3.2 Определение числа расчетных сечений и концентраторов напряжений.

Концентратором напряжения являются:

в сечении А:

-галтельный переход (сечение 1-1)

-соединение шпонками (сечение 2-2)

-соединение втулкой (сечение 3-3)

в сечении С:

-галтельный переход (сечение 1-1)

-выточка для стопорного кольца (сечение 2-2)

Таким образом, в месте соединения шпонкой имеем три расчетных сечения, в месте фиксации подшипника три сечения.

3.3 Расчет характеристик цикла для нормальных и касательных напряжений в расчетных сечениях.

В опасном сечении А действует только крутящий момент Т=390Нм, вызывающий в сечении касательные напряжения τ.

Касательные напряжения определяются как .

С огласно условию задачи τ меняется по пульсирующему циклу (Рис 3.3.1). Определим характеристики цикла. Для пульсирующего цикла максимальные напряжения , наименьшие - , амплитуда

и среднее напряжение ( ).

Рис 3.3.1

Определяем геометрические характеристики сечения и характеристики циклов переменных напряжений.

Сечение 1-1 Для диаметра d=95мм

площадь

осевой момент сопротивления

полярный момент сопротивления

Тогда, , .

Сечение 2-2 Для диаметра d=90мм

площадь

осевой момент сопротивления

полярный момент сопротивления

Тогда

Сечение 3-3 Для диаметра d=85мм

площадь

осевой момент сопротивления

полярный момент сопротивления

Тогда

В сечении С никакие силы и моменты не действуют.

3.4 Выбор коэффициентов , учитывающих концентрацию напряжений, размер вала, качество обработки поверхности, упрочняющую технологию.

Примем коэффициенты чувствительности материала марки 40Х к асимметрии цикла по нормальным и касательным напряжениям соответственно , [3, с591]

Определим коэффициенты, учитывающие концентрацию напряжений, размер вала , качество обработки поверхности для сечения.

Сечение 1-1: галтельный переход

эффективные коэффициенты концентрации напряжений при d₁/d=99/90=1,1 и r/d=9/90=0,1; K_τ=1,18 [4, с607] значение масштабного фактора ε_σ=ε_τ=0,66 [4, с612], при d=95мм. Галтельный(радиусный) переход обрабатывают тонким точением [3]. Следовательно, при σ_В=700МПа, коэффициент качества поверхности β_ш=0,8 [3, с 589].

Сечение 2-2: соединение шпонками

Коэффициент концентрации напряжения для вала с переходом под прямым углом K_τ=0,9 [3, с 119] Значение масштабного фактора ε_σ=ε_τ=0,67 [4, с612] при d=90мм. Посадочную поверхность считаем шлифованной следовательно, коэффициент качества поверхности β_ш=0,92 [3, с 672].

Сечение 3-3: соединение втулкой

Коэффициент концентрации напряжения для вала K_τ=0,9 [3, с 120] Значение масштабного фактора ε_σ=ε_τ=0,68 [4, с612] при d=85мм. Посадочную поверхность считаем шлифованной следовательно, коэффициент качества поверхности β_ш=0,92 [3, с 672].

Определим коэффициенты, учитывающие концентрацию напряжений, размер вала, качество обработки поверхности для сечения.

Сечение 1-1: галтельный переход

эффективные коэффициенты концентрации напряжений при d₁/d=99/90=1,1 и r/d=9/90=0,1; K_σ=1,45; K_τ=1,18 [4, с607]

значение масштабного фактора ε_σ=ε_τ=0,69 [4, с612], при d=95мм

Галтельный(радиусный) переход обрабатывают тонким точением [3]. Следовательно, при σ_В=700МПа, коэффициент качества поверхности β_ш=0,9 [3, с 672].

Сечение 2-2: соединение шпонками

коэффициент концентрации напряжения K_σ=4,7; K_τ=3,68 [5,с 120]

значение масштабного фактора ε_σ=ε_τ=0,69 [4, с612] при d=90мм. Посадочную поверхность считаем шлифованной следовательно, коэффициент качества поверхности β_ш=0,92 [3, с 672].

Сечение 3-3: соединение втулкой

коэффициент концентрации напряжения K_σ=4,9; K_τ=3,69 [5,с 120]

значение масштабного фактора ε_σ=ε_τ=0,69 [4, с612] при d=85мм. Посадочную поверхность считаем шлифованной следовательно, коэффициент качества поверхности β_ш=0,92 [3, с 672].