Расчет валов на сопротивление усталости Занятие 12. Проверочный расчет валов Расчет валов на сопротивление усталости Расчет валов на статическую прочность Расчет валов на жесткость Изучить: 1 Детали машин и основы конструирования: Учеб./ А. Т. Скойбеда, А. В. Кузьмин, Н. Н. Макейчик; Под общ. ред. А. Т. Скойбеды. – Мн.: Выш. шк., 2006. – 559с.; ил (стр.380-397) 2 И. Ф. Дунаев, О. П. Леликов: “Конструирование узлов и деталей машин»,Учебное пособие./ «М.: «Академия», 2008. - 496с.( стр. 183-196) 3 Детали машин.Проектирование: Учеб. пособие / Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда. 2-е изд.,испр.: М.: Высш. шк., 2005. – 309 с.:ил. (стр.77-78) Валы изготавливают из углеродистых сталей (Ст.40, Ст.45) и легированных сталей (40Х, 40ХН, 12ХН3А, 30 ХГТ – для нагруженных валов). Валы подвергаются термической обработке для достижения необходимой твердости (это, как правило, валы-шестерни). Следует учитывать, что с увеличением предела прочности возрастает чувствительность материала к концентрации напряжений, поэтому применение высокопрочных легированных сталей для валов, постоянно работающих при переменных напряжениях не всегда оправдано. Расчет ведем по эпюрам построенным при действии максимальных, длительно действующих, моментов на каждом из валов. Расчет валов на сопротивление усталости Выбираем материал валов из таблицы, [1] стр.380 
Считаем, что нормальные напряжения от изгиба вала изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему) циклу. Для определения опасных сечений используем ранее построенные эпюры изгибающих и крутящих моментов. Для каждого опасного сечения определяем коэффициент запаса по нормальным напряжениям sσ=σ-1/(σa·kσд+ψσ·σm), где σm=0 - для симметричного цикла σa=Ми/W, Па –напряжение изгиба в опасном сечении W, м3- момент сопротивления изгибу вала, (по формулам, см.[1] стр.387-388) Ми, Н·м- изгибающий момент в опасном сечении σ-1, Па –предел выносливости при симметричном цикле, [1] стр.380 ψσ·- коэффициент чувствительности материала к ассиметрии цикла, [1] стр.380 kσд=(kσ/kdσ+1/kFσ-1)/ kν- коэффициент снижения предела выносливости детали в рассматриваемом сечении вала kd-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, [1] стр.389  kFσ-  коэффициент влияния параметров шероховатости поверхности, рассматри- ваемого сечения, [1] стр.389 σВ- временное сопротивление, [1] стр.380 (см. выше) kσ,kτ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, см.[1] стр.387-387 (σВ- временное сопротивление, [1] стр.380) kν-  коэффициент влияния поверхностного упрочнения, [1] стр.389 
Для каждого опасного сечения определяем коэффициент запаса по касательным напряжениям sτ=τ-1/(τa·kτд+ψτ·τm), где τm=τа=τmax/2=Мкр/(2·Wр) - для пульсирующего цикла σa=Ми/W, Па –напряжение изгиба в опасном сечении Wр, м3- момент сопротивления кручению вала, (по формулам, см.[1] стр.387-388) Мкр, Н·м- изгибающий момент в опасном сечении τ-1, Па –предел выносливости при симметричном цикле, [1] стр.380 ψτ·- коэффициент чувствительности материала к ассиметрии цикла, [1] стр.380 kτд=(kτ/kdτ+1/kFτ-1)/ kν- коэффициент снижения предела выносливости детали в рассматриваемом сечении вала kd-коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, [1] стр.389 Если в сечении действуют одновременно напряжения изгиба и напряжения кручения определяем общий запас сопротивления усталости s=sσ·sτ/(sσ2·sτ2)1/2 Сравниваем значения коэффициента с допустимым [s]=(1,5…2,5) с целью обеспечения усталостной прочности и жесткости валов. |