4.2. Уточненный расчет валов на выносливость
При уточнённом расчёте на выносливость учитывают влияние вида циклических напряжений, статических и усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности. Расчёт производят в форме проверки коэффициента запаса прочности. Для каждого из установленных предположительно опасных сечений определяют расчётный коэффициент запаса прочности «S» и сравнивают его с допускаемым значением.
Работоспособность вала из условия усталостной прочности будет обеспечена, если
S ≥ [S] (4.14),
где [S] – допускаемый коэффициент запаса прочности.
В одном из сечений тихоходного как наиболее нагруженного вала запас прочности должен укладываться в предел 1,5 …5. В сечениях быстроходного вала запасы прочности должны быть более 1,5.
S – фактический (расчетный) коэффициент запаса прочности
(4.15)
Sσ и Sτ – коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям. Соответственно:
(4.16)
(4.17)
KσD и KτD – коэффициенты снижения пределов выносливости, определяемы по зависимости:
(4.18)
В формулах (4.16) и (4.17):
σ-1 и τ-1 – пределы выносливости для материала вала при симметричном цикле изгиба и кручения (см. П2, табл.1);
Kσ и Kτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала в зависимости от его формы (П2, табл. 2…4);
Kd – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (П2, табл.5);
KF – коэффициент влияния шероховатости поверхности (П2, таблице 6), при посадках с натягом принимают значение KF ≈ 1;
KV – коэффициент влияния поверхностного упрочнения (П2, таблице 7), для не упрочненных поверхностей KV = 1;
ψσ и ψτ – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений (см. П2, табл.1)
При расчете вала в местах установки деталей с натягом используют отношение Kσ /Kd и Kτ /Kd (П2, таблице 8).
Приложение 1
Таблица 1
Нормальные линейные размеры. Гост 6636 - 69*
Для простановки линейных размеров - диаметров, длин, высот и др. стандартом устанавливаются ряды, приведенные в таблице.
|
Ra 20 |
Ra 40 |
Ra 20 |
Ra 40 |
Ra 20 |
Ra 40 |
Ra 20 |
Ra 40 |
|
1,0 |
1,00 |
5,6 |
5,6 |
32 |
32 |
180 |
180 |
|
|
1,05 |
|
6,0 |
34 |
34 |
|
190 |
|
1,1 |
1,10 |
6,3 |
6,3 |
36 |
36 |
200 |
200 |
|
|
1,15 |
|
6,7 |
|
38 |
|
210 |
|
1,2 |
1,20 |
7,1 |
7,1 |
40 |
40 |
220 |
220 |
|
|
1,30 |
|
7,5 |
|
42 |
|
240 |
|
1,4 |
1,40 |
8,0 |
8,0 |
45 |
45 |
250 |
250 |
|
|
1,50 |
|
8,5 |
|
48 |
|
260 |
|
1,6 |
1,60 |
9,0 |
9,0 |
50 |
50 |
280 |
280 |
|
|
1,70 |
|
9,5 |
|
53 |
|
300 |
|
1,8 |
1,80 |
10,0 |
10,0 |
56 |
56 |
320 |
320 |
|
|
1,90 |
|
10,5 |
|
60 |
|
340 |
|
2,0 |
2,00 |
11,0 |
11,0 |
63 |
63 |
360 |
360 |
|
|
2,10 |
|
11,5 |
|
67 |
|
380 |
|
2,2 |
2,20 |
12,0 |
12,0 |
71 |
71 |
400 |
400 |
|
|
2,40 |
|
13,0 |
|
75 |
|
420 |
|
2,5 |
2,50 |
14,0 |
14,0 |
80 |
80 |
450 |
450 |
|
|
2,60 |
|
15,0 |
|
85 |
|
580 |
|
2,8 |
2,80 |
16,0 |
16,0 |
90 |
90 |
500 |
500 |
|
|
3,00 |
|
17,0 |
|
95 |
|
530 |
|
3,2 |
3,20 |
18,0 |
18,0 |
100 |
100 |
560 |
560 |
|
|
3,40 |
|
19,0 |
|
105 |
|
600 |
|
3,6 |
3,60 |
20,0 |
20,0 |
110 |
110 |
630 |
630 |
|
|
3,80 |
|
21,0 |
|
120 |
|
670 |
|
4,0 |
4,00 |
22,0 |
22,0 |
125 |
125 |
710 |
710 |
|
|
4,20 |
|
24,0 |
|
130 |
|
750 |
|
4,5 |
4,50 |
25,0 |
25,0 |
140 |
140 |
800 |
800 |
|
|
4,80 |
|
26,0 |
|
150 |
|
850 |
|
5,0 |
5,00 |
28,0 |
28,0 |
160 |
160 |
900 |
900 |
|
|
5,30 |
|
30,0 |
|
170 |
|
950 |
Примечание. Из установленных стандартом рядов (Ra5, Ra10, Ra20, Ra40) приведены ряды Ra20, Ra40 с более мелкой градацией. Ряд Ra20 следует предпочитать ряду
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Таблица 2