Задача 12

Определить коэффициент запаса по сопротивлению усталости в опасном сечении вала из задачи 11. Сечение ослаблено одной или двумя шпоночными канавками (рис.12.1) (в зависимости от варианта). При расчете принять, что нормальное напряжение, возникающее при изгибе, изменяется по симметрич­ному закону, а касательное напряжение, возникающее при кручении, – по отнуле­вому. Учесть влияние концентрации напряжений, обусловленной наличием шпоночных канавок, влияние абсолютного размера поперечного сечения и влияние шероховатости поверхности.

Исходные данные приведены в табл.12.2 - 12.7.

Указания к выполнению задачи

1. Изобразить поперечное сечение вала с указанием буквенных и числовых зна­чений диаметра по данным задачи 11 и размеров шпоночной канавки по табл.12.1.

2. Вычислить моменты сопротивления сечения, ослабленного шпоночными ка­навками.

Осевой момент сопротивления при изгибе:

– одна канавка; – две канавки.

Момент сопротивления при кручении:

– одна канавка; – две канавки.

3. Определить максимальное и минимальное нормальное , максимальное и ми­нимальное касательное напряжения, возникающие в рассматриваемом сече­нии вала:

; ; ; .

, , – значения изгибающих и крутящего моментов, возникающих в опасном сечении вала из задачи 11.

4. Определить характеристики циклов нагружения: амплитуду цикла и среднее значение цикла :

; ; ; .

5. Изобразить циклы нагружений.

6. Принять значения пределов выносливости, равными

; .

7. По табл.12.4 – 12.7 определить значения:

а) эффективных коэффициентов концентрации и ;

б) коэффициента влияния абсолютных размеров поперечного сечения (при­нять его одинаковым для изгиба и для кручения);

в) коэффициента влияния шероховатости поверхности (приняв его одинако­вым для изгиба и для кручения);

г) коэффициента чувствительности материала к асимметрии цикла .

Таблица 12.1

Диаметр вала, мм		Ширина шпонки , мм	Глубина паза t, мм
12. . .17 17. . .22 22. . .30 30. . . 38 38. . .44 44. . .50 50. . .58 58. . .65 65. . .75 75. . .85 85. . .95 95. . .110		5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28	3 3,5 4 5 5 5,5 6 7 7,5 9 9 10

Таблица 12.2

Последняя цифра шифра	Вид обработки поверхности	Наличие концентратора
0, 2, 4, 6, 8	Обточка	2 шпон. канавки
1, 3, 5, 7, 9	Шлифование	1 шпон. канавка

Таблица 12.3

Последн. цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
МПа	480	600	800	900	1100	1250	480	600	800	900

Таблица 12.4

Коэффициенты	, МПа
	350 – 550	550 – 750	700 – 1000	1000-1200	1200-1400
Изгиб, растяжение	0	0,5	0,10	0,20	0,25
Кручение	0	0,00	0,05	0,10	0,15

Таблица 12.5

Источник концентрации напряжений
	Стали, МПа
	700	700		700	700
Шпоночная канавка	1,9	2,3		1,7	2,2
Шлицы прямоугольные	1,6	1,72		2,45	2,7
Резьба	2,2	2,6		1,6	2,0

Таблица 12.6

Изгиб углеродистых сталей	Диаметр вала, мм
	20	30	40	50	70	100
	0,92	0,88	0,85	0,81	0,76	0,71

Таблица 12.7

Вид механической обработки поверхности детали	Параметр шероховатости поверхности, мкм	при , МПа
		700	700
Обтачка	2,5. . .0,63	1,1	1,2
Шлифование	0,32. . .0,16	1,0	1,0

8. Определить значения коэффициентов запаса для нормальных и касательных напряжений по формулам:

; .

9. Определить коэффициент запаса по сопротивлению усталости при совмест­ном действии нормальных и касательных напряжений по формуле

.

Шпонки призматические по ГОСТ 8788-68. (табл. 12.1).