7.3 Уточненный расчет валов.
Проверочный расчет валов на прочность выполняют на совместное действие изгиба и кручения. При этом расчет отражает разновидности цикла напряжений изгиба и кручения, усталостные характеристики материалов, размеры, форму и состояние поверхности валов.
Цель
расчета – определить коэффициенты
запаса прочности в опасных сечениях
вала и сравнить их с допускаемым: n
[n].
Расчет опасного сечения валов.
Входной вал:
Дано:
Материал вала – Сталь 45;
Крутящий момент в опасном сечении T=24,26 Н·м
Изгибающий момент Ms3=21,28 Н·м
Допускаемый запас выносливости [n] = 2,5÷3,0
Диаметр вала d = 30мм
Глубина паза t1=5мм
Решение:
Из таблицы 11.1.1:
- временное сопротивление разрыву σв = 780 МПа;
- предел выносливости при симметричном цикле напряжений изгиба
σ-1
= 335
МПа
- предел выносливости при симметричном цикле напряжений кручения τ-1 = 193 МПа
- коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла
напряжений соответственно при изгибе и кручении ψσ = 0,15 и ψτ = 0,1
Kσ = 1,59 Kτ = 1,5 (таблица 11.1.2, при σВ = 780 МПа).
Коэффициент состояния поверхности в зависимости от шероховатости
(таблица
11.1.3)
=
= 1,1.
Масштабные коэффициенты εσ =0,775; ετ = 0,76 (таблица 11.1.4).
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного
сечения вала при отсутствии технологического упрочнения:
(7.3.1)
(7.3.2)
Осевой момент сопротивления:
(7.3.3)
Полярный момент сопротивления:
(7.3.4)
Амплитуда номинальных напряжений изгиба
(7.3.5)
Мпа
Номинальные напряжения кручения
(7.3.6)
МПа
Амплитуда и среднее значение номинальных напряжений кручения
(7.3.7)
Мпа
Запас прочности для нормальных напряжений
(7.3.8)
Запас прочности для касательных напряжений
(7.3.9)
Общий запас прочности в сечении
(7.3.10)
Условия запаса прочности выполняются
7.4Опасное сечение валов:
Входной вал:
Расчет опасных сечений (концентратор - 1 шпонка)
Исходные данные:
Крутящий момент в опасном сечении T |
24,26 Н·м |
Изгибающий момент на выходном валу Мs |
21,28 Н·м |
Наименьший диаметр вала D |
30 мм |
Реверсивность вала: |
не реверсивный |
Наличие технологического упрочнения: |
нет |
Паз выполнен фрезой: |
торцевой |
Материал:
Материал: |
таблица 1 |
Сталь 45 |
Диаметр заготовки d |
таблица 1 |
<=60 мм. |
Твердость HB |
таблица 1 |
240…270 |
Предел прочности σв |
таблица 1 |
780 МПа |
Предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле изменения напряжений изгиба σ-1 |
таблица 1 |
335 МПа |
Предел выносливости гладкого образца при симметричном цикле изменения напряжений кручения τ-1 |
таблица 1 |
193 МПа |