Уточненный расчет валов на выносливость


Уточненный расчет валов на выносливость выполняется при учете совместного действия кручения и изгиба. В расчете учитываются разновидности циклов напряжений изгиба и кручения, усталостные характеристики материалов, размеры, форма и состояние поверхности вала. Целью расчета является определить общие коэффициенты запаса усталостной прочности для опасных сечений и сравнить их с допускаемыми. В практике расчетные коэффициенты запаса выносливости определяются для всех опасных сечений каждого вала.

9.1. Ведущий вал

Рассмотрим алгоритм расчета на примере одного опасного сечения ведущего вала редуктора с любым числом ступеней.

9.1.1. Данные для расчета

силы в зацеплении Ft (Ft1) и Fr (Fr1) (из 2.3.6.), реакции опор и расстояния b, c из (8.1. или 8.2.1.), крутящий момент Т1 из (3.3.).

9.1.2. Изгибающие моменты

Уравнения изгибающих моментов по участкам в горизонтальной плоскости (рис. 9.1) будут иметь вид:

(9.1)

 
 

Построим эпюры изгибающих моментов в горизонтальной плоскости для каждого участка вала.

Рис. 9.1. Расчетная схема ведущего вала

Из анализа системы уравнений (9.1) следует, что максимальный изгибаю­щий момент в горизонтальной плоскости соответствует сечению, в котором приложена окружная сила Ft , и равен (Н×мм).

Проводя аналогичные рассуждения применительно к вертикальной плоскости, получим, что максимальный изгибающий момент также приложен в сечении действия радиальной силы зацепления Fr, и равен (Н×мм).

Суммарный изгибающий момент определим по формуле

. (9.2)

 

Под расчетной схемой вала в одном и том же масштабе строят эпюры изгибающих и крутящего моментов (рис. 9.1). Как видно из рис.9.1. наиболее нагруженным является сечение вала под серединой шестерни. По этой причине, а также из-за наличия концентратора напряжений (шпоночный паз), указанное сечение можно считать наиболее опасным.

9.1.3. Общий коэффициент запаса выносливости

, (9.3)

где [n] – рекомендуемая (рациональная) величина коэффициента запаса, для редукторов общего назначения принимают [n] ³ 1,5…5.

9.1.4. Коэффициенты запаса выносливости по нормальным ns и касательным nt напряжениям

(9.4)

где s -1 и t -1 – пределы выносливости материала вала при симметричном цикле напряжения изгиба и кручения соответственно, МПа; Ks и Kt - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении соответственно, es и et- коэффициенты, учитывающие масштабный фактор, KF - коэффициент, учитывающий влияние качества поверхности, Ys и Yt - коэффициенты, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла.

s -1 » 0,43s в,

t -1» (0,5…0,58) s -1.

Таблица 9.1

Осевые и полярные моменты сопротивления

Сечение вала Wнетто Wrнетто
 
 

 

Нормальные напряжения в поперечных сечениях вала изменяются по симметричному циклу, тогда среднее напряжение sm=0, а амплитуда напряжений sа равна расчетным напряжениям изгиба sи:

, (9.5)

где MS - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, Н×мм; Wнетто – осевой момент сопротивления сечения (см. табл. 9.1), мм3.

Таблица 9.2



Дата добавления: 2020-06-09; просмотров: 555;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.009 сек.