2. Вычисление геометрических характеристик опасных сечений вала
Сечение I – I
Для вала с одним шпоночным пазом:
Сечение II – II
Сечение III – III
Для вала с одним шпоночным пазом:
3. Расчет вала на статическую прочность.
Вычислим нормальные и касательные напряжения, а также значение общего коэффициента запаса прочности по пределу текучести в каждом из опасных сечений вала.
Сечение I – I
Напряжение изгиба с растяжением(сжатием) σ1 и напряжение кручения τ1
МПа
МПа
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести
Сечение II – II
Напряжение изгиба с растяжением(сжатием) σ2 и напряжение кручения τ2
МПа
МПа
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести
Сечение III – III
Напряжение кручения
МПа
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести равен в данном случае частному коэффициенту запаса прочности по касательному напряжению
Статическая прочность вала обеспечена: во всех опасных сечениях S > [ST] = 2.0
4. Расчет вала на сопротивление усталости.
Вычислим значения общего коэффициента запаса прочности в каждом из опасных сечений вала:
Сечение I – I
Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла
МПа
МПа
МПа
Для передачи
вращающего момента на данном участке
вала предусмотрен шпоночный паз, который
является концентратором напряжений.
Тогда:
;
Коэффициенты влияния абсолютных
размеров
.
Параметр шереховатости поверхности
Ra=0.8
мкм:
,
.Поверхность
вала — без закалки: КV
=1
Коэффициенты снижения предела выносливости
Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении
МПа
МПа
Коэффициент влияния ассиметрии цикла
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям
Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении
Сечение II – II
Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла
МПа
МПа
МПа
Внутреннее
кольцо подшипника качения установлено
на валу с натягом. Поэтому концентратор
напряжений в сечении — посадка с натягом.
Тогда:
;
Посадочную поверхность вала под зубчатое
колесо шлифуют (Ra
= 1.25 мкм);
;
. Поверхность вала — закалка ТВЧ: КV
= 2
Коэффициенты снижения предела выносливости
Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении
МПа
МПа
Коэффициент влияния ассиметрии цикла
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям
Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении
Сечение III-III
Определим амплитуду напряжений и среднее напряжение цикла
МПа
МПа
Для
передачи вращающего момента на консольном
участке вала предусмотрен шпоночный
паз, который является концентратором
напряжений. Коэффициент влияния
абсолютных размеров
и
эффективный коэффициент концентрации
напряжений
Параметр шереховатости поверхности Ra=0.8 мкм: . Поверхность вала — без упрочнения: КV = 1
Коэффициент снижения предела выносливости
Предел выносливости вала в рассматриваемом сечении
МПа
Коэффициент влияния ассиметрии цикла
Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении равен в данном случае коэффициенту запаса по касательному напряжению
Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях S > [S] = 2.0