Проверочный расчет валов на усталость

Примем, что нормальное напряжение от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).

Проверочный расчет валов на усталость состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [S]. Прочность соблюдена при S ≥ [S].

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал:

Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т.е. сталь 45, термическая обработка – улучшение.

По таб. 3.3 [1] при диаметре заготовки до 90 мм (в нашем случае =44 мм) среднее значение σв = 780 МПа.

≈ 0,43 σ_в= 0,43 · 780 = 335 МПа.

Предел выносливости при несимметричном цикле касательных напряжений

= 0,58 = 0,58 · 335 = 193 МПа.

Сечение А-А: Это сечение при передаче вращающего момента от шкива рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности

s = s_τ = ,

г де амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла

При d = 20 мм; b = 6; t₁=3,5 по табл. 8.5 [1]

= =1.427*

МПа.

Принимаем = 1,68 (таб. 8.5 [1]), ≈ 0,83 (таб. 8.8 [1]) и ψ_τ ≈ 0,1 (с. 166 [1]).

s = = =9.82.

Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты L= 60 мм, получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки М = 2,5 = 12.24*10³ Н·мм.

= = =8,577;

= =42,9;

; ; .

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

= ;

Результирующий коэффициент запаса прочности:

= =6.69

Ведомый вал:

Материал вала – сталь 45 нормализованная; =780 МПа (таб. 3.3 [1]). Пределы выносливости = 0,43*780 = 335 МПа и =0,58*335=194,3 МПа.

Сечение А-А.Диаметр вала в этом сечении 40 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки (таб. 8.5 [1]): =1,59 и =1,49; масштабные факторы = 0,85; = 0,73 (таб. 8.8 [1]); коэффициенты ≈ 0,2 и ≈ 0,1 (с.163 и 166 [1]).