Mechaninėje inžinerijoje, ypač projektuojant mašinų elementus, tokius kaip velenai, itin svarbu atpažinti ir tinkamai įvertinti pavojingus pjūvius. Pavojingi pjūviai - tai veleno vietos, kuriose veikiantys įtempimai yra didžiausi ir kur, esant tam tikroms apkrovoms bei darbo sąlygoms, didžiausia tikimybė įvykti gedimui. Tikslus šių pjūvių analizavimas leidžia užtikrinti įrenginių patikimumą, ilgaamžiškumą ir saugumą.
Medžiagų Parinkimas ir Savybės
Projektuojant velenus ir kitus mašinų elementus, medžiagų parinkimas yra esminis žingsnis. Medžiagų mechaninės savybės tiesiogiai lemia veleno atsparumą įtempimams ir jo ilgaamžiškumą.
Plieno 37Cr4 Savybės
Daugelis mašinų elementų, įskaitant velenus ir krumpliaračius, gaminami iš aukštos kokybės plieno. Pavyzdžiui, plienas 37Cr4 yra dažnai naudojamas dėl savo gerų mechaninių savybių, ypač po terminio apdorojimo. Šio plieno takumo, stiprumo ir patvarumo lenkimui ribos yra svarbūs parametrai atliekant skaičiavimus:
- Takumo riba: σT = 630 MPa
- Stiprumo riba: σB = 880 MPa
- Patvarumo lenkimui riba: σ-1 = 440 MPa
Krumpliaratių gamyboje taip pat naudojamas plienas 37Cr4, tačiau taikomi specifiniai termocheminiai apdorojimai, tokie kaip nitrocementacija ar grūdinimas ADS, siekiant padidinti paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui. Šiems krumpliaračiams nustatomi leistinieji kontaktiniai ir lenkimo įtempimai, taip pat nuovargio kreivės lygties laipsnio rodiklis, ypač kai krumpliaračiai turi sukietintą krumplių darbinį paviršių.
Veleno Projektavimas ir Konstrukcinės Savybės
Velenų projektavimas apima ne tik medžiagų parinkimą, bet ir matmenų nustatymą bei konstrukcinių ypatumų analizę, kurie gali daryti įtaką veleno atsparumui.
Variklio Veleno Kakliuko Diametro Nustatymas
Parenkamas variklio apsisukimų skaičius; šiuo atveju tinkamiausias greitis yra 1500 aps/min. Variklio veleno kakliuko diametras yra 38 mm. Greitaeigio reduktoriaus pilnaviduris velenas su varikliu sujungiamas per movą. Greitaeigio veleno kakliuko, kuris yra išsikišęs už guoliaviečių, skersmens apskaičiavimui naudojamos specialios išraiškos. Jei apskaičiuotas diametras yra didesnis nei numatytas, veleno diametrą reikia didinti.
Standartinės movos parenkamos pagal skaičiuotiną perduodamą sukimo momentą, sukimosi greitį ir didesnį sujungiamų velenų skersmenį. Skaičiuotinas sukimo momentas apskaičiuojamas atsižvelgiant į pastovios apkrovos pobūdžio koeficientą ir paleidimo arba reversavimo dažnumo koeficientą. Atsižvelgus į jungiamųjų velenų skersmenis, parenkama, pavyzdžiui, skridininė mova, kurios nominalus perduodamas sukimo momentas yra 160 Nm. Velenas numatomas gaminti pilnavidurį iš termiškai gerinto plieno 37Cr4, kurio stiprumo riba yra 880 MPa.
Krumpliaračių Integravimo su Velenais Sąlygos
Svarbu nustatyti, ar krumpliaratis turi būti gaminamas išvien su velenu, ar atskirai. Tam tikrinama sąlyga h < 2,0, kur h - krumpliaračio danties aukštis, o 2,0 - tam tikras kriterijus, susijęs su veleno skersmeniu ir krumpliaračio tvirtinimu. Jei sąlyga netenkinama (pvz., 55,2 mm > 4 mm arba 8,2 mm > 5 mm, ar 49,85 mm > 5 mm), tai reiškia, kad krumpliaratis turi būti gaminamas atskirai nuo veleno, siekiant išvengti medžiagos perkrovos ir įtempių koncentracijos pavojinguose pjūviuose.
Didysis cilindrinis krumpliaratis montuojamas ant trečiojo veleno kakliuko, kurio skersmuo yra 56 mm.
Veleno Pjūvių Įtempių Analizė
Velenų stiprumo skaičiavimų tikslas - nustatyti didžiausius įtempimus įvairiuose pjūviuose ir užtikrinti, kad jie neviršytų leistinų ribų. Ypatingas dėmesys skiriamas pavojingiems pjūviams, kuriuose įtempių koncentracija yra didžiausia.
Pirmojo Veleno Įtempių Vertinimas
Pirmasis velenas yra mechaniškai apdorotas kartu su krumpliaračiu, todėl jų medžiagos turi būti vienodos. Pjūvis 2-2 (B) yra viena iš analizuojamų veleno vietų. Kadangi perdava yra nereversinė, sukimo įtempiai kinta pagal pulsuojantį ciklą. Atliekami ekvivalentinių įtempių skaičiavimai, siekiant įvertinti sudėtinę apkrovą.
Antrojo Veleno Įtempių Vertinimas
Antrasis velenas taip pat yra mechaniškai apdorotas, naudojant plieną 37Cr4. Šio veleno pavojingi pjūviai yra B ir C. Nors Pjūvyje 2-2 (B) didžiausių įtempių gali ir nebūti, veleno diametras šioje vietoje yra gana mažas, todėl vis tiek atliekami ekvivalentinių įtempių skaičiavimai, atsižvelgiant į pulsuojantį sukimo įtempių ciklą. Svarbiausia, kad Pjūvyje 3-3 (C) yra didžiausi įtempiai, todėl šio pjūvio analizė yra kritinė veleno stiprumui įvertinti.
Trečiojo Veleno Įtempių Vertinimas
Trečiasis velenas taip pat yra mechaniškai apdorotas iš plieno 37Cr4. Analizuojamas Pjūvis 3-3 (C), atliekant ekvivalentinių įtempių skaičiavimus. Kaip ir kitais atvejais, atsižvelgiama į pulsuojantį sukimo įtempių ciklą, būdingą nereversinėms perdavoms.
Sprogimai Latvijoje ir NATO naikintuvai ore: aiškėja naujos aplinkybės
Pleištų Jungčių Patikrinimas
Pleištai naudojami velenams sujungti su kitais elementais, pavyzdžiui, movomis ar krumpliaračiais. Pleištų tikrinimas yra svarbus, nes glemžimo įtempiai pleištuose gali būti dideli ir sukelti gedimus. Atliekami glemžimo įtempių skaičiavimai įvairiems pleištams:
- Skridininė mova su 1-uoju velenu, sujungta prizminiu pleištu 8×7×50.
- Įstrižakrumpliai krumpliaračiai su 2-uoju velenu, sujungti prizminiais pleištais 8×7×40.
- Tiesiakrumplis krumpliaratis su 2-uoju velenu, sujungtas prizminiu pleištu 10×8×45.
- Įstrižakrumpliai krumpliaračiai su 3-uoju velenu, sujungti prizminiais pleištais 16×10×47.
Guolių ir Tepimo Parinkimas
Guoliai ir tepimas yra neatsiejami veleno sistemos komponentai, tiesiogiai veikiantys veleno ilgaamžiškumą ir veikimą. Tinkamas guolių parinkimas ir efektyvus tepimas sumažina trintį, įtempimus ir prailgina velenų tarnavimo laiką.
Riedėjimo Guolių Darbingumo Patikrinimas
Ant kakliukų 26 ir 27 montuojami radialiniai-ašiniai rutuliniai guoliai 7405BM. Kadangi pirmojo veleno 2-ojo veleno sukimosi dažnis yra 320 aps/min, tikrinamas guolių 7405BM ilgaamžiškumas. Daroma prielaida, kad guolio tepalas yra normalaus švarumo. Patikslintos radialinių-ašinių rutulinių guolių 7405BM ašinės apkrovos yra 3840 N. Analogiškai, tikrinamas trečiojo veleno riedėjimo guolių darbingumas. Kadangi pirmojo veleno 3-iojo veleno sukimosi dažnis yra 114 aps/min, tikrinami guoliai 7210BECBM*. Patikslintos radialinių-ašinių rutulinių guolių 7210BECBM* ašinės apkrovos yra 2864 N. Guolių resursas apskaičiuojamas atsižvelgiant į eksploatacijos sąlygas ir 10% guolio suirimo tikimybę.
Tepalo Parinkimas ir Klampumas
Tepalo kinematinis klampis, nevertinant darbinės temperatūros, parenkamas pagal reduktoriaus alyvos klampį. Daroma prielaida, kad didžiausia darbinė guolių tepalo temperatūra yra 70°C, pagal tai nustatomas darbinis tepalo klampumas. Tiesių krumplių cilindrinę perdavą reikia tepti alyva, kurios klampio laipsnis yra ISO VG 220 (ν40=214 cSt), o įstrižų krumplių cilindrinę perdavą - ISO VG 320 (ν40=304 cSt).
Kėlimo Mechanizmų Veleno Skaičiavimų Pavyzdžiai
Velenų analizė yra būtina ir sudėtingų kėlimo mechanizmų, tokių kaip kranai ar vežimėliai, projektavime.
Kėlimo Būgno Veleno Skaičiavimas
Atliekamas išsamus kėlimo būgno veleno skaičiavimas. Tai apima išorinio būgno skersmens, griovelių skaičiaus, lynui pritvirtinti reikalingo atstumo, viso būgno ilgio ir minimalaus sienelės storio nustatymą pagal veikiančias jėgas ir leistinuosius įtempimus. Taip pat apskaičiuojami būgno sudėtingieji įtempimai ir parenkami būgno veleno (ašies) guoliai. Apskaičiuojamas būgno ir veleno apsisukimų skaičius.
Motoreduktoriaus Parinkimas
Remiantis apskaičiuotu būgno ir veleno apsisukimų skaičiumi, parenkamas tinkamas motoreduktorius, kuris užtikrintų reikiamą galią ir sukimosi greitį.
Vežimėlio Ratukų Velenų Skaičiavimas
Vežimėlio ratukus veikia pasipriešinimo riedėjimui jėga. Kritiškai svarbu apskaičiuoti mažiausią vežimėlio ratukų veleno skersmenį, atsižvelgiant į įvairius įtempių tipus:
- Lenkimo įtempimai.
- Sukimo įtempimai.
- Kirpimo įtempimai.
Taip pat nustatomas rato sukimo momentas, rato apsisukimai (motoreduktoriaus apsisukimai) ir parenkami flanšiniai guoliai.
Automatizuoto Projektavimo Naudojimas
Šiuolaikinės technologijos leidžia ne tik modeliuoti virtualias mašinas ir įrenginius, bet ir analizuoti jų judesius bei įtempių pasiskirstymą. Automatizuoto projektavimo paketai, tokie kaip SolidWorks, yra nepakeičiami įrankiai modeliavimui ir detalių tyrimui. Jų naudojimas žymiai sumažina gaminių projektavimo laiką, leidžia patikimai ir greitai atlikti detalių ar mazgų analizę, bei sumažina projektavimo kaštus. Skaičiavimai atliekami greitai ir patikimai, padedantys identifikuoti ir optimizuoti pavojingus veleno pjūvius.
tags: #pavojingi #veleno #pjuviai