Файл: Расчет валов на статическую, усталостную прочность и жесткость Рекомендовано редакционноиздательским советом угату в качестве учебного пособия уфа 200 3.doc

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.11.2023

Просмотров: 245

Скачиваний: 9

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


осевой момент сопротивления



полярный момент сопротивления



Так как в сечении МПа, то нормальные напряжения меняются по асимметричному циклу с амплитудой



и средние значения

.

Касательные напряжения меняются по пульсирующему циклу:

.

Сечение 3-3. Геометрические характеристики сечения для диаметра d=67 мм: площадь



осевой момент сопротивления



полярный момент сопротивления



Так как в сечении МПа, то нормальные напряжения меняются по асимметричному циклу с амплитудой



и средние значения

.

Касательные напряжения меняются по пульсирующему циклу:

.
3.4. Выбор коэффициентов, учитывающих концентрацию напряжений, размеры вала, качество обработки поверхности, упрочняющую технологию.

Примем коэффициент чувствительности к асимметрии цикла =0,2, =0,1 [3, с.591].

Сечение 1-1: галтельный переход. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений (при d1/d = 77/70 = 1,1 и r/d = 7/70 = 0,1) k = 1,45, k = 1,18 [4, с.607]. Значение масштабного фактора  =  = 0,69 [4, с.612], при d = 70 мм. Коэффициент качества поверхности примем ш = 0,94 [3, с.589].

Сечение 2-2:
посадка подшипника с натягом. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений (k)D = 6,44, (k)D = 4,56 [4, с.611]. Значение масштабного фактора  =  = 0,69 [4, с.612], при d = 70 мм. Коэффициент качества поверхности ш = 0,95 [3, с.589].

Сечение 3-3: кольцевая выточка. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений (при t/r = 1,5/0,35=4, r/d = 0,3/67 =0,01) k = 1,64, k = 1,38 [4, с.608]. Значение масштабного фактора  =  = 0,69 [4, с.612], при d = 67 мм. Коэффициент качества обработки поверхности ш = 0,93 [3, с.589].

3.5. Расчет коэффициентов запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Запасы прочности по нормальным и касательным напряжениям рассчитаем по формулам



Сечение 1-1: галтельный переход. Коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям



Сечение 2-2: посадка подшипника с натягом. Коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям



Сечение 3-3: кольцевая выточка. Коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям


3.6. Расчет коэффициента запаса усталостной прочности. Проверка прочности. Эквивалентный запас прочности, соответствующий плоскому напряженному состоянию, произведем по формуле:

.

Допускаемое значение запаса прочности примем [n]=1,75. Условие усталостной прочности запишем в виде

n  [n].

Сечение 1-1. Эквивалентный запас прочности

.

Коэффициент n = 15,6 > [n] = 1,75 – условие прочности выполняется.

Сечение 2-2. Эквивалентный запас прочности



.

Коэффициент n = 5,2 > [n] = 1,75 – условие прочности выполняется.

Сечение 3-3. Эквивалентный запас прочности

.

Коэффициент n = 11,9 > [n] = 1,75 – условие прочности выполняется.

Анализ результатов показывает, что при d=70 мм обеспечивается статическая и усталостная прочности, а также жесткость вала.

6

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ






  1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: учебник для ВУЗов. – М.: Наука, 1986. – 560с.

  2. Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов: учебник для ВУЗов. – М.: Изд-во МАИ, 1994. – 512с.

  3. Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С. и др. – Киев: Наукова думка, 1988. – 736с.

  4. Справочник по сопротивлению материалов / Рудицын М.Н., Артемов П.Я., Любошиц М.И. – Минск: Вышэйшая школа, 1970. – 630с.

  5. Серенсен С.В., Кокаев В.П., Шнейдерович Р.М. Валы и оси. М.: Машиностроение, 1970.

  6. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: в 3-х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 1978. – 728с.

  7. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Машиностроение, 1985. – 564с.






ПРИЛОЖЕНИЯ




Таблица 1
Исходные расчетные данные

Вар.



N1, кН

R1, кН

P1, кН

Вар.



l1,

м

l2,

м

l3,

м

D1,

м

D2,

м

Материал

0

0,63

0,36

2,00

0

0,20

0,8

0,30

0,4

0,6

30ХГСА

1

0,76

0,44

2,40

1

0,15

0,6

0,30

0,3

0,4

45

2

0,82

0,47

2,6

2

0,10

0,5

0,30

0,2

0,3

20

3

0,95

0,55

3,00

3

0,20

0,4

0,10

0,3

0,2

15ХС

4

0,70

0,46

2,20

4

0,25

0,4

0,30

0,4

0,5

12ХН3А

5

0,76

0,44

2,40

5

0,20

0,6

0,25

0,3

0,3

40ХН

6

0,95

0,55

3,00

6

0,15

0,4

0,20

0,3

0,3

40Х

7

1,10

0,62

3,40

7

0,25

0,50

0,30

0,2

0,3

40ХНМА

8

0,88

0,51

2,80

8

0,30

0,7

0,30

0,3

0,4

45Х

9

0,82

0,47

2,60

9

0,20

0,8

0,15

0,4

0,2

38Х



Таблица 4
Механические характеристики материалов

Марка стали

Предел
прочности пч, МПа

Предел
текучести Т, МПа

Предел
выносливости -1, МПа

Предел
выносливости -1 МПа

Модуль
упругости
Е10-5 МПа

20Х

420-500

200-300

170-220

100-130

2,02

45

600-750

340-360

250-340

150-200

2,04

40Х

730-1050

650-900

320-480

210-260

2,07

45Х

850-1050

700-950

400-500

200-300

2,11

40ХН

1000-1450

800-1300

460-600

230-360

2,04

40ХНМА

1000-1700

850-1600

500-700

270-380

2,04

38Х

700-1000

650-900

300-450

200-250

2,20

18ХНВА

1150-1400

850-1200

540-620

300-340

2,01

12ХН3А

950-1400

700-1100

430-640

220-300

2,05

30ХГСА

1100-1700

850-1500

480-700

280-400

1,98


Таблица 3
Нормальные линейные размеры. ГОСТ 6636-69

Ряды


Ra5

Ra10

Ra20

Ra40


1,0

1,0

1,0

1,1

1,0 1,05

1,1 1,15

1,2

1,2

1,4

1,2 1,3

1,4 1,5


1,6

1,6

1,6

1,8

1,6 1,7

1,8 1,9

2,0

2,0

2,2

2,0 2,1

2,2 2,4


2,5

2,5

2,5

2,8

2,5 2,6

2,8 3,0

3,2

3,2

3,6

3,2 3,4

3,6 3,8


4,0

4,0

4,0

4,5

4,0 4,2

4,5 4,8

5,0

5,0

5,6

5,0 5,3

5,6 6,0


6,3

6,3

6,3

7,1

6,3 6,7

7,1 7,5

8,0

8,0

9,0

8,0 8,5

9,0 9,5