轴的强度与刚度计算
1。0输入数据
1)设计流量Q1500(m3/h)
2)设计扬程H40(m)
3)设计转数n1450(r/min)
4)设计效率η0.85
5)介质温度T(℃)
6)介质粘度ν(m2/s)
7)介质密度ρ1000(kg/m3)
8)介质饱和蒸汽压Pv(kgf/cm2)
9)轴材料允许切应力τ55000000(N/m2)Pa
10)轴材料的屈服极限σs 6.37E+08(N/m2)Pa
11)轴材料的弯曲极限σb8.34E+08
12)轴材料的弯曲疲劳极限σ-1 3.55E+08(N/m2)Pa
13)轴材料的剪切疲劳极限τ-1 2.04E+08(N/m2)Pa
14)轴材料的弹性模量E2100000kg/cm2
15)弯矩单独作用时的有效应力集中系数kσ 1.69
16)扭矩单独作用时的有效应力集中系数kτ 1.61
17)弯矩单独作用时的绝对尺寸影响系数εσ0.73
18)扭矩单独作用时的绝对尺寸影响系数ετ0.78
19)弯矩单独作用时材料对应力循环
不对称性的敏感性系数ψσ0.1
20)扭矩单独作用时材料对应力循环
不对称性的敏感性系数ψτ0.05
21)轴表面质量系数β1
22)叶轮外径D20.4(m)
23)叶轮出口宽度B20.1(m)
24)叶轮动不平衡余量Gc 1.5(g)
25)叶轮重量Gy245(N)
26)轴重量Gz258(N)E:\LK30轴.SLDPRT
27)联轴器重GL20(N)
27)插入轴的三维及二维图已确定轴段各尺寸
） 3。0计算作用在轴上的载荷
3.1径向力
1）水力径向力
设计流量时与隔舌夹角195°
50%设计流量时与隔舌夹角135°
因隔舌角为60°，故：F sjx=Fsj*COS75°-1680.41设计流量时第三象限
Fsj*COS15°26511.8650%设计流量时第三象限
Fsjy=Fsj*SIN75°-6254.78设计流量时第三象限
Fsj*SIN15°7100.06150%设计流量时第三象限
2)叶轮不平衡量引起的径向力
F yp=1.12*9.8*10-9Gc*n2*D
/2
2
= 6.930176N
3)转子重量
叶轮G1=245N
悬臂轴G2=258N
3.2轴向力
这里我们认为轴向力为零
3.3扭矩
M=Mn
=1520.252N.m
全部加在Y方向上）
yp
-134.433N.m
2120.949N.m
-480.228N.m
588.1593N.m
498.6892N.m
2200.99N.m
-352.887N.m
5567.491N.m
-1260.6N.m
1543.918N.m
1309.059N.m
5777.598N.m
-470.515N.m
7423.322N.m
-1680.8N.m
2058.558N.m
1745.412N.m
7703.465N.m 444.3436N.m -7010.41N.m
1590.949N.m -1940.41N.m 1651.835N.m 7273.998N.m 107.3922N.m 469.4983N.m
3Cr13
5.1
a
σa=
M x ==
=2120.949
50%设计流量时
M y ==-480.782设计流量时=587.604950%设计流量时W= 3.01E-05σa=
16593879设计流量时73154670
50%设计流量时
5.2
弯曲应力幅常量：σm
σm=M c
==σm=18428.395.3
切应力幅变量：τa
τa=0.25τ=5962552
5.4
切应力幅常量：τm
τm=τ
=23850207
5.5求疲劳安全系数：n 1)
弯曲疲劳安全系数：n σ
n σ===2)
n τ=
=3)
n=
==4)所以所设计的轴是满足疲劳强度要求的。6。0临界转速计算
计算了轴的强度，还应计算轴的刚度，以确保转子的无摩擦及平稳运转。6.1计算轴的挠度1)
叶轮部位的荷重G1
G1==25kg
2)轴的自身荷重G2
G2=26.32653kg 3)
联轴器重G3
1
)(L G F y
sjy ?+y
G
G3=2.040816kg
3)平均惯性矩J
J=
=
4)y 1==
y 2==y 3==6.2nc=
=3285.2833613.811
L9L10
0.0430.07
0.080.075取不同的值）
成得曲线方程如下：
0206
.0
05+
-
s n
部加在Y方向上）
设计流量时
50%设计流量时
设计流量时
50%设计流量时
设计流量时
50%设计流量时
设计流量时
50%设计流量时
设计流量时
50%设计流量时
设计流量时
50%设计流量时
设计流量时
50%设计流量时
设计流量时
50%设计流量时
设计流量时
50%设计流量时设计流量时50%设计流量时设计流量时50%设计流量时设计流量时50%设计流量时设计流量时50%设计流量时