АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ВАЛОВ НА
ИЗГИБ И ВЫБОРА ОПОР ВАЛОВ
Тесленко Э.Е., Величко Д.С., Лукичев
А.В. (ДонГТУ, г.Донецк, Украина)
Валы - одни из самых распространенных деталей
машин, предназначенные для соединения укрепленных на нем деталей с целью
передачи вращающего момента между ними. Такими деталями чаще всего
являются зубчатые колеса различных видов, шкивы и так далее. В механизмах
валы могут воспринимать разнообразные усилия (рисунок 1), передающиеся
непосредственно на опоры, в качестве которых зачастую используются подшипники
качения различных конструкций ввиду следующих их преимуществ:
-
уменьшения пускового момента привода механизма
в 5-10 раз;
-
меньших требований к ТО и уменьшенном расходе
смазки;
-
меньших требований к материалу;
-
меньшего расхода цветных металлов;
-
большой несущей способности на единицу ширины.
По рисунку видно, что силы чаще всего действуют
на вал блоком, состоящим из 2-х или 3-х сил, имеющих одну точку приложения.
Рисунок 1
– Источники сил,
действующих на вал
Следовательно, расчет валов на изгибную прочность и оптимальный выбор
опор в зависимости от вида и величины воспринимаемой нагрузки, является
очень важной и сложной задачей конструктора при проектировании различного
рода машин и механизмов. Расчет и выбор усложняется тем, что редко на вал
действует какое-то одно усилие. Чаще всего нагрузка, воспринимаемая валом
- это результирующая от усилий различного типа от нескольких источников.
Наглядным примером этого утверждения может служить промежуточный вал редуктора
(рисунок 2) или вал, имеющий консоль.
Рисунок 2
- Промежуточный вал редуктора
Для облегчения выполнения вышеназванных расчетов авторами была разработана
прикладная программа на языке программирования TurboPascal версии 7.0.
основными достоинствами которой можно назвать:
1. Интерактивный режим работы - непрерывная работа в режиме диалога
с пользователем. То есть, ввод данных в программу и расчет по введенным
данным для пользователя не разделяются во времени. Это позволяет вводить
и редактировать данные и сразу же видеть промежуточные и конечные результаты
расчета на экране компьютера.
2. Использование графического интерфейса, максимально приближенного
к интерфейсу операционной системы Windows, позволяющего наглядно представить
результаты расчетов и упрощающего управление программой.
3. Низкие требования к системным ресурсам ЭВМ: главным и практически
единственным условием работы является наличие графического VGA-адаптера.
Недостатком является работа программы под управлением операционной
системы MSDOS.
Программа может функционировать в двух режимах:
1. Построение эпюр изгибающих моментов и расчет реакций опор.
В этот режим программа автоматически переходит после запуска.
Исходная информация. Исходной информацией являются значения
и координаты сил, действующих на вал и координаты опор вала. Программа
позволяет рассчитывать валы, на которые действуют до 15 сил, объединенных
в 5 блоков, причем каждый блок состоит из одной радиальной, одной тангенциальной
и одной осевой сил. Силы одного блока имеют одну точку приложения.
Работа режима. Исходная информация вводится в поля ввода, расположенные
в правой части экрана. При запуске программы, в поля ввода исходной информации
по умолчанию уже подставлены абстрактные данные, демонстрирующие работу
режима. Для выполнения конкретного расчета эти данные, по необходимости,
нужно откорректировать, дополнить или удалить. Любое изменение исходных
данных сразу же будет отображено графически в левой части экрана.
Выходные данные. Выходными данными режима являются построенные
на экране эпюры изгибающих моментов в горизонтальной и вертикальной плоскостях,
а также эпюра суммарных моментов. Возможна печать этих эпюр. Также, выходными
данными являются рассчитанные реакции опор вала: горизонтальные, вертикальные
и суммарные.
Для перехода из данного режима во второй режим предназначена кнопка
“Подшипники”.
2. Выбор подшипников качения для вала по рассчитанным реакциям опор.
Исходная информация. Исходной информацией являются рассчитанные
в первом режиме реакции опор, автоматически передающиеся в данный режим,
внутренний диаметр подшипника, срок службы, частота вращения, коэффициент
безопасности и температурный коэффициент. Для удобства ввода на экран выведена
справочная информация о значениях коэффициентов.
Работа режима. В данном режиме работы на экране расположен список
типов подшипников, которые программа может подобрать из своей базы данных
и поля для ввода и редактирования числовых исходных данных.
Пользователю нужно, при необходимости, выбрать тип подшипника из списка
и откорректировать предлагаемые значения числовых исходных данных. После
выбора в списке того или иного типа подшипника программа выводит
на экран параметры подходящего подшипника данного типа.
Выходные данные. Выходной информацией для данного режима является
характеристики подобранных по исходным данным подшипников.
Таким образом, использование программы может значительно облегчить
выполнение сложных инженерных расчетов, что положительно скажется на времени
проектирования и стоимости проекта. |