Проверочный расчет вала на усталостную прочность (выносливость) ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒ Исходные данные: опасное сечение № …;  M, T, d, наличие паза под шпон­ку сечением b·h; вид наибольшего концентратора напряжений, чистота обработки поверхности; вид упрочнения. Цель расчета - обоснование материала и размеров вала, удовлетворяющих критерию усталостной прочности при заданных нагрузках. Назначить материал вала и выписать его характеристики: sТ, sВ, s-1, t-1, Yt (табл. 10.1).                                                                                                                                          Таблица 10.1 Марка стали	Диаметр заготовки, мм	Твердость Не ниже, НВ	Механические характеристики в МПа					Yt
s В			s Т	t Т	s -1	t -1
45	любой	200	560	280	150	250	150	0, 06
	£ 80	270	900	650	390	410	230	0, 10
Х	любой	200	730	500	280	320	200	0, 09
	£ 120	270	900	750	450	410	240	0, 10
ХН	любой	240	820	650	390	360	210	0, 09
	£ 200	270	920	750	450	420	230	0, 10
20Х	£ 120	197	650	400	240	310	170	0, 07
12 X НЗА	£ 120	260	950	700	490	430	240	0, 10
18X ГТ	£ 60	330	1150	950	660	500	280	0, 12

Оценить усталостную прочность вала, сопоставляя запасы выносливости допускае­мый [n]_-1 и расчетный n_-1                                                                        .

                               [n]_-1 = (1, 6…1, 8) £ n_-1= n_s^.n_t / √ n_s²+n_t²,

где n_s - запас выносливости только при изгибе, n_s = s_-1/[(K_s/K_d+K_RZ-1)·s_a /К_у];

  n_t - запас выносливости только при кручении, n_t = t_-1/[(K_t/K_d+K_RZ-1)·t_a /К_у +y_t^.t_m];

        s_a(m) и  t_a(m) - амплитуды (средние значения) циклов изменения напряжений изгиба и кручения,

     - для симметричного цикла изгиба                      0, 1^.d³ - для круглого сечения вала,

              s_m =  0; s _a = s _и =M·10³/W_и, ..… здесь W_и =   0, 1^.d³ - D - для сечения с пазом под шпонку b·h,

                                                                                      где    D = b ^. h (2d - h)²/ (16 ^. d);

     - для отнулевого цикла кручения                  0, 2^.d³ - для круглого сечения вала,

       t_a = t_m = t_k/2 = T·10³/(2·W_к), … здесь W_К = 0, 2^.d³ - D - для сечения с пазом под шпонку b·h;

  K_s и K_t – эффективные коэффициенты концентрации напряжений (табл. 10.2). Если в сечении действует несколько концентраторов напряжений - принять наибольшее значение;

  K_d - масштабный фактор, K_d = 1, 2 - 0, 1· ³√ d ≤ 1 - при изгибе углеродистых сталей; при изгибе высокопрочных легированных и кручении всех сталей значение K_d уменьшить в 1, 15 раза;

  K_RZ - фактор чистоты поверхности, K_RZ =0, 9+0, 2· ³√ R_а, где R_a – параметр шероховатости в мкм;

  К_у - коэффициент упрочнения поверхности (табл. 10.3).

Сделать вывод об усталостной прочности вала, а в случае неудовлетворительного результата доработать конструкцию вала либо путем изменения размеров или материала вала, либо упрочне- нием поверхности, либо снижением концентрации напряжений; и повторить расчеты.

                                                                                                                                         Таблица 10.2

s в МПа	Шпоночный паз *1		Шлицы, зубья эвольвентные *2		Посадка с натягом *3						Галтель *4
					K s / Kd при d мм			K t / Kd при d мм			K s при R/d		K t при R/d
	K s	K t	K s	K t	30	50	³ 100	30	50	³ 100	0, 02	0, 05	0, 02	0, 05
500 900 1200	1, 6 2, 15 2, 5	1, 4 2, 05 2, 4	1, 45 1, 7 1, 75	1, 43 1, 55 1, 6	2, 5 3, 5 4, 25	3, 05 4, 3 5, 2	3, 3 4, 6 5, 6	1, 9 2, 5 2, 95	2, 25 3, 0 3, 5	2, 4 3, 2 3, 8	1, 8 2, 0 2, 15	1, 75 2, 0 2, 2	1, 55 1, 65 1, 7	1, 55 1, 7 1, 75

                                         .                                                                                                                                                                                 .                    

*¹ Значения приведены для обработки паза концевой фрезой; при обработке дисковой фрезой значения K_s уменьшить в 1, 25 раза,  K_t сохранить.

*²  Для прямобочных шлицев значения K_t увеличить в 1, 7 раза,  K_s - сохранить.

*³   Для переходных посадок значения  K_s/K_d  и  K_t/K_{d    } уменьшить в 1, 3 раза;  для посадок с зазором - уменьшить _ в 1, 5 раза.

 *⁴ Значения приведены для отношения высоты t уступа к ра­диусу R галтели  t/R =2;

для t/R =1 значения уменьшить в 1, 25 раза; для t/R =3 значения увеличить в 1, 1 раза.

 

- 26 –

                                                                                      Таблица 10.3

Вид  упрочнения Поверхности  вала	Коэффициент  упрочнения Ку    для:
	K s =1, 0	K s   =1, 1... 1, 5	K s ³ 1, 8
Закалка ТВЧ	1, 3... 1, 6	1, 6... l, 7	2, 4…2, 8
Азотирование	1, 15...1, 25	1, 3... 1, 9	2, 0…3, 0
Накатка роликом	1, 2... 1, 4	1, 5 … 1, 7	I, 8…2, 2
Наклеп дробеструйный	1, 1... 1, 3	1, 4... 1, 5	I, 6... 2, 5

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: