Расчет валов на сопротивление усталости

Расчет на сопротивление усталости проводят в форме проверки коэффициента запаса прочности по усталости. Проведем расчет промежуточного вала на усталостную прочность. Концентраторами напряжений являются галтель и шпонка

При совместном действии изгиба и кручения запас усталостной прочности определяется по формуле

, где

- коэффициент запаса по нормальным напряжениям;

- коэффициент запаса по касательным напряжениям;

- предел выносливости материала при изгибе;

- предел выносливости материала при кручении;

- коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений;

- амплитудные напряжения;

- средние значения напряжений.

Напряжения кручения изменяются пропорционально изменению нагрузки. В большинстве случаев трудно установить действительный цикл нагрузки машины в условиях эксплуатации, тогда расчет выполняют условно по номинальной нагрузке, а цикл напряжений принимают симметричным для напряжений изгиба и отнулевым для напряжений кручения.

- суммарные коэффициенты, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости при изгибе и кручении – коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределу выносливости детали;

- коэффициент абсолютных размеров поперечного сечения;

- коэффициент влияния шероховатости поверхности;

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений.

 

 

Механические характеристики Стали 45:

МПа, МПа, МПа, МПа;

коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений

, [4, ст.120].

 

Проведем расчет промежуточного вала на усталостную прочность

[4.стр.129].Коэффициенты в формулах выбираются в зависимости от концентратора напряжений.

Табл.16 Проверка на усталостную прочность

коэффициенты	Проверка с галтелью	Проверка со шпонкой
, Н∙мм
Т, Н∙мм
d,мм
, МПа
, МПа
, МПа
Продолжение таб.16
, МПа
w
	0,86	0,86
	1.4	1,75
	1.3	1.4
	Условие прочности удовлетворяется	Условие прочности удовлетворяется

Расчет шпоночных соединений

 

Шпонка (Рис. 10) – деталь, предназначенная для передачи крутящего момента между валом и установленной на нем детали (зубчатое колесо, полумуфта).

Основным расчетом для шпонок является расчет на смятие в предположении равномерного распределения давления по поверхности контакта боковых граней шпонки. Высота (h) и ширина (b) подобраны таким образом чтобы при расчете на смятие шпонку не нужно было бы рассчитывать на срез (ГОСТ 23360-78)[ т.2,стр.809]

Р

Рис. 10

 

расчетная длина шпонки равна:

, где

Т – вращающий момент на валу;

- допускаемое напряжение смятия;

- предел текучести материала шпонки;

d-диаметр вала;

k=h-t₁ -высота шпонки

Материалом шпонок назначим Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

МПа-рекомендована для шпонок

Определим расчетную длину шпонок для различных сопрягаемых с валом элементов, результаты расчета занесем в табл. 14.

Таблица 14. Подбор стандартных шпонок

Сопрягаемый элемент	d, мм	Стандартные bxh	Длина, мм	Обозначение
Стандартная (диапазон)	Расчетная	Принятая
Упругая полумуфта		5x5	10-56	10,79		Шпонка 5х5х14 ГОСТ 23360-78
Колесо быстроходной ступени		8x7	18-90	24,97		Шпонка 8x7x25 ГОСТ 23360-78
Колесо тихоходной ступени		12х8	28-140	52,96	2x28	Шпонка 12х8х28 ГОСТ 23360-78
Компенсирующая полумуфта		12х8	28-140	52,96		Шпонка 12х8х56 ГОСТ 23360-78