Для стального вала, один конец которого условно принят защемленным, при выбранных исходных данных требуется:
1) найти через известные мощности Pi соответствующие скручивающие моменты mi;
2) найти неизвестный момент m4 из условия равенства нулю угла поворота свободного конца вала;
3) построить эпюру крутящих моментов T;
4) подобрать круглое и кольцевое (при заданном =d/D) сечения из условий прочности;
5) построить эпюры углов поворота по длине вала круглого сечения;
Дано:
P1=90кВт;
P2=60кВт;
P3=30кВт;
a=0,6м;
b=0,2м;
c=0,5м;
ω=32град/с;
α=dD=0,9;
θ=0,25град/м;
τ=32Мпа
Для стального вала требуется:
1.Найти через известные мощности Рi, соответствующие скручивающие моменты mi;
2.Найти известный момент mA из условия равенства нулю угла закручивания свободного конца вала;
3.Построить эпюру крутящих моментов Мк;
4.Подобрать круглое сечение из условия прочности;
5.Построить эпюру углов поворота
Решение
1.Определяем скручивающие моменты:
m1=1,02∙P1ω=1,02∙9032=2,86875кНм
m2=1,02∙P2ω=1,02∙6032=1,9125кНм
m3=1,02∙P3ω=1,02∙3032=0,95625кНм
2. Значение неизвестного момента m4 найдем из того условия, что угол закручивания свободного конца вала равен нулю, т.е. 4=0. Для удобства счета разобьем этот угол на составляющие, зависящие от каждого скручивающего момента, т.е.
φ4 = φт4 + φm1 + φт2 + φm3 = 0 ,
где φт4 - угол поворота концевого сечения от действия только момента т4 φm1- то же, но от действия только момента m1;
φm2 - от действия только момента т2; φт3 - от действия только момента m3;
т.е.
φ4=+m4(a+c+b+a)GIρ-m3a+b+cGIρ+m2a+bGIρ+m1aGIρ=0
m42a+b+c-m3a+b+c+m2a+b+m1a=0
m41,2+0,2+0,5-0,95625∙0,6+0,2+0,5+1,9125∙0,6+0,2+2,86875∙0,6=0
m4∙1,9-0,95625∙1,3+1,9125∙0,8+2,86875∙0,6=0
m4=0,95625∙1,3-1,9125∙0,8-2,86875∙0,61,9=-2,0081251,9=-1,057кНм
Пользуясь методом сечений, определяем величины крутящих моментов на отдельных участках вала
.
Участок 1. 0≤X1≤a
MK1=+m4=-1,057кНм
Участок 2. 0≤X2≤с
MK2=m4-m3=-1,057-0,95625=-2,01325кНм
Участок 3. 0≤X2≤b
MK3=m4-m3+m2=-1,057-0,95625+1,9125=-0,10075кНм
Участок 4