Расчет на сопротивление усталости Расчет на сопротивление

Расчет на сопротивление усталости

Расчет на сопротивление усталости n Напряжения, возникающие в валах, переменны во времени поэтому основной причиной потери их работоспособности является усталостное разрушение,

Расчет на сопротивление усталости n Независимо от характера нагружения (стационарное или нестационарное) напряжения изгиба в различных точках поперечного сечения вала рассматриваются как изменяющиеся по симметричному циклу (рис. 15. 5, а), а напряжения кручения - по отнулевому циклу при нереверсивном направлении вращения вала, что характерно для большинства машин (рис. 15. 5, б).

Расчет на сопротивление усталости n Расчет сводится к определению фактического коэффициента запаса сопротивления усталости для предположительно опасных сечений и сравнению его с допускаемым. Опасные сечения устанавливаются по чертежу вала и эпюрам крутящих и изгибающих моментов (рис. 15. 6).

Расчет на сопротивление усталости

Расчет на сопротивление усталости

Расчет на сопротивление усталости n Расчетная схема включает чертеж вала с указанием опасных сечений 1— 1, 2— 2 и других и эпюры МИ и Т, переносимые с расчетной схемы (см. рис. 15. 4). Опасные сечения проходят в области концентраторов напряжений (галтели, отверстия, места выхода шпоночных пазов, канавки для выхода инструмента). Из-за концентрации напряжений эти сечения могут не совпадать с теми, в которых действуют наибольшие эквивалентные моменты.

Расчет на сопротивление усталости n n При одновременном действии напряжений изгиба и кручен· общий запас сопротивления усталости Допускаемое значение [s] = 1, 5…. 2, 5. Если окажется, что s > [s] и размеры вала обусловлены прочностью, но не жесткостью, конструктивными или технологическими факторами, то следует уменьшить размеры вала.

Расчет на сопротивление усталости n Коэффициенты запаса по нормальным sσ и касательным s. напряжениям определяются по уравнениям n n где σ -1 и -1 - пределы выносливости гладких стандартных цилиндрических образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (табл. 15. 1);

Расчет на сопротивление усталости n σα и α - амплитуды переменных составляющих циклов напряжений, a σm и m - постоянные составляющие, принятых условиях нагружения в соответствии с рис. 15. 5 σт = 0

Расчет на сопротивление усталости n МИ и Т – изгибающий и крутящий моменты в рассматриваемом сечении, W и Wp — моменты сопротивления изгибу и кручению с учетом ослабления вала (табл. 15. 2)

Расчет на сопротивление усталости n kσд, kτд - коэффициенты снижения предела выносливости детали, в рассматриваемом сечении вала, по ГОСТ 25 504 -82

Расчет на сопротивление усталости n kσ, kτ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений, kd коэффициент влияния абсолютных размеров рассматриваемого поперечного сечения, принимается по графику (рис. 15. 7),

Расчет на сопротивление усталости n k. F - коэффициент влияния параметров шероховатости поверхности, принимаются по графику (рис. 15. 8); kv - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (табл. 15. 3); ψσ и ψτ коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений, зависят от механических характеристик материала (см. табл. 15. 1).

Расчет на сопротивление усталости Рис 15. 7 Графики для определения kd 1 - углеродистая сталь без концентрации напряжений 2 - легированная сталь без концентрации напряжений и углеродистая сталь при концентрации напряжений kσ ≤ 2 3; 3 ч легированная сталь с концентрацией напряжений.

Расчет на сопротивление усталости

Расчет на сопротивление усталости Таблица 5. 2.

Расчет на сопротивление усталости

Расчет на сопротивление усталости

Расчет на сопротивление усталости n Из табл. 15. 2 следует, что с повышением прочности материала возрастает чувствительность к концентрации напряжений. Поэтому применение высокопрочных сталей, чувствительных к концентрации напряжений, целесообразно лишь в тех случаях, когда концентраторы имеют плавные переходы и тщательно обработаны.

Расчет на сопротивление усталости Рис. 15. 8. Графики для определения k. F 1 - шлифование тонкое (параметр Ra - 0. 32; 0, 16), 2 — обточка чистовая (параметр Ra — 2. 5, 1, 25; 0, 63); 3 — обдирка (параметр Rz — 20, 40, 80); 4 — необработанные поверхности с окалиной

Расчет на сопротивление усталости n n С ростом абсолютных размеров вала существенно понижается предел выносливости из-за концентрации напряжений в сечении совпадающем с торцами зубчатых колес, подшипников качения посаженных с гарантированным натягом, что учитывается при расчетах Sσ и Sτ отношением kσ/kd и kτ/kd (табл. 15. 4). Расчет на сопротивление усталости выполняется по длительно действующей номинальной нагрузке, при этом кратковременные перегрузки с малым числом циклов, не опасным для усталой прочности, не учитываются.