Уточненный (проверочный) расчет валов
Наметив конструкцию вала и установив основные размеры его (диаметры участков, расстояние между серединами опор и плечи сил, принятые из компоновки редуктора), выполняют уточненный (проверочный) расчет. Установлено, что, как правило, разрушение вала носит усталостный характер, и поэтому уточненный расчет вала проводят на сопротивление усталости, определяя расчетные коэффициенты запаса прочности S для предположительно опасных сечений валов:
S= 
,
где Sσ и Sτ – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям, определяемые по зависимостям:
Здесь 
и 
- амплитуды напряжений цикла; 
и 
- средние напряжения цикла.
В расчетах валов принимают, что возникающие от изгиба вала нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу: 
(изгиб) и 
а возникающие от кручения касательные напряжения – по отнулевому циклу: 
.
- требуемое значение коэффициента запаса прочности;
= 1,3…1,5 – при обеспечении лишь прочности;
= 2,5…4 – при обеспечении прочности и жесткости,
где 
и 
- пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (таблица 4.39);
и 
- коэффициенты концентрации напряжений для проверяемого сечения вала, которые рассчитывают по формулам:
= 
; = 
,
где K σ и K τ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений, назначаемые в зависимости от вида концентратора (таблица 4.44);
|
|
|
KF - коэффициент влияния шероховатости поверхности данного участка вала (таблица 4.45);
KV - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (таблица 4.46);
K dσ и K dτ – масштабный фактор (таблица 4.47);
ψσ и ψτ – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла (таблица 4.48);
Для участков вала при посадке деталей с натягом следует использовать значения таблицы 4.49 и формулу: 
Напряжения в опасных сечениях определяются по формулам:
; 
,
где Ми Σ и М z – суммарный изгибающий и крутящий моменты в сечении вала, причем Ми Σ= 
(здесь Ми x и Ми y – изгибающие моменты относительно осей, используемых при построении эпюр);
Wu нетто и Wк нетто – осевой и полярный моменты сопротивления, определяемые по формулам таблицы 4.44.
Таблица 4.44 - Эффективные коэффициенты концентрации напряжений
|
Концентратор | Кσ | Кτ | Моменты сопротивления, мм3 | ||||||
| σв, МПа | σв, МПа | ||||||||
 700
|  700
| 700
| 700
| Wuнетто | Wкнетто | ||||
Галтель (D/d=1,25..2)
d – диаметр вала
при  =0,02
0,06
0,10
| 2,50 1,85 1,60 | 3,50 2,00 1,64 | 1,80 1,40 1,25 | 2,10 1,53 1,35 |
|
| |||
Поперечное отверстие Æ = а при
 =0,05…0,25
d – диаметр вала
| 1,90 | 2,00 | 1,75 | 2,00 |
| ||||
| Выточка глубиной t и радиусом r (t=r)
при = 0,02
0,06
0,10
| 1,90 1,80 1,70 | 2,35 2,00 1,85 | 1,40 1,35 1,25 | 1,70 1,65 1,50 |
|
| |||
| Шпоночные канавки: b-ширина и t‑глубина канавки; d – диаметр вала | 1,75 | 2,00 | 1,50 | 1,90 |
| ||||
| Шлицы прямобочные d – диаметр внутренней окружности шлицев | 1,60 | 1,75 | 2,45 | 2,80 | Для шлицев серии
Легкой ξ=1,125 Средней ξ=1,205 Тяжелой ξ=1,265 | ||||
| Шлицы эвольвентные и валы- шестерни | 1,60 | 1,75 | 1,50 | 1,60 | | ||||
| Нарезка витков червяка | 2,30 | 2,50 | 1,70 | 1,90 | | ||||
| Резьба: d1 – диаметр окружности впадин | 1,8 | 2,4 | 1,2 | 1,5 | 
|
| |||
| Напрессованная на вал деталь при давлении напрессовки не менее 20 МПа | 2,4 | 3,6 | 1,8 | 2,5 | При давлении напрессовки 10…20 МПа значение Кσ и Кτ снижать на 5…15% | ||||
;
; 
; 
Таблица 4.45 - Коэффициенты влияния шероховатости
| Среднее арифметическое отклонение профиля Ra, мкм | KF при σв, МПа | |||
| 500 | 700 | 900 | 1200 | |
| 0,1…0,4 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 0,8…3,2 | 1,05 | 1,10 | 1,15 | 1,25 |
|
|
|
Таблица 4.46 - Коэффициенты влияния поверхностного упрочнения
| Вид упрочнения | σв сердцевины, МПа | KV | ||
| Для валов гладких | Кσ <1,5 | Кσ =1,8…2 | ||
| Закалка с нагревом ТВЧ | 600…800 800…1000 | 1,5…1,7 1,3…1,5 | 1,6…1,7 - | 2,4…2,8 - |
| Дробеструйный наклеп | 600…1500 | 1,1…1,25 | 1,5…1,6 | 1,7…2,1 |
| Накатка роликом | - | 1,1…1,3 | 1,3…1,5 | 1,6…2,0 |
Таблица 4.47 - Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения
|
Сталь | Диаметр вала d, мм | ||||||||
| 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 100 | 200 | |||
|
Изгиб | Углеро- дистая | Кdσ | 0,92 | 0,88 | 0,85 | 0,82 | 0,76 | 0,70 | 0,61 |
| Легиро- ванная | Кdσ | 0,83 | 0,77 | 0,73 | 0,70 | 0,65 | 0,59 | 0,52 | |
| Круче-ние | Все стали | Kdτ | 0,83 | 0,77 | 0,73 | 0,70 | 0,65 | 0,59 | 0,52 |
Таблица 4.48 - Коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла
| Стали | Коэффициенты | |
| ψσ | ψτ | |
| Углеродистые мягкие Среднеуглеродистые Легированные | 0,15 0,20 0,25 | 0,05 0,10 0,15 |
Таблица 4.49 - Значения отношения Кσ/Кdσ в месте посадки деталей с натягом
| Диаметр вала, мм | Посадка | Значения Кσ/Кdσ при σв , МПа | ||||||
| 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | ||
| 30 | Н7/r6 Н7/k6* | 2,5 1,9 | 2,75 2,05 | 3,0 2,25 | 3,25 2,45 | 3,5 2,6 | 3,75 2,8 | 4,25 3.2 |
| 50 | Н7/r6 Н7/k6* | 3,05 2,3 | 3,35 2,5 | 3,65 2,75 | 3,95 3,0 | 4,3 3,2 | 4.6 3,45 | 5,2 3,9 |
| 100 и более | Н7/s6 Н7/k6* | 3,3 2,45 | 3,6 2,7 | 3,65 2,95 | 4,25 3,2 | 4,6 3,45 | 4,9 4,0 | 5,6 4,2 |
* Значения можно использовать для определения концентрации от установки подшипников
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 589; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!