3.3 Расчёт характеристик цикла для нормальных и касательных напряжений в расчётных сечениях

В сечении С действуют:

• нормальная сила N = 700 Н;

• изгибающий момент М_И = 468 Н·м;

• крутящий момент Т = 220 Н·м.

На внешних волокнах вала возникают наибольшие нормальные напряжения от изгиба , от сжатия, а также касательные напряжения. При этом, согласно условию задачи, нормальные напряженияσ меняются по асимметричному циклу с амплитудой σ_А = σ_И и средним напряжением σ_M= σ_N, касательные напряжения – по пульсирующему циклу с амплитудным и среднимнапряжениями (τ_А = τ_М). Нормальные максимальные и минимальные напряжения определим как σ_max = σ_И + σ_N, σ_MIN = σ_И – σ_N соответственно.

Определим геометрические характеристики сечений и характеристики циклов переменных напряжений.

Сечение 1 – 1. Для диаметра d = 66 мм.

• Площадь ;

• Осевой момент сопротивления ;

• Полярный момент сопротивления .

Так как в сечении

, то

Касательные напряжения

Сечение 2 – 2. Для диаметра d = 70 мм.

• Площадь ;

• Осевой момент сопротивления ;

• Полярный момент сопротивления .

Так как в сечении:

, то

Тогда касательные напряжения

Сечение 3 – 3. Для диаметра d = 57,6 мм.

• Площадь ;

• Осевой момент сопротивления ;

• Полярный момент сопротивления .

Так как в сечении

, то

Касательные напряжения

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

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

Сечение 1 – 1. Галтельный переход.

1. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Для d₁/d = 66/60 = 1,1

r/d = 6/60 = 0,1

σ_В = 1175 МПа;

находим:

k_σ = 1,95, k_τ = 1,57. (c.682) [3]

2. Значение масштабного фактора для диаметра опасного сечения d=66 ε_σ = ε_τ = 0,68

3. Ккоэффициент качества поверхности

Галтельный переход обрабатывают тонким точением. Следовательно, при σ_В = 1175 МПа, так как ,токоэффициент качества поверхности

Сечение 2 – 2.

1. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Для d = 60 и σ_В = 1175 МПа;

находим:

k_σ = 2,175, k_τ = 2,075. (c.682) [3]

2. Значение масштабного фактора для диаметра опасного сечения d=60 ε_σ = ε_τ = 0,52

3. Коэффициент качества поверхности

Паз под шпонку выполняется точением фрезой. Сделаем вывод о том, что образец обрабатывается грубым точением. Следовательно, при σ_В = 1175 МПа , так как ,токоэффициент качества поверхности

Сечение 3 –3. Кольцевая выточка

1. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Для t/r = 1.2/0.35 =3.4

r/d = 0.35/57.6 = 0.01.

σ_В = 1175 МПа;

находим:

k_σ = 1.64, k_τ = 1.38. (c.682) [3]

2. Значение масштабного фактора для диаметра опасного сечения d=66 ε_σ = ε_τ = 0,5

3. Коэффициент качества поверхности

Проточки под стопорные кольца обрабатываются тонким точением. Следовательно при σ_В = 1175 МПа , так как ,токоэффициент качества поверхности