Тихоходный вал

Материал вала сталь 45, термическая обработка - улучшение,

Предел выносливости при симметрическом цикле изгиба [5, с.162]:

a

Предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

Намечаем опасные сечения (рисунок 12.2).

Рисунок 12.2 - Опасные сечения тихоходного вала

Сечение Г-Г. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [5, с.162]:

где - отношение эффективного коэффициента концентрации к масштабному фактору для нормальных напряжений, принимаем [5, табл. 8.7, с. 166];

- амплитуда циклов нормальных напряжений:

где - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении,

;

- осевой момент сопротивления сечения вала:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

где - отношение эффективного коэффициента концентрации к масштабному фактору для касательных напряжений [5, табл.8.7, с.166]:

- амплитуда циклов касательных напряжений;

- среднее напряжение цикла касательных напряжений:

где - крутящий момент;

- полярный момент инерции сопротивления сечения вала [6, табл. 11.1,с. 270]:

Общий коэффициент запаса прочности в данном сечении [5, с.162]:

Условие выполняется.

Сечение Д-Д. Концентрация напряжений обусловлена переходом между диаметром под подшипник и буртиком.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [5, с.162]:

где - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, принимаем [5, табл. 8.5, с.165];

- масштабный фактор для нормальных напряжений, принимаем ε_σ= [5, табл. 8.8, с.166];

– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем [5, с. 162];

- амплитуда циклов нормальных напряжений:

где - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении,

;

- осевой момент сопротивления сечения вала:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

где - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений, принимаем [5, табл. 8.5, с.165];

- масштабный фактор для касательных напряжений, принимаем [5, табл. 8.8, с.166];

- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем [5, с. 162];

- амплитуда циклов касательных напряжений;

- среднее напряжение цикла касательных напряжений:

где - крутящий момент;

- полярный момент инерции сопротивления сечения вала [6, табл. 11.1,с. 270]:

Общий коэффициент запаса прочности в данном сечении [5, с.162]:

Условие выполняется.

Сечение Е-Е. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки на третьей ступени под колесом

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [5, с.162]:

где - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, принимаем [5, табл. 8.5, с.165];

- масштабный фактор для нормальных напряжений, принимаем ε_σ=0,75 [5, табл. 8.8, с.166];

– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем [5, с. 162];

- амплитуда циклов нормальных напряжений:

где - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении,

;

- осевой момент сопротивления сечения вала:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

где - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений, принимаем [5, табл. 8.5, с.165];

- масштабный фактор для касательных напряжений, принимаем [5, табл. 8.8, с.166];

- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем [5, с. 162];

- амплитуда циклов касательных напряжений;

- среднее напряжение цикла касательных напряжений:

где - крутящий момент;

- полярный момент инерции сопротивления сечения вала [6, табл. 11.1,с. 270]:

Общий коэффициент запаса прочности в данном сечении [5, с.162]:

Условие выполняется.

Сечение Е-Е. Концентрация напряжений обусловлена посадкой колеса с гарантированным натягом.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [5, с.162]:

где - отношение эффективного коэффициента концентрации к масштабному фактору для нормальных напряжений, принимаем [5, табл. 8.7, с. 166];

- амплитуда циклов нормальных напряжений:

где - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, ;

- осевой момент сопротивления сечения вала:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

где - отношение эффективного коэффициента концентрации к масштабному фактору для касательных напряжений [5, табл.8.7, с.166]:

- амплитуда циклов касательных напряжений;

- среднее напряжение цикла касательных напряжений:

где - крутящий момент;

- полярный момент инерции сопротивления сечения вала [6, табл. 11.1,с. 270]:

Общий коэффициент запаса прочности в данном сечении [5, с.162]:

Условие выполняется.