3 Технический проект

3.1 Проверка опасного сечения тихоходного вала

на долговечность

Оценку сопротивления усталости вала выполняют по величине общего коэффициента запаса прочности S [7, c.169], [8, c.325]:

S = S_S_ / (S_² + S_² )^1/2  [S ] = 1,5...2,5, (3.1)

где S_ = _–1 / (K_D _И) – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба при симметричном цикле (R = –1, _m = 0, _a = _max = _и; _и = 10³M / W);

S_ = 2_–1/ (K_D +_)_K – коэффициент запаса прочности по касательтным напряжениям кручения при отнулевом цикле (R = 0, _m = _a = _max / 2 = _K / 2; _K = 10³T / W_P );

K_D = (K_ / K_d +1/K_F – 1) /K_V и K_D = (K_ / K_d + 1/K_F – 1) / K_{V --} коэффициенты снижения пределов выносливости реальной детали по сравнению с пределами (_–1, _–1) образцов;

_–коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.

В сответствии с рисунком 2.5 и таблицей 2.7 на валу два опасных сечения (по близким величинам моментов M = 14,79 и 125,5 Нм).

Концентраторы напряжений:

сечение 1 – посадка с натягом колеса z_2T 56 H7/ r6 и шпоночный паз

сечение 2 –сечение по галтели перехода вала в шестерню.

П а р а м е т р [7, c.170, 171]	Концентратор в сечении 1		Концентратор в сечении по галтели 2	Примечание
	посадка z2Б c натягом	шпоночный паз	сечение по галтели
1 Эффективный коэффициент концентрации напряжений		K = 2,0 K = 1,7	K = 2,1 K = 1,7	В = 920 МПа d = 56 мм
2 Коэффициент влияния абсолютных размеров сечения		Kd = 0,87 Kd = 0,76	Kd = 0,87 Kd = 0,76
3 Отношение	K / Kd = 3,3 K / Kd = 2,0	2,29 2,24	2,41 2,23

Так как K_ / K_d = 3,3 от посадки больше, чем от шпоночного паза (2,65) при незначительной разнице K_ / K_d , то [7, c.170] дальше расчет ведем

с учетом натяга от посадки колеса z_2T.

Коэффициенты влияния качества поверхности [7, c.170] при чистовом шлифовании (R_а = 0,8...1,6) K_F = 0,89; K_F = 0,94.

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения [7, c.170]:

К_V = 1– без упрочнения. Тогда :

K_D = (3,3 + 1 / 0,89 – 1) / 1 = 3,42; K_D = (2 + 1 / 0,94 – 1) / 1 = 2,06.

Для сечения по галтели :

K_D = (2,41 + 1 / 0,89 – 1) / 1 = 2,53; K_D = (2,23 + 1 / 0,94 – 1) / 1 = 2,29.

Пределы выносливости образцов материала:Сталь 35ХМ [7, c.165] при D  200 мм и Н  270 НВ _–1 = 420 МПа, _–1 = 230 МПа; коэффициент _ = 0,10.

Сечение 1.

Момент сопротивления "нетто" поперечного сечения [7, c.166]:

а) на изгиб W_нетто = 2,710³ мм³

б) на кручение W_Рнетто = 5,910³ мм³

Напряжения:

а) изгиба _И = 10³М / W = 10³14,79 / (2,710³) = 5,5 МПа;

б) кручения _К = 10³Т / W_Р = 10³98,17 / (5,910³) = 16,6 МПа.

Коэффициенты: S_ = 420 / (3,42 5,5) = 19,1;

S_ = 2200 / [(2,06 + 0,09)16,6] = 11,21;

S = 19,111,21 / (19,1² + 11,21²)^1/2 = 9,7 ≥ [S ] = 1,5...2,5 [7, c.169].

Сечение 2.

Момент сопротивления "нетто" поперечного сечения [7, c.166]:

а) на изгиб W_нетто = 3,21510³ мм³

б) на кручение W_Рнетто = 6,4310³ мм³

Напряжения:

а) изгиба _И = 10³М / W = 10³125,5 / (3,21510³) = 39,04 МПа;

б) кручения _К = 10³Т / W_Р = 10³98,17 / (6,4310³) = 15,27 МПа.

Коэффициенты: S_ = 360 / (2,53 39,04) = 3,64;

S_ = 2200 / [(2,29 + 0,09)15,27] = 11;

S = 3,6411 / (3,64² + 11²)^1/2 = 3,45 ≥ [S ] = 1,5...2,5 [7, c.169].

Сопротивление усталости в обоих сечениях в течение заданного срока службы в опасном сечении тихоходного вала обеспечивается