Уточненный расчет вала на сопротивление усталости

Уточненный расчет на сопротивление усталости выполняют после окончательного конструирования вала. Этот расчет носит проверочный характер и отражает влияние:

а) различия в характе­ре циклов нормальных sИЗГ и касательных tКР напряжений;

б) силы концентраторов напряжений;

в) абсолютных размеров и ше­роховатости поверхностей участков вала в проверяемых сечениях и

г) механических свойств материала вала.

Общепринято вести расчеты валов на усталостную прочность при допущениях, что [2, c.190]:

· напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, для которого: sа = smax = MS / Wx и sm = 0, а

· напряжения кручения – по отнулевому циклу, для которого:

tm=ta= 0,5tmax = 0,5T/Wr.

В ответственных и высокоточных передачах валы подвергают расчетам на усталостную прочность по всем сечениям, имеющим концентраторы напряжений.

Валы редукторных передач средней точности рассчитывают на усталостную прочность в наиболее опасных сечениях по совместному действию нормальных и касательных напряжений. Как правило, при расчете любого вала редуктора проверяют два наиболее опасных сечения. Например:

· входной вал: сечение хвостовика вала (концентратор – шпоночный паз) и сечение под шестерней (концентратор – зубья вала–шестерни или шпоночный паз, если шестерня съёмная);

· промежуточный вал: сечение под колесом (концентратор – шпоночный паз) и сечение под шестерней (концентратор – зубья вала–шестерни или шпоночный паз, если шестерня съёмная);

· выходной вал: сечение под колесом (концентратор – шпоночный паз) и сечение хвостовика (концентратор – шпоночный паз).

Условие обеспечения усталостной прочности:

S ³ [S],(1.9)

 

где S –расчетный (фактический) коэффициент запаса прочности вала в проверяемом сечении;

[S] – минимально допустимое значение коэффициента запаса прочности; [S] = 1,5... 2,5 [1, c.327].

При высокой точности расчетов или высокой ответственности машины принимают: [S] = 1,3... 1,5. В этом случае необходимо выполнение расчета вала на жесткость.

Итак, расчетный коэффициент запаса прочности вала в опасном сечении определяют по зависимости:

(1.10)

где Ss , St – коэффициенты запаса прочности вала при дейст­вии напряжений изгиба и кручения соответственно.

Коэффициенты запаса прочности Ss , St вычисляют по формулам:

(1.11)

 

где s– 1, t – 1 – пределы выносливости материала вала соответственно при изгибе и кручении, МПа;

sа , t а – амплитудные значения напряжений при изгибе и кручении соответственно, МПа;

sm , tm – средние значения напряжений при изгибе и кручении соответственно, МПа;

Ks д , K t д – суммарные коэффициенты, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости соответственно при изги­бе и кручении [1 с.325],

ys , yt – коэффициенты чувствительности материала вала к асимметрии цикла напряжений при изги­бе и кручении соответственно.

В общем виде коэффициенты ys , yt определяют по за­висимостям:

(1.12)

 

Для поверхностно не упрочненных сталей коэффициенты ys , yt не превышают 0,1 [2, с.257]. При поверхностном упрочне­нии вала коэффициенты чувствительности ys , yt значительно выше, в частности, для цементированных сталей – 0,5...0,6 [1, с.325].

Опасные сечения вала, для которых следует рассчитывать ко­эффициент запаса прочности S, выделяют после построения эпюр изгибающих и крутящего моментов. Силы в передачах машины вызыва­ют во вращающихся валах циклические напряжения изгиба, изменяющи­еся по симметричному циклу, для которого: sа = smax = MS / Wx и sm= 0. Расчет коэффициента S выполняют при допущении, что касательные напряжения кручения изменяются по отнулевому циклу, для которого: t m = t a = 0,5t max = 0,5T/Wr .

Если в результате расчета будет установлено, что усталостная прочность вала в каком-либо его сечении недостаточна, то необходимо принять конструктивные или технологические меры (они расположены по мере усиления их действия):

1) повысить поверхностную прочность вала за счет термической обработки или наклёпа;

2) конструктивно ослабить силу концентратора, например, увеличить радиус галтели;

3) заменить материал вала на более прочный;

4) увеличить абсолютные размеры сечения вала.

Наиболее эффективно поверхностное упрочнение пластическим деформированием (обкатка роликом, обдувка дробью и т.п.) или фи­зическими методами (лучом лазера, ионной бомбардировкой и др.) зон концентрации напряжений: проточек, шпоночных пазов, гал­телей и др. [2, с. 258].

 








Дата добавления: 2015-02-19; просмотров: 2456;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.007 сек.