Расчет на усталостную прочность


Расчет заключается в определении коэффициента запаса прочности по усталостному разрушению в опасном сечении. Условие прочности будет выполнено, если расчетный коэффициент запаса прочности n будет не менее допускаемого [n]=1,3.

Коэффициент запаса прочности при циклическом нагружении определяется по формуле:

,

где n – искомый коэффициент запаса прочности вала при одновременном действии изгиба и кручения;

[n] – допускаемый коэффициент запаса прочности, гарантирующий надежность и долговечность вала. В случае расчета деталей общемашиностроительного назначения [n]= 1,3 – 1,4;

nσ – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям (при изгибе);

nτ, – коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям (при кручении).

,

где σ-1, τ-1– пределы выносливости при симметричном цикле для материала вала;

σа, τa, σm, τm – амплитуды и средние (соответственно) напряжения при изгибе и кручении.

ψσ, ψτ – коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла (учитывают влияние постоянной составляющей напряжений на величину коэффициента запаса прочности.

Так как валы работают с периодическими остановками, то для касательных напряжений принимают наиболее опасный цикл – отнулевой (пульсирующий). Для нормальных напряжений от изгиба принимают наиболее опасный цикл – симметричный.

 

 

Симметричный цикл Отнулевой цикл

Значения максимальных нормальных и касательных напряжений определяются по формулам:

,

где Wи – момент сопротивления круглого сечения при изгибе,

Wк – полярный момент сопротивления круглого сечения при кручении, .

Комплексные коэффициенты К (при изгибе – Ки, при кручении – Кк) учитывают влияние основных факторов на пределы выносливости конкретной детали:

,

где Кσ , Кτ – эффективные коэффициенты концентрации напряжений соответственно при изгибе и кручении;

K и K – коэффициенты влияния абсолютных размеров детали (масштабный коэффициент)

;

KFσ и KFτ, – коэффициенты влияния шероховатости поверхности деталей

;

KV – коэффициент влияния поверхностного упрочнения (зависит от способа упрочнения материала, геометрической формы изделия.

 

Если циклическая прочность недостаточна, то рекомендуются следующие варианты повышения сопротивления усталостному разрушению:

1. Поменять существующую марку стали на сталь с более высоким пределом прочности.

2. В качестве конструктивного мероприятия возможно увеличение сечения вала или изменение конструкции вала.

3. В качестве технологических мероприятий можно выполнить упрочняющую обработку поверхности (закалка с нагревом ТВЧ, дробеструйную обработку, либо накатку роликами).

 

Меры, повышающие циклическую прочность:

· применение материалов больше однородных по структуре, предпочтительно мелкозернистых;

· принимать очертания детали такие, чтобы снизить концентрацию напряжений, а именно, избегать резких переходов от одного диаметра к другому, избегать острых кромок отверстий и шпоночных пазов, увеличивать радиусы галтельных переходов;

· назначать на рабочей поверхности высокую чистоту обработки (вплоть до полировки в экономически обоснованных случаях).

 



Дата добавления: 2019-05-21; просмотров: 523;


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.