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 |
-
Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: учебник для ВУЗов. – М.: Наука, 1986. – 560с. -
Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов: учебник для ВУЗов. – М.: Изд-во МАИ, 1994. – 512с. -
Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С. и др. – Киев: Наукова думка, 1988. – 736с. -
Справочник по сопротивлению материалов / Рудицын М.Н., Артемов П.Я., Любошиц М.И. – Минск: Вышэйшая школа, 1970. – 630с. -
Серенсен С.В., Кокаев В.П., Шнейдерович Р.М. Валы и оси. М.: Машиностроение, 1970. -
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: в 3-х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 1978. – 728с. -
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 Е10-5 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 |