Предел выносливости вала сильно зависит от его конфигурации, от наличия концентрации напряжений, а также от величины и распределения контактного давления в случае, если для закрепления деталей на валу применены посадки с натягом. [1]
Предел выносливости валов после наплавки оказался значительно сниженным, и особенно резко для валов, наплавленных оловянистой бронзой или латунью. [2]
Для повышения предела выносливости валов и осей применяют различные виды поверхностного упрочнения. [3]
Характерно, что предел выносливости вала значительно повышается при накатке галтелей роликами. Однако степень понижения усталостной прочности с ростом абсолютных размеров валов с упрочнением и без упрочнения имеет одну и ту же величину. [4]
При соединениях с гарантированным натягом предел выносливости валов значительно снижается. Это объясняется концентрацией напряжений от натяга, контактным трением и контактной коррозией, приводящими к механическому повреждению посадочной поверхности вала и к образованию очагов усталостных трещин. [5]
Это позволяет путем экстраполяции определить предел выносливости валов крупных размеров . [7]
Влияние обжима пуансоном краев отверстия на предел выносливости вала с отверстием: / — сталь, е — 55 кГ млР, изгиб с вращением; 2 — сталь, и 40кГ / ло 1, изгибе вращением; 3 — сталь, ч 40 кПмм, кручение. [8]
В табл. 3 показано, во сколько раз увеличивается предел выносливости вала при использовании того пли иного метода упрочнения. [9]
Результаты испытаний ( табл. 61) показали, что предел выносливости валов в результате наплавки резко снижается по сравнению с пределом выносливости гладких валов в исходном состоянии. [10]
Упрочнением подступичных частей поверхностным наклепом ( обкаткой роликами или шариками) можно повысить предел выносливости валов на 80 — 100 %, причем этот эффект распространяется на валы диаметром до 500 — 600 мм. [12]
Упрочнением подступичных частей поверхностным наклепом ( обкаткой роликами или шариками) можно повысить предел выносливости валов на 80 — 100 %, причем этот эффект распространяется на валы диаметром до 500 — 600 мм. [14]
В результате широких испытаний установлено, что в деталях, соединенных прессовой посадкой с применением пленки эластомера, предел выносливости валов , осей при знакопеременной нагрузке повышается на 40 — 75 % по сравнению с прессовой посадкой без пленки. Концентрация напряжений снижается в 1 4 — 2 2 раза. [15]
Читайте также: Какая сталь используется для изготовления валов редукторов
Видео:Сопротивление материалов. Усталостная прочность: основные сведенияСкачать
Проверочный расчёт валов на выносливость
На практике установлено, что для валов основным видом разрушения является усталостное разрушение. Статическое разрушение, происходящее под действием случайных кратковременных перегрузок, наблюдается значительно реже. Поэтому для валов расчёт на выносливость (сопротивление усталости) является основным и заключается в определении расчётных коэффициентов запаса усталостной прочности в потенциально опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии с эпюрами моментов и наличием на валу концентраторов напряжений.
Расчёт валов на выносливость проводят в следующем порядке:
а) Составление расчётной схемы по чертежу вала и определение расчётных нагрузок и опорных реакций.
При составлении расчётной схемы валы рассматривают как прямые брусья, лежащие на двух шарнирных опорах. Подшипники качения, воспринимающие радиальные и осевые силы, рассматривают как шарнирно-неподвижные опоры, а подшипники, воспринимающие только радиальные силы, как шарнирно-подвижные.
Схемы приложения нагрузок могут быть разные создающие щадящие или наихудшие условия работы рассматриваемого вала. Основными нагрузками на валы являются силы от передач и полумуфт. На расчётных схемах эти силы, а также вращающие моменты изображают как сосредоточенные и приложенные в серединах ступицы. Влиянием силы тяжести валов и насаженных на них деталей пренебрегают. Силы трения в опорах не учитывают. На рис.3.5 приведен пример расчетной схемы выходного вала цилиндрического зубчатого редуктора с открытой прямозубой шестерней.
Внешние силы Ft ,Fr,Fа,действующие в полюсе зацепления, приводят к оси вала и изображают раздельно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, при этом возникают моменты пар сил – вращающий и изгибающий . Здесь d2- делительный диаметр колеса. Линейные размеры, особенности формы и конструктивные элементы вала выявляются при конструировании передач, подшипниковых узлов, муфт с учётом рекомендаций.
Уточняют расстояния между точками приложения внешних сил к валу. Систему сил, действующих на вал, доводят до равновесного состояния, достраивая реакции в опорах.
Читайте также: Усилие затяжки болтов коленчатого вала
б) Построение эпюр изгибающих моментов в общем случае в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и эпюры крутящих моментов проводят в следующей последовательности.
Определяют реакции в опорах из условия равновесия вала, составляя уравнения статики
Правильность определения реакций RA и RBпроверяют с помощью уравнения .
Определяют внутренние изгибающие моменты в поперечных сечениях на каждом участке вала методом сечений, составляя уравнения равновесия:
Под расчётной схемой вала строят эпюры крутящих и изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях от всех действующих нагрузок. По этим эпюрам определяют результирующий изгибающий момент в любом сечении вала.
Предположительно намечают опасные сечения вала, подлежащие проверке, учитывая характер эпюр изгибающих и крутящих моментов, ступенчатую форму вала и места концентрации напряжений.
в) При расчёте коэффициента запаса усталостной прочности принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения по отнулевому. Выбор отнулевого цикла для напряжений кручения основан на том, что большинство валов передает переменные по значению, но постоянные по направлению вращающие моменты.
Определяют амплитуду симметричного цикла нормальных напряжений при изгибе вала в опасных сечениях: и амплитуду отнулевого цикла касательных напряжений при кручении вала
где результирующий изгибающий момент в рассматриваемом опасном сечении;
изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях в данном опасном сечении, Нмм;
Т— крутящий момент на валу, Нмм;
Wx и Wp—моменты сопротивления нетто-сечения вала изгибу и кручению, соответственно, мм3.
Для опасных сечений определяют коэффициенты запаса усталостной прочности и сравнивают их с допускаемыми.
При совместном действии изгиба и кручения запас усталостной прочности определяют по формуле:
| где | — запас сопротивления усталости только по изгибу. |
Коэффициент запаса сопротивления усталости только по кручению берётся как меньшая величина из двух значений:
| — запас сопротивления усталости только по кручению; |
| — коэффициент запаса прочности на кручение по пределу текучести. |
Меньшее по величине значение s подставляют в формулу для определения суммарного запаса усталостной прочности.
В предыдущих формулах a и a— амплитуды переменных составляющих циклов напряжений, а m и m— постоянные составляющие;
Читайте также: Подшипник вторичного вала москвич 2141
-1 и -1- пределы выносливости выбранного материала вала при симметричном цикле нагружения. Их определяют по таблицам или по приближённым формулам [1]:
где — предел прочности материала вала;
Т— предел текучести при сдвиге;
kd и kF— масштабный фактор и фактор шероховатости поверхности;
k и k— эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении [1].
и — коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости;
| Материал | ||
| Углеродистые мягкие стали | 0.05 | |
| Среднеуглеродистые стали | 0.10 | 0.05 |
| Легированные стали | 0.15 | 0.10 |
Сопротивление усталости можно существенно увеличить, применяя тот или иной метод поверхностного упрочнения: поверхностную закалку токами высокой частоты, дробеструйный наклёп, обкатку роликами, азотирование, цементация и т.д. Можно также существенно уменьшить концентрацию напряжений изменением формы соответствующих мест перехода.
Видео:Сопротивление материалов. Усталостная прочность: влияющие факторы и расчёт коэффициента запасаСкачать
Расчет вала на выносливость
6.4. Расчет вала на выносливость
Примем, что нормальные напряжения осей изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные осей кручения – по пульсирующему циклу. Определим коэффициент запаса прочности для опасного сечения вала и сравним с допускаемым значением запаса. Прочность соблюдается при
S > [S] = 1,5…2,0.
Коэффициенты запаса определяются по формулам:
,
где — коэффициенты запаса соответственно по нормальным и касательным напряжениям. Они определяются по формулам:
; 
,
где 
— пределы выносливости материала вала; 
— амплитуда и среднее напряжение циклов нормальных и касательных напряжений. Для симметричного цикла нормальных напряжений 
= 0; 
— эффективные коэффициенты концентрации напряжений; 
— масштабные факторы; 
— коэффициенты качества поверхности, принимаем равным единице; 
— коэффициенты, учитывающие влияние асимметрии цикла.
Проверим на выносливость ведомый (тихоходный) вал, так как крутящий момент этого вала наибольший.
Материал вала – сталь 45, нормализация 
= 570МПа; 
= 246МПа; 
= 142МПа.
Рассмотрим сечение под подшипникам на него действуют изгибающие и крутящие моменты. Концентрация напряжений вызвана напрессовкой подшипника.
Суммарный изгибающий момент:
.
Моменты сопротивления изгибу и кручению:
;
.
Коэффициенты понижения пределов выносливости:
= 1 (шлифование); 
.
Амплитуда нормальных напряжений:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
Определяем коэффициенты запаса прочности:
;
;
.
В рассматриваемом случае условие S > [S] = 1,5…2,0 выполняется.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
Механика © 2023
Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер📺 Видео
Что такое Прочность, Пластичность, Твердость материала. Простое объяснениеСкачать
Расчет выносливости деталей машин и элементов конструкцийСкачать
Запас прочности и допускаемые напряженияСкачать
Прокачай выносливость!🔥 Секрет побед и рекордов 🤫Скачать
Методы испытания материалов на прочностьСкачать
Проще репы 328. Выносливость. Александр Капустин и Олег БрагинскийСкачать
Что такое прочность [доступное объяснение]Скачать
Исследование детали на предел прочности с помощью Solidworks SimulationСкачать
Сопротивление материалов. X-01 (усталостная прочность, ресурс червячного вала).Скачать
Кручение. Часть 5 Условие прочностиСкачать
SolidWorks Simulation. Теперь все понятно. Можно начинать. / SolidWorks SimulationСкачать
КРУЧЕНИЕ ВАЛА. Касательные напряжения. Сопромат.Скачать
Как Быстро Увеличить Выносливость Организма (Научно Обоснованно)Скачать
Детали машин. Лекция 4.1. Валы и оси.Скачать
Что означают ЦИФРЫ на шляпке болта?Скачать
9.1 Расчет валов приводаСкачать
Лекция. Расчеты на прочность при напряжениях, изменяющихся во времениСкачать
Расчет валов, каф. МеханикаСкачать
![Что такое прочность [доступное объяснение]](https://i.ytimg.com/vi/QJ1nDumpkjU/0.jpg)
