Проверка запаса прочности и выносливости валов

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнение их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s ]. Прочность соблюдена при s > [ s ].

Принимаем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симматричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).

Производим расчет для предположительно опасных сечений вала.

Материал – сталь 40Х, нормализованная, σ_в = 980 Н/мм²

Пределы выносливости σ_-1 = 0,43σ_в = 0,43·980 = 421Н/мм ;

τ-1 = 0, 58σ-1 = 0,58·421 = 244 Н/мм

 

Лист

КР. ДП и ОК. 07.08.000 ПЗ

29

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рассматриваем сечение вала при соединении вала редуктора с валом электродвигателя

Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Момент сопротивления кручению (при dв = 32 мм b = 10мм t1 = 5,0 мм)

Wк нетто = =

Момент сопротивления изгибу

W нетто = =

Крутящий момент М_кр. = 46,79 Н ·м = 46,79 ·10³ Н·мм

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

М^/ = 102,2 ·10³ Н·мм

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

М^// = 105,7·10³ Н·мм

Суммарный изгибающий момент

М = = 147·10³ Н·мм

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

τ_υ = τ_m = = 4,0 Н/мм²

Амплитуда нормальных напряжений

σ_υ = = 55,5 Н/мм²

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = ,

где k_σ = 1,7 – коэффициент концентрации напряжений;

k_d = 0,77 –масштабный фактор;

s_σ = = 3,4

 

Лист

КР. ДП и ОК. 07.08.000 ПЗ

30

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 

s = ,

где k = 2,0 – коэффициент концентрации напряжений;

k_d = 0,77 –масштабный фактор;

y = 0,1

s = = 22,6

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для рассматриваемого сечения

S = > [ s ] = 1,3 – 1,5

 

Рассмотрим сечение посадки зубчатого колеса на вал.

 

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

 

Крутящий момент М_кр. = 340,19 Н ·м = 340,19 ·10³ Н·мм

 

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

 

М^/ = 111,62 ·10³ Н·мм

 

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

 

М^// = 66,3·10³ Н·мм

 

Суммарный изгибающий момент

 

М = = 130·10³ Н·мм

 

Момент сопротивления кручению (при dв = 70 мм, b = 20мм, t1 = 7,5 мм)

Wк нетто = =

Момент сопротивления изгибу

 

W нетто = =

 

Лист

КР. ДП и ОК. 07.08.000 ПЗ

31

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

τ_υ = τ_m = = 2,7 Н/мм²

Амплитуда нормальных напряжений

σ_υ = = 5,0 Н/мм²

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

s_σ = ,

где k_σ = 1,7 – коэффициент концентрации напряжений;

e_σ = 0,76 –масштабный фактор;

s_σ = = 37,6

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

s = ,

где k = 2,0 – коэффициент концентрации напряжений;

e = 0,67 –масштабный фактор;

y = 0,1

s = = 29,3

Результирующий коэффициент запаса прочности для рассматриваемого сечения

S = > [ s ] = 1,6 – 2,1

 

 

Лист

КР. ДП и ОК. 07.08.000 ПЗ

32

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Список литературы:

1. Н.А. Дроздова, Т.Т. Ереско, Н.А. Смирнов «Курсовое проектирование по деталям машин и основам конструирования. Расчет механических передач». Красноярск 2008.-160с.

2. А.Е. Шейнблит «Курсовое проектирование деталей машин» Изд. 2-е перераб. и доп. – Калининград: Янтар. сказ, 2006.-456с.

3. Кумраз Л.В. Скойбеда А.Т. Детали машин.Проектирование (2004)