2.2 Расчет валов в модуле apm Shaft
Модуль APMShaftпозволяет выполнить весь цикл проектирования валов и осей, начиная от разработки конструкции и заканчивая статическим и динамическим расчетом. В модулеAPMShaftможно рассчитать и получить в виде диаграмм:
реакции в опорах валов;
эпюры моментов и углов изгиба;
эпюры моментов кручения и углов закручивания;
деформационное состояние вала;
напряженное состояние при статическом нагружении;
коэффициент запаса по усталостной прочности;
эпюры распределения поперечных сил.
Модуль APMShaftимеет специализированный графический редактор для задания геометрии валов и осей; ввода нагрузок действующих на вал; размещения опор, на которых установлен вал. Отличительным достоинством модуляAPMShaftявляется наличие основных элементов конструкции вала – цилиндрические и конические участки, фаски, галтели, канавки, отверстия, участки с резьбой, шпонки, шлицы и т. д., что значительно упрощает создания расчетной схемы.
Напряженное и деформированное состояния вала рассчитываются методами сопротивления материалов: деформированное состояние описывается методом Мора, раскрытие статической неопределимости выполняется методом сил. Статическая прочность оценивается по эквивалентным напряжениям. Динамические характеристики определяются методом начальных параметров. Расчет усталостной прочности сводится к нахождению коэффициента запаса в текущем состоянии по длине вала, причем как при постоянной внешней нагрузке, так и тогда, когда известен закон ее изменения во времени.
Ниже, в качестве примера, приведены расчеты валов и осей, входящих в состав редуктора поворотного блока резания очистного комбайна УКД 300.
В качестве исходных данных использовались:
ресурс работы валов и осей;
частота вращения и передаваемый крутящий момент (только для валов);
нагрузки на валы и оси от соответствующих зубчатых передач (получены в модуле APMTrans).
Исходные данные представлены в виде таблиц с указанием нагрузок действующих на валы и оси, а также мест их приложения. К каждому расчету приложена расчетная схема. Результаты расчета – реакции в опорах представлены в таблицах, остальные данные – в виде эпюр.
2.2.1 Вал укд300.11.01.201
Таблица1. Радиальные силы
|
N |
Расстояние от левого конца вала, мм |
Модуль, Н |
Угол, град |
|
0 |
163.00 |
15294.28 |
63.35 |
Таблица2. Моменты кручения
|
N |
Расстояние от левого конца вала, мм |
Значение, Н*м |
|
0 |
163.00 |
-975.00 |
|
1 |
228.00 |
975.00 |
Таблица3. Реакции в опорах
|
N |
Расстояние от левого конца вала, мм |
Реакция верт., Н |
Реакция гориз., Н |
Реакция осевая, Н |
Модуль, Н |
Угол, град |
|
0 |
22.00 |
-3844.53 |
-7659.35 |
0.00 |
8570.07 |
-153.35 |
|
1 |
138.00 |
-3016.47 |
-6009.65 |
0.00 |
6724.21 |
-153.35 |
Так как полученное значение коэффициента запаса прочности больше минимально допустимого (1.5), следовательно, условие прочности соблюдается.