051

51

51

1.5.-

;.7. OBLICZANIE ZMĘCZENIOWE WAŁÓW

!, [33], [34]

I a)

; b)

I ^C)

d)

c)

A.

B.

C.

D.

Obliczenie zmęczeniowe wałów wykonuje się po opraco -waniu rysunku wykonawczego walu podlegającego obliczeniom

Przed rozpoczęciem obliczeń muszą być wykonane: udokładmenie rozstawu podpór wału z uwzględnieniem

-    rzeczywistego rozstawu (z rysunku złożeniowego)

-    2miany tego rozstawu na wielkość 2 (o - 0,5 B) (rys.

1.5.4.37,1.5.4.40) (w przypadku korzystania z łożysk kulkowych skośnych lub stożkowych zmontowanych wg układu „X" lub „O"),

udokładnienie rozmieszczenia punktów przykładania sił obciążających wał,

obliczenie rzeczywistych reakcji w podporach wału, obliczenie momentów gnących Mg w charakterystycznych przekrojach wału wynikających z jego ukształtowania i przedstawienie wykresu Mg, przedstawienie wykresów T, Mg* i teoretycznej linii przekrojów wału dteor, gdzie zredukowane naprężenia gnące są równe naprężeniom dopuszczalnym.

PARAMETRY ZADANE:

Konstrukcja wału (ze wszystkimi wymiarami, promieniami zaokrągleń, pasowaniami, chropowatościąpowierzch-niiłp.) (rys. 1.5.4.36).

Materiał i obróbka cieplna wału (HB, R_m).

Wartości momentów gnących Mg i momentów skręcających T, N-m w charakterystycznych przekrojach wału. Wykres teoretycznej linii przekrojów wału, gdzie zredukowane naprężenia gnące są równe naprężeniom dopuszczalnym.

Czy jest wymagana zmiana kierunku obracania wału (pa rametr zadany).

Obliczenia zmęczeniowe wału polegają na obliczeniu rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa w przekrojach przewidywanego złamania zmęczeniowego wału.

Z analizy zarysu teoretycznej linii przekrojów wału i rzeczywistego zarysu (rys. 1.5.4.15h, 1.5.4.16c, 1.5.4.36) wynika, że potencjalnie słabymi ogniwami wału mogą być przekroje oznaczone cyframi 1, 2, 3.

Wyznaczone przekroje mają parametry: przekrój 1    dwui,    M_gu    7j,    rodzaj karbu,    p_ai,    Pn,

przekrój 2    dy^n,    M_gl,    T_%,    rodzaj karbu,    p_ai,    Pn,

przekrój 3    dw»»,    M_g},    T_}>    rodzaj karbu,    poi,    Pn-

Dla każdego z wyznaczonych przekrojów oblicza się:

Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń normalnych (od zginania)

Zg₀' d(Pga‘Po).

2.1.    Z_g0, MPa - wytrzymałość na zmęczenie przy próbie ob -

rotowo-giętej (tabl. 1.5.4.13, tabl. 4.2.1).

2.2.    £ - współczynnik wielkości przedmiotu (rys. 1.5.4.38)

£ = f (d^, Rm).

2.3.    agg, MPa - amplituda cyklu naprężeń gnących

= cr*=M_g• 10³/ W_g,

Mg, N-m - moment gnący w obliczeniowym przekroju, W_g= 7r- d ³/32, mm³ -wskaźnik wytrzymałości przy zginaniu dla obliczeniowego przekroju wału o średnicy d

2.4.    p_a - współczynnik uwzględniający działanie karbu i stan

powięrzchni dla stalowych części zginanych P<? “ Pka^Ppo^ i,

p_g(j—współczynnik działania karbu dla zginania (tabl.

'    1.5.4.14), p_ga = {(rodzaj karbu, R_m),

Ppa - współczynnik stanu powierzchni dla stalowych części zginanych (rys. 1.5.4.39), p_pa =f (Rm,v).

3. Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń stycznych (od skręcania)

~ przy wymaganej zmianie kierunku obracania <5t = Z„-£/(T_m./?_t),

- przy stałości kierunku obracania ót ~ Z₉₀‘ci(^r_sa.p₁-+Tp_r'i'_sia).

3-1, Zso , MPa wytrzymałość na zmęczenie przy próbie wa hadłowego skręcania (tabl. 1.5.4.13, tabl. 4.2.1).

3.2.    £ - współczynnik wielkości przedmiotu (rys. 1.5.4.38),

£=f (dmj, R_a).

3.3.    T_m , MPa - amplituda cyklu naprężeń stycznych,

T-nu, MPa - średnie naprężenia styczne cyklu.

Wartości naprężeń stycznych

-    przy zmianie kierunku obracania

r^T-lO^/Wo, Tsm=0 MPa,

-    przy stałości kierunku obracania

T_M=T_OT=r-10⁵/(2W_o), MPa,

T, N-m - moment skręcający w obliczeniowym przekroju, H£=7T-d³/16, mm³-wskaźnik wytrzymałości przy skręcaniu dla obliczeniowego przekroju wału o średnicy d

3.4.    /?_ _ współczynnik uwzględniający działanie karbu i

stan powierzchni dla stalowych części skręcanych PT~Ptr~^~ Ppr~~ 1>

Pt_T - współczynnik działania karbu dla skręcania (tabl. 1.5.4.14),    /?ł_T=f(rodzaj karbu, R_m),

p_pr - współczynnik stanu powierzchni dla stalowych części skręcanych (rys. 1.5.4.39), Ppr = i(Rm,s/)-

3.5.    ip_T - współczynnik wrażliwości materiału na asymetrię

cyklu (tabl. 1.5.4.13).

4. Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa dla obciążeń złożonych

ó=ó_a-ór/]/5j+óhl,5,    d_a-p.2, ó_T-p. 3.

Przy niedotrzymaniu warunku p. 4 należy:

-    zmienić konstrukcję wału w taki sposób, żeby zwiększyć minimalny ó_a lub ó_T ■

-    dobrać materiał o podwyższonych charakterystykach mechanicznych,

-    zwiększyć średnicę wału.

1.