3.5 Расчет коэффициента запаса усталостной прочности

Запас прочности по нормальным n_σ и касательным n_τ расчитаем как:

(33)

(34)

В расчетах используем следующие значения:

σ_-1=320-480МПа, примем σ_-1=400 МПа;

τ_-1=210-260 МПа примем τ_-1=240 МПа.

Сечение 1-1:

;

.

Сечение 2-2:

;

.

Сечение 3-3:

;

.

Полученные значения сведены в таблицу 11.

3.6 Расчет коэффициента запаса усталостной прочности. Проверка прочности

Эквивалентный запас прочности, соответствующий плоскому напряженному состоянию, производим по формуле:

(35)

Допускаемое минимальное значение запаса прочности примем [n]=2 Условие усталостной прочности запишем в виде .

Выполним расчет эквивалентного запаса прочности:

Сечение 1-1:

> [n]=2

Сечение 2-2:

> [n]=2

Сечение 3-3:

> [n]=2

Полученные значения сведены в таблицу 11.

Таблица 11 – Сводная таблица расчетов запаса прочности

Основные характеристики материала
Марка материала	Сталь 38 Х
Предел прочности:	σ=730-1050МПа
Предел текучести:	σт=650-900 МПа
Предел выносливости	σ-1=320-480МПа, τ-1=210-260 МПа
Действующие силы и моменты
нормальная сила	N=950 H;
изгибающий момент	Mи= Нм;
крутящий момент	Т= Нм.
Характеристики сечения
Сечение	1-1	2-2	3-3
Диаметр	100	90	82
Вид концентратора напряжений	галтельный переход	посадка с натягом	галтельный переход
Площадь	7,85	6,36	5,27
Осевой момент сопротивления	9,81	7,15	5,41
Полярный момент сопротивления	19,63	14,3	10,8
Нормальные напряжения
	0,12	0,149	0,18
	9,76	13,38	17,7
Касательные напряжения
	3,057	4,18	5,54
	1,52	2,9	2,77
Коэффициенты:
Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла :
- по нормальным напряжениям	0	0	0
- по касательным напряжениям	0	0	0
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений
-	2,25	2,2	2,95
-	1,25	1,2	2,17
Значение масштабного фактора εσ = ετ	0,6	0,62	0,65
Коэффициент качества поверхности βш	0,85	0,87	0,85
Запас прочности
- по нормальным nσ напряжениям	9,289	7,32	4,23
- по касательным nτ напряжениям	64	51,4	22
Предел прочности	9,19	7,25	4,15

Видно, что условие усталостной прочности в опасной опоре вала С:

- в сечении 1-1 n₁=9,19 > [n]=2 выполняется, при d=100 мм

- в сечении 2-2 n₂=7,25 > [n]=2 выполняется, при d=90 мм

- в сечении 3-3 n₂=4,15 > [n]=2 выполняется, при d=82 мм

Следовательно, обеспечивается статическая и усталостная прочность, а также жесткость вала во всех сечениях.

Список используемой литературы

1. _{Газиев Р.Р. Захаров Н.М., Валы механических передач. Конструирование и расчет: учеб. пособие.-Уфа:Изд-во УГНТУ, 2010.- 42 с.}

2. _{Дарков Д. В., Шпuро Г.С. Сопротивление материалов. М., l 975г.}

3. _{Фuлоненко- Бородuч М.М. и др., Сопротивление материалов 1955г 1956г. - ч. l и 2 .}

4. _{Писаренко Г.С. ,Яковлев А.П. и др, Справочник по сопротивлению материалов – Киев: Наук. Думка, 1988г – 736 с.}

5. _{Расчет валов на статическую, усталостную прочность и жесткость: Учебное пособие / В.С. Жернаков, В.С. Куликов, Т.Н. Мардимасова; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т.- Уфа, 2003 – 76 с.}

6. _{Сопротивление материалов: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников всех специальностей технических высших учебных заведений, кроме строительных/А. В. Дарков, Б.Н. Кутуков. 14-е изд.-М.:, 1985.-56 с.}

7. Сопротивление материалов: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников всех специальностей технических высших учебных заведений, кроме строительных/А. В. Дарков, Б.Н. Кутуков. 14-е изд.-М.:, 1985.-56 с.

8. Серенсен С.В. и др. Валы и оси. Конструирование и расчет / Изд. 2-е переработ. /Серенсен С. В. Громам М Б., Шнейдерович P.M., Когаев В. П. «Машиностроение», 1970.- 320 с.

34