Roțile de viteză, scripeții, pinioanele, cuplajele și alte părți rotative sunt montate pe arbori și axe.
Arborele este proiectat pentru a susține piesele care stau pe el și pentru a transfera cuplul. În timpul funcționării, arborele se supune în mod necesar unei deformări torsionale, poate fi supus unor deformări de îndoire și, în unele cazuri, în plus față de tulpini și compresiuni.
Axa este o parte destinată numai pentru menținerea părților așezate pe ea. Spre deosebire de arbore, axa nu transmite cuplul și, prin urmare, nu prezintă deformare torsională.
Axele pot fi: solidă și goală, rotativă și staționară, pasivă și netedă.
Arborii sunt solidi și goi, rigizi și flexibili. Arborii grei sunt: drept, excentric, cam, cranked. Arborii flexibili sunt: puterea, mecanismele de comandă, servomotoarele.
Practic pinione și axe se realizează cu pas (Fig. 1), care este asociat cu ușurința instalării, și apropierea de corpuri de egală rezistență. De preferință, fiecare apăsare-fixare pe partea arborele deținute de către arborele său la suprafața sa de montare, fără interferențe, pentru a evita deteriorarea suprafețelor și aterizări de slăbire.
Fig. 1. Elemente ale arborelui constructiv:
1 - spini; 2-gât, 3-rulment, 4-umăr umăr, 5 - bretele
Elemente de arbori și osii
Zappii se numesc secțiunile arborelui și axele situate în suporturi. Trunnionele sunt împărțite în vârfuri, gâturi și tocuri.
Spike-ul (figura 1) este un pin situat la capătul unui arbore sau ax și transmite o sarcină radială în principiu.
Cervixul (figura 1) este un trunchi localizat în partea centrală a arborelui și a axei. Rulmenții servesc drept suport pentru știfturi și gâturi.
Cea de-a cincea (figura 2) este trunnionul, care transmite sarcina axială. Suporții pentru călcâi sunt rulmenți de tracțiune.
Părțile componente ale arborelui cotit, amplasate în lagărele corpului, se numesc gâtul gâtului.
Fig.2 Arborele arborelui (axa) Fig.3 Arborele arborelui (axa)
Locurile de lagăr ale arborelui cotit care leagă arborele cu tijele de legătură sunt numite crankpins. Zonele de tranziție se numesc obraji.
Fig. 4. Un arbore cotit: 1, 2 - gat radicular si шатунной; 3 - obraz
Zone de tranziție. Secțiunile tranziționale dintre două etape ale arborilor sau axelor realizează:
a) filetul cu rază constantă din figura 5a);
b) cu un filet cu rază variabilă Fig.5 b);
c) un sub-interior cu o rază constantă sau variabilă în figura 5 c);
d) cu o canelură inelară pentru ieșirea roții de șlefuire.
a) raza constantă
b) raza variabilă
Fig. 5.Transitions Galvannye de arbori și axe
Fileul este numit suprafața netedă de tranziție de la secțiunea mai mică a arborelui până la cea mai mare. Fileurile sunt utilizate pentru a reduce concentrația de tensiuni în puțuri, adică crește rezistența la oboseală.
Criterii de performanță a arborelui
Arborii se bazează pe rezistență, rigiditate și rezistență la vibrații. Principalul criteriu pentru performanța arborelui este forța. Distrugerea poate să apară din sarcini statice (rezistență statică) și din sarcini care variază în funcție de timp, ceea ce duce la defectarea oboselii.
Oboseala - treptata materialul de acumulare daune prin tensiuni care schimbă proprietățile sale, formarea și dezvoltarea fisurilor și a ruperii alternante.
Rezistența la oboseală este o proprietate a materialului pentru a rezista oboselii.
În practică, sa stabilit că pentru arbori, principalul tip de eșec este distrugerea de la oboseală.
Materiale de arbori și axe. Materialul de bază pentru arbori și osii sunt carbon și oțel aliat, datorită proprietăților mecanice ridicate, capacitatea de a obține cu ușurință durificare și laminare. Pentru arbori și osii este utilizat fără oțel tratament termic ST5, ST6, oțel 35, oțel 40; Arbore cu un tratament termic - otel 45, otel 40X, 20X oțel, oțel 12HN3A și colab.
Caracteristicile mecanice de bază ale materialelor:
- sb - rezistența maximă a materialului, MPa;
- sT este puterea de curgere a materialului, MPa;
- s-1. t-1 - limita de rezistență a materialului la încovoiere și torsiune, MPa (figura 7).
Limita oboseală - tensiunea maximă care poate rezista la un material rezistent la oboseală eșec, pentru un număr arbitrar de mare de cicluri (Figura 7.).
Fig.7. Oboseală uriașă la coordonatele s - N și t - N (curbe Weller):
sa și amplitudinea AT- tensiunilor normale și de forfecare, ax durabilitate N- (axa), s-și t-1.D limita 1.D- de anduranță a arborelui (axa) din încovoiere și torsiune
Dependența dintre limitele rezistenței și rezistența maximă
Principalii factori de forță care acționează asupra arborelui sunt torsiunea T și momentele de îndoire M,.
Proiectarea arborilor se realizează în două etape: calcule de proiectare și verificare.
Calculul proiectării arborilor
Calculul de proiectare al arborilor se realizează pe o rezistență statică pentru o determinare aproximativă a dimensiunilor lor. Pentru a efectua un calcul rafinat, este necesar să cunoașteți aspectul piesei (diametre, lungimi ale secțiunilor, locuri unde se aplică sarcina și locația suporturilor). Dar, la începutul calculului, dezvoltarea designului este imposibilă, deoarece diametrele secțiunilor nu au fost determinate. Inițial, numai cuplul T este cunoscut. efectul factorilor necunoscuți este compensat de eforturile de torsiune reduse.
Statică statică starea de rezistență
unde T este cuplul, H × m;
WP - momentul polar al rezistenței secțiunii, mm 3; ;
- sunt permise solicitări de torsiune de 15-20 MPa.
De unde se determină diametrul calculat al arborelui
Calculul rafinat al arborilor
Arborii sunt calculați pe baza a două modele de defecțiuni - rezistență statică și rezistență la oboseală (rezistență la oboseală). Practica exploatării arborelui a stabilit că principalul tip de distrugere a arborelui este defecțiunea de oboseală. Prin urmare, calculul arborilor pentru rezistența la oboseală este adoptat ca principal. Calculul arborilor este menținut rezistența statică ca o suplimentare (verificare) pentru prevenirea deformării plastice sau distrugerii sub influența suprasarcini tranzitorii.
Calculul se efectuează ca o verificare. Aceasta constă în determinarea factorilor S de proiectare în sectoarele presupuse a fi periculoase.
Cu acțiunea comună de îndoire și torsiune, o marjă de siguranță (un rezerve de rezistență la oboseală)
Doar cu arborele de torsiune
S - marja totală a arborelui;
Ss - marja de rezistență a arborelui în funcție de solicitările normale din îndoire;
St este marja de rezistență a arborelui împotriva eforturilor de forfecare din torsiune.
unde - limita de anduranță a arborelui,
- limita de anduranță a materialului la încovoiere (proba netedă);
- coeficientul de reducere a limitei de anduranță a arborelui;
- amplitudinea ciclului de solicitare la încovoiere; - pentru un ciclu simetric,
- coeficientul de sensibilitate a materialului la concentrația de tensiune;
- tensiunea medie a ciclului, - pentru un ciclu simetric,
unde este limita de anduranță a unei eșantioane de referință netedă,
- limita de anduranță a materialului la torsiune (specimen neted);
- coeficientul de reducere a limitelor de anduranță;
- amplitudinea ciclului de torsiune; - pentru ciclul zero,
- coeficientul de sensibilitate a materialului la concentrația de tensiune;
- tensiunea medie a ciclului de torsiune; - pentru ciclul zero,
Tensiunile care acționează în arborele se schimbă ciclic. tensiunile de încovoiere variază într-un ciclu simetric (fig. 7 a)), tensiuni torsionale variază în ciclul otnulevomu (Fig. 7 b)).
. - momentul axial și polar al rezistenței la secțiunea transversală, mm 3.
Smax. t min - tensiunea minimă a ciclului, MPa;
pentru un ciclu simetric,
pentru ciclul zero,
sm. t m este tensiunea medie a ciclului, MPa;
pentru un ciclu simetric,
pentru ciclul zero.
R este coeficientul de asimetrie al ciclului
pentru un ciclu simetric, pentru un ciclu zero.
Fig. 7. Vehicule cu solicitudine normală de îndoire a) și tensiuni tangențială de torsiune b)
Coeficienții limitelor de anduranță mai mici
în cazul în care. - coeficienți eficienți de concentrare a tensiunilor pentru îndoire și torsiune.
. - coeficienți de influență asupra dimensiunilor absolute ale secțiunii transversale a piesei de prelucrat în timpul îndoirii și torsiunii;
Coeficientul de rugozitate a suprafeței ,. pentru șlefuire și lustruire;
Este coeficientul de întărire a suprafeței.
Concentratoarele de stres sunt factori care reduc rezistența părții (Figura 8). Concentrația de tensiuni apare atunci când se schimbă dimensiunile și forma pieselor.
Pentru a concentra concentratoarele includ fileuri, fileturi, caneluri, spline, filete și alți factori.
Figura 8. Distribuția tensiunilor în arbori (concentrația de tensiune)
Factorul principal de forță care acționează pe axă este momentul de încovoiere M,. Calcularea axelor se realizează în două etape: calcule proiectate și verificate ale arborilor.
Calcularea proiectării axelor
Calculul de proiectare al arborilor este realizat la o forță statică pentru o determinare aproximativă a dimensiunilor. La începutul calculului este cunoscut numai momentul de încovoiere Mie. Starea forței statice a axei
unde Mi este cuplul, H × m;
Wo - momentul polar al rezistenței secțiunii, mm 3;
- sunt permise solicitările de torsiune. MPa;
- punctul de randament al materialului axei, MPa;
De unde se determină diametrul calculat al arborelui
Calculul rafinat al axelor
Calculul se efectuează ca o verificare. Aceasta constă în determinarea factorilor de siguranță ai designului în secțiunile presupuse a fi periculoase.
unde este limita de anduranță a unei eșantioane de referință netedă,
- coeficientul de reducere a limitelor de anduranță;
- amplitudinea ciclului de solicitare la încovoiere; - pentru un ciclu simetric; - pentru ciclul zero;
- coeficientul de sensibilitate a materialului la concentrația de tensiune;
- tensiunea medie a ciclului, - pentru un ciclu simetric.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: