 | 3,7 | |
1,8 | 2,8 | 3,3 | 3,8 | |
1,9 | 2,9 | 3,4 | 3,9 | |
2,0 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | |
1,1 | 3,1 | 3,4 | 4,1 | |
1,2 | 3,2 | 3,3 | 4,2 | |
1,3 | 3,3 | 3,2 | 4,3 | |
1,4 | 3,4 | 3,1 | 4,5 | |
1,5 | 3,5 | 2,8 | 2,9 | |
1,3 | 2,1 | 2,6 | 3,1 | |
1,4 | 2,2 | 2,7 | 3,2 | |
1,5 | 2,3 | 2,8 | 3,3 | |
1,6 | 2,4 | 2,9 | 3,4 | |
1,7 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | |
1,8 | 2,6 | 3,1 | 3,6 | |
1,9 | 2,7 | 3,2 | 3,7 | |
2,0 | 2,8 | 3,3 | 3,8 | |
1,1 | 2,9 | 3,4 | 3,9 | |
1,2 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | |
1,3 | 3,1 | 3,4 | 4,1 | |
1,4 | 3,2 | 3,3 | 4,2 | |
1,5 | 3,3 | 3,2 | 4,3 | |
1,4 | 3,4 | 3,1 | 4,5 | |
1,9 | 3,5 | 2,8 | 2,9 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А
|
|
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!