Расчет вала на выносливость.

Рассчитаем вал на выносливость с целью проверить запас прочности по усталости. При совместном действии изгиба и кручения коэффициент запаса усталостной прочности определяется по формуле

где – коэффициент запаса по нормальным напряжениям:

– коэффициент запаса по касательным напряжениям:

Где и – пределы выносливости материала при изгибе и кручении (3;табл.3.2). 520; 310.

и – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжения, соответственно изгибающего и крутящего, 0.1; 0.05.

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.

Согласно принятым циклам напряжений записываем выражения для определения переменных и постоянных составляющих циклов напряжений:

- суммарные коэффициенты, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости при изгибе и кручении:

где ε – коэффициент абсолютных размеров поперечного сечения, по табл.3.3 [3] определяем для своего материала и диаметра вала значение коэффициента для вала диаметром 30 мм, 0.83;

- коэффициент влияния шероховатости поверхности, по табл.3.4 [3] находим для обработанной шлифованием поверхности значение коэффициента 1;

 

– коэффициент влияния упрочнения, вводимый для валов с поверхностным упрочнением, по табл.3.5 [3] находим для упрочнения объемная закалка =1.2;

и - эффективные коэффициенты для вала с галтелей определяем что t/r=1; r/D=0.05 тогда и

Следовательно, определим запас усталостной прочности:

 

 

Рассчитанный коэффициент запаса усталостной прочности больше допустимого, минимальное значение которого колеблется в пределах (1.5…2.5).

Расчет шлицевых соединений.

 

Шлицевые соединения по сравнению со шпоночными обладают более высокой нагрузочной способностью, создают меньшую концентрацию напряжений в вала, а следовательно, обеспечивают более высокую выносливость последних, создают лучшую центровку деталей на валах, более удобны для массового и серийного производства. Для тяжело нагруженных соединений в общем машиностроении наиболее распространенные прямобочные соединения, которые здесь рассматриваются. В зависимости от размера и количества шлицов различают три серии соединений с прямобочными шлицами: легкая, при-меняемая для подвижных или слабо нагруженных соединений; средняя, применяемая для умеренно нагруженных соединений, у которых перемещения втулки происходит без нагрузки; тяжелая, предназначенная для наиболее тяжелых условий работы, то есть нагрузка знакопеременная с ударами. Примем шлицевые соединения согласно ГОСТу6033-80.