8.4. Розрахунок вала на витривалість
Задача 21. Визначити коефіцієнт запасу міцності в небезпечних перерізах 1-1 і 2-2 вала (рис. 22). До вала прикладено згинальний момент Мmax = М, Мmin = – М (симетричний цикл) і крутний момент Мк, який змінюється від Мк max = Мк до Мк min = 0,4 Мк.
Якщо коефіцієнти запасу міцності в цих перерізах будуть менше 1,5, то запропонувати технологічні заходи зміцнення цих перерізів, щоб n 1,5. Дані для розрахунку наведені в таблиці 23.
Порядок розв’язання задачі
1. Накреслити ділянку вала в масштабі та вказати всі розміри в цифрах.
2. Накреслити в масштабі графіки зміни нормальних і дотичних напружень у перерізах.
3. Визначити нормальні та дотичні напруження в розрахункових перерізах.
4. Обчислити середні амплітудні величини нормальних і дотичних напружень.
5. Виписати із довідника механічні характеристики матеріалу вала.
6. Обчислити коефіцієнти запасу за границею витривалості для нормальних і дотичних напружень.
7. Визначити загальний коефіцієнт запасу за границею витривалості.
8. Визначити коефіцієнти запасу за границею текучості для нормальних і дотичних напружень.
9. Визначити загальний коефіцієнт запасу за границею текучості.
10. Якщо коефіцієнт запасу за границею витривалості не достатній, використати технологічні методи зміцнення й обчислити коефіцієнт запасу в цьому перерізі.
Якщо обчислити в п. 10 коефіцієнти запасу міцності виявляться нижче допустимого, то збільшити діаметр вала до потрібного розміру та підрахувати нові коефіцієнти запасу міцності. Вказати на рисунку нові розміри вала.
Таблиця 23
|
Варіант |
Згинальний момент М, кН · м |
Крутний момент Мк, кН · м |
Діаметр вала |
Радіус галтелі r, мм |
Обробка* |
||
|
D, см |
d, см |
||||||
|
1 |
5 |
4 |
8 |
6 |
2 |
П |
|
|
2 |
6 |
5 |
9 |
6 |
2 |
П |
|
Закінчення таблиці 23
|
3 |
7 |
6 |
9 |
7 |
3 |
Ш |
|
4 |
8 |
6 |
10 |
7 |
3 |
Ш |
|
5 |
9 |
5 |
11 |
8 |
4 |
Т |
|
6 |
10 |
4 |
12 |
8 |
4 |
Г |
|
7 |
5 |
4 |
6 |
4 |
2 |
Т |
|
8 |
6 |
5 |
6 |
5 |
2 |
Г |
|
9 |
7 |
6 |
8 |
6 |
2 |
П |
|
10 |
8 |
6 |
10 |
8 |
4 |
Ш |
|
11 |
9 |
5 |
10 |
8 |
4 |
Т |
|
12 |
10 |
4 |
9 |
7 |
4 |
Г |
|
13 |
5 |
4 |
9 |
6 |
3 |
Ш |
|
14 |
6 |
4 |
6 |
4 |
2 |
П |
|
15 |
7 |
5 |
7 |
5 |
2 |
Ш |
|
16 |
8 |
6 |
7 |
5 |
3 |
Ш |
|
17 |
9 |
6 |
8 |
5 |
3 |
П |
|
18 |
10 |
6 |
12 |
10 |
4 |
Т |
|
19 |
5 |
4 |
5 |
4 |
2 |
Т |
|
20 |
6 |
4 |
7 |
4 |
2 |
Г |
|
21 |
5 |
4 |
8 |
6 |
2 |
П |
|
22 |
6 |
5 |
9 |
6 |
2 |
П |
|
23 |
7 |
6 |
9 |
7 |
3 |
Ш |
|
24 |
8 |
6 |
10 |
7 |
3 |
Ш |
|
25 |
9 |
5 |
11 |
8 |
4 |
Т |
|
26 |
10 |
4 |
12 |
8 |
4 |
Г |
|
27 |
5 |
4 |
6 |
4 |
2 |
Т |
|
28 |
6 |
5 |
6 |
5 |
2 |
Г |
|
29 |
7 |
6 |
8 |
6 |
2 |
П |
|
30 |
8 |
6 |
10 |
8 |
4 |
Ш |
*Примітка: П — полірування, Ш — шліфування, Т — тонке точіння, Г — грубе точіння.
Рис.
22
Рис.
22
Рис.
22. Закінчення