приклад 2

Небезпечним будемо вважати перетин валу, де виникають найбільші згинальні і крутний момент. У розглянутому прикладі таким перетином є перетин в опорі В (рис.13). Також, небезпечним може виявитися перетин під колесом.

приклад 2

Вибираємо матеріал вала - сталь 40Х, термообробка - поліпшення: = 750 МПа, = 900 МПа. Тоді межі витривалості матеріалу вала визначаються за емпіричними залежностями

Ефективні коефіцієнти концентрації напружень при згині і крученні в небезпечному перерізі, які вибираються з вигляду концентратора напружень. Для розглянутого прикладу визначимо співвідношення розмірів: t / r = 2,5 / 1,0 = 2,5; r / d = 1/40 = 0,025. З огляду на, що для матеріалу вала = 900 МПа, визначимо коефіцієнти интерполированием за даними таблиці 1.

- коефіцієнт, що враховує шорсткість поверхні вала. Його значення вибирають в інтервалі = 0,9 ... 1,0;

- масштабні чинники для нормальних і дотичних напружень, які обираються интерполированием за даними таблиці 2. Для розглянутого прикладу;

- амплітуди циклів напружень, МПа;

- середні значення циклів напружень, МПа;

- коефіцієнти, що враховують вплив середньої напруги циклу на коефіцієнт запасу міцності.

Напруження згину змінюються по симетричному циклу, тому амплітуда. МПа, і середнє значення циклу. МПа, рівні

де - максимальний згинальний момент, Нмм, в небезпечному перерізі вала (див. епюру згинальних моментів, рис. 13, е);

- момент опору перерізу, мм 3. який дорівнює: для круглого суцільного перетину вала. а для перетину зі шпонковим пазом

де - діаметр вала в небезпечному перерізі.

Для розглянутого прикладу (небезпечне перетин валу - суцільне), тому амплітуда циклу. МПа, визначиться за формулою

Напруження кручення при нереверсивного обертанні вала змінюються по отнулевому циклу, тому амплітуда. МПа, і середнє значення циклу. МПа, рівні

де - крутний момент в небезпечному перерізі вала, Нмм, (див. епюру крутних моментів, рис.13, ж);

- полярний момент опору перерізу, мм 3. який дорівнює: для круглого суцільного перетину вала. а для перетину зі шпонковим пазом

де - діаметр вала, мм, в небезпечному перерізі вала.

Для розглянутого прикладу (небезпечне перетин валу - суцільне), для якого

Для розглянутого прикладу коефіцієнти запасу міцності по нормальних і дотичних напруг рівні за формулами

Розрахунковий коефіцієнт запасу міцності дорівнює за формулою

Розрахунковий коефіцієнт запасу міцності більше допустимого за умовою, значить, вал працездатний. Практика розрахунків показує, що умова завжди виконується.

Схожі статті