5.3. Расчет вала в сечении с.

5.3.1 Характеристики сечения

В сечении действуют: крутящий момент Т_IІ = 128,4Н*м

Диаметр вала d = 45 мм

Сталь 45 : = 780 МПа

Шпоночный паз: b = 14 мм, t₁ = 5 мм.

Суммарный изгибающий момент

М= = =35,25 Н*м

5.3.2 Геометрические характеристики сечения

- осевой момент сопротивления

W_X = = =10747мм³

- полярный момент сопротивления

W_P = = =23019мм³

- площадь сечения

А = = =1886,5мм³

5.3.3 Определение напряжений

- Напряжения изгиба меняются по симметричному циклу с амплитудой

= = = 3,27МПа

- Среднее значение цикла нормальных напряжений

σ_m= =

- Касательное напряжения меняются по отнулевому циклу

τ_а=τ_m= =5,97МПа

5.3.4 Пределы выносливости

Пределы выносливости углеродистых сталей при симметричном цикле изгиба и кручения определяются следующим образом:

= 0,43 = 0,43 780 = 335,4 МПа

= 0,58 = 0,58 335,4 = 194,53 МПа

5.3.5 Эффективные коэффициенты концентрации напряжений и коэффициент влияния размера поперечного сечения

Выбираем тип концентратора напряжения и по соответствующей таблице для этого типа выбираем значения коэффициентов концентраций напряжений по изгибу ( ) и по кручению ( ). Для посадки с натягом находим коэффициент , где - коэффициент влияния размера поперечного сечения вала.

Это отношение находим по ГОСТ 25.504-82 в соответствии с диаметром вала =4,44. Значение вычислим по формуле

=0,6 +0,4 = 0,6*4,44+0,4=3,064

Для шпоночного паза эффективные коэффициенты концентрации напряжений определим как = 2,19, = 2,04.

Коэффициенты влияния размера поперечного сечения вычислим по формулам:

Для шпоночного паза

= = 2,74

= = 2,96

Из двух полученных значений и для дальнейшего расчета выбираем наибольшие значения =4,44 и = 3,064

5.3.6 Коэффициент влияния шероховатости поверхности

Примем, что поверхность вала под зубчатое колесо получена чистовым обтачиванием R_a = 3,2 мкм, этой величине соответствует k_F = 1,33.

5.3.7 Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла

0,02 (1+0,01 )=0,02 (1+0,01 780)=0,176

0,5 0,5 0,176 = 0,088

5.1.2.8 Коэффициент влияния упрочнения

Примем, что на участке вала с опасным сечением упрочнение отсутствует, поэтому k_V = 1.

5.2.9 Коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределам выносливости детали

K_σD==( 4,44+1,33-1)/1=4,77

K_τD= =(3,064+1,33-1)/1=3,39

5.2.10 Коэффициенты запаса прочности

S_σ= = =21,5

S_τ= = =9,37

Общий коэффициент запаса прочности

S= = =8,59 [S]=2

Усталостная прочность вала в сечении C обеспечена.

5.4 Расчет вала на статическую прочность

Проверку статической прочности произведем в целях предупреждения пластических деформаций и разрушений с учетом кратковременных перегрузок. При этом определим эквивалентное напряжение

,

Где ;

;

0,6 .. 0,8* - предельное допускаемое напряжение, принимаемое близкое к пределу текучести. Для стали 45: = 540 МПа.