Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Расчет валов на усталостную прочность





 

Цель расчета – определить коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях вала и сравнить их с допускаемыми: . Методика расчета описана в учебном пособии Шейнблит А.Е., «Курсовое проектирование деталей машин», стр. 267–273.

1. Расчет быстроходного вала на усталостную прочность

На валу два опасных сечения при суммарных изгибающих моментах в сечении 2-й ступени , 3-й - .

1) Опасное сечение 2-й ступени под подшипником опоры, смежной с консольной нагрузкой.

Опасное сечение 2-й ступени определяют два концентратора напряжений – посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью  (т. к. ) между 2-й и 3-й ступенью с буртиком , где , - диаметр 3-й ступени вала, .

Определяем напряжения в сечении.

а) Нормальные напряжения: , где - суммарный изгибающий момент во 2-м сечении, - осевой момент сопротивления сечения вала, следовательно, .

б) Касательные напряжения:

, где - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, - крутящий момент,

.

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений, учитывая, что вал без поверхностного упрочнения:

 

, ,

 


где - эффективные коэффициенты концентрации напряжений, - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, - коэффициент влияния шероховатости.

Для ступенчатого перехода галтелью , (так как , , ), , тогда , а .

Для посадки подшипника с натягом , а .

Так как >  и > , то для дальнейшего расчета будем использовать наибольшие значения отношений , а .

( , вид механической обработки – шлифование),

, .

Определяем пределы выносливости:

 

, ,

 

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения.

, .

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

 

; .

 

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:


.

 

2) Опасное сечение 3-й ступени под шестерней.

Концентратор напряжений (так как ) – ступенчатый переход галтелью  (т. к. ) между диаметром впадин шестерни и диаметром ступени  с буртиком .



Определяем напряжения в сечении.

а) Нормальные напряжения: , где - суммарный изгибающий момент во 2-м сечении, - осевой момент сопротивления сечения вала, следовательно,

.

б) Касательные напряжения:

 

, где - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, - крутящий момент,

.

 

Коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений:

 

;

, (так как , , ), ,

( , вид механической обработки – обточка),

; .

, ,

где и .

 

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

 

; .

 

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

 

.

 

2. Расчет тихоходного вала на усталостную прочность

На валу одно опасное сечение 3-й ступени с суммарным изгибающим моментом .

Концентрацию напряжений 3-й ступени определяет шпоночный паз.

Определяем напряжения в сечении.

а) Нормальные напряжения: , где - суммарный изгибающий момент во 2-м сечении, - осевой момент сопротивления сечения вала ( -диаметр ступени, , - параметры шпонки),

,

следовательно, .

б) Касательные напряжения:

 

, где - полярный момент инерции сопротивления сечения вала, - крутящий момент,

.

 

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений, учитывая, что вал без поверхностного упрочнения:

 

, ,

 

где - эффективные коэффициенты концентрации напряжений, - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения,  ( , вид механической обработки – обточка) – коэффициент влияния шероховатости.

(для шпоночных пазов, выполненных концевой фрезой).

, .

Определяем пределы выносливости:

 

, ,

где и .

, .

 

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

 

; .

 

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

 

.

 





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2020 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.