Расчет на сопротивление усталости.

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений, статических и усталочных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчет выполняется в форме проверки коэффициента запаса прочности S, минимально допустимое значение которого принимают в диапозоне [S]=1,5-2,5 в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления контроля.

Для каждого из установленных предположительно опасных сечений вычисляют коэффициент S:

Где S_ и S_ - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям, определяем по зависимостям

Здесь _a и_а- амплитуды напряжений цикла;_mи_m-средние напряжения цикла; _sDи_D – коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения.

В расчетах валов принимают, что нормальные напрежения изменяются по симметричному циклу: _а=_ии_m=0, а касательные напряжения-по нулевому циклу:_a=_k/2 и_m=_k/2, тогда

Напряжения в опасных сечениях вычисляют по формулам:

Где – результирующий изгибающий момент, Н*м;

М_к- крутящий момент, Н*м;

W и Wk–сопротивления сечения вала при изгибе и кручении, мм³;

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

Где σ_-1 и τ_-1 – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения;

Значения K_σD и K_τD вычисляют по зависимостям:

Где K_σ и K_τ – эффективные коэффициенты напряжений;

K_dσ и K_dσ – коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;

K_Fσ и K_Fτ – коэффициенты влияния качества поверхности;

K_v – коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

Значения коэффициентов берут из таблиц.

При действии в расчтном сечении нескольких источников концентрации напряжений учитывают наиболее опасный из них (с наибольшим значением K_σD или K_τD).

Коэффициент влияния асимметрии цикла для рассматриваемого сечения вала

Где _T – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений.

Конструирование муфт.

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для

соединения концов валов, стержней, труб, электрических проводов и т. д.

Потребность в соединении валов связана с тем, что большинство машин

компонуют из ряда отдельных частей с входными и выходными валами,

которые соединяют с помощью муфт. Соединение валов является

общим, но не единственным назначением муфт. Так, например, муфты

используют для включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (управляемые муфты); предохранения машины от перегрузки (предохранительные муфты); компенсации вредного влияния несоосности валов (компенсирующие муфты); уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) и т. д.

В современном машиностроении применяют большое количество муфт, различающихся по принципу действия и управления, назначению и

конструкции.

По принципу действия:

1) постоянные муфты, осуществляющие постоянное соединение валов между собой;

2) сцепные муфты, допускающие во время работы сцепление и расцепление валов с помощью системы управления;

3) самоуправляемые муфты, автоматически разъединяющие валы при изменении заданного режима работы машины.

По характеру работы:

1) жесткие муфты, передающие вместе с вращающим моментом вибрации, толчки и удары;

2) упругие муфты, амортизирующие вибрации, толчки и удары при передаче вращающего момента благодаря наличию упругих элементов — различных пружин, резиновых втулок и др.

Подгруппы:

1. жёсткие

2. компенсирующие

3. упругие

4. предохранительные

Виды:

1. фрикционные

2. с разрушаемым элементом.

Конструктивные исполнения:

1. кулачковые

2. зубчатые

3. фланцевые

4. втулочно-пальцевые

5. втулочные

а) б)

в) г)

д) е)

ж) з)

Рис.13. а) втулочная муфта б) фланцевая муфта в) цепная муфта г) упругая муфта с торообразной оболочкой д) комбинированная упруго-предохранительная фрикционая муфта е) центробежная колодная муфта ж) упругая втулочно- пальцевая муфта з) муфта со срезным штифтом

Широко применяемые муфты стандартизованы. Основной

паспортной характеристикой муфты является величина вращающего

момента, на передачу которого она рассчитана.

Для приближенного расчета вращающего момента М_p , нагружающего муфту в приводе, используют зависимость

М_p= М_н + М_Д=КМ_н

Где М_н – номинальный длительно действующий момент; М_Д – динамическая составляющая момента; K – коэффициент режима работы.

Вследствие погрешностей изготовления деталей и погрешностей сборки валы, соединяемые муфтой, как правило имеют смещения: радиальное  , угловое (перекос)  и осевое  . В связи с неизбежными смещениями номинально соосных валов для их соединения примеряют жесткие компенсирующие или упругие муфты. Смещения валов приводят к дополнительному нагружению деталей муфты, самих валов и их опор.