051 3

51

1.5.4.7. OBLICZANIE ZMĘCZENIOWE WAŁÓW [19], [33], [34]

Obliczenie zmęczeniowe wałów wykonuje się po opracowaniu rysunku wykonawczego wału podlegającego obliczeniom

Pr/.cd rozpoczęciem obliczeń muszą być wykonane:

a)    udokładnienie rozstawu podpór wału z uwzględnieniem

-    rzeczywistego rozstawu (z rysunku złożeniowego).

-    zmiany tego rozstawu na wielkość 2 (a - 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"),

b)    udokładnienie rozmieszczenia punktów przykładania sił obciążających wał,

c)    obliczenie rzeczywistych reakcji w podporach w ału,

d)    obliczenie momentów gnących Mg w charaktcrystycz nych przekrojach wału wynikających z jego ukształtowa nia i przedstawienie wykresu Mg,

c) przedstawienie wykresów T,    i teoretycznej linii

przekrojów wału dicer, gdzie zredukowane naprężenia gnące są równe naprężeniom dopuszczalnym.

PARAMETRY ZADANE:

A.    Konstrukcja wału (ze wszystkimi wymiarami, promienia mi zaokrągleń, pasowaniami, chropowatością powicrzcłr ni itp.) (rys. 1.5.4.36).

B.    Materiał i obróbka cieplna wału (HB, R_m).

C.    Wartości momentów gnących Mg i momentów skręcają cych T, N-m w charakterystycznych przekrojach wału.

D Wykres teoretycznej linii przekrojów wału, gdzie zredu kowane naprężenia gnące są równe naprężeniom dopuszczalnym.

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

Wyznaczone przekroje mają parametry: przekrój 1    Mg,,    T,,    rodzaj    karbu,    p_al,    p_ri,

przekrój 2    dwau,    M_g2,    T_ly    rodzaj    karbu,    p,_n,    Pn,

przekrój 3    d»,n,    M_gi,    T_Jf    rodzaj    karbu,    Poj,    Ptj.

Dla każdego z wyznaczonych przekrojów oblicza się:

2. Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń normalnych (od zginania)

Ó_a—Zg₀ • f (Og_a Pa).

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

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

2.2.    Ł' - współczynnik wielkości przedmiotu (iys. 1.5.4.38)

f. — f{dRm)-

2.3.    og» , MPa - amplituda cyklu naprężeń gnących

O_ga = Gg = Mg-\0^{1 2 3}/Wg,

Mg, N-m - moment gnący w obliczeniowym przekroju, Wg= 7T- d ^J/32, mm^?- wskaźnik wytrzymałości przy zgina niu dla obliczeniowego przekroju wału o średnicy d.

2.4.    p_a- współczynnik uwzględniający działanie karbu i stan

powierzchni dla stalowych części zginanych Pn = Pto+Ppa-L

/?_łc-współczynnik działania karbu dla zginania (tabl.

1.5.4.14), p_ka-f (rodzaj karbu, R_m),

P_Pa współczynnik stanu powierzchni dla stalowych czę ści zginanych (rys. 1.5.4.39), p_pa = f (R®. v ).

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

-    przy wymaganej zmianie kierunku obracania

ó_T=2_JO£/(T_Si.^T),

-    przy stałości kierunku obracania

ÓT ⁼ Ź^*£/(T_Jł-/ł_T+‘^T'*7śnj)-

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(dwał, Ra))•

3.3.    T_u , MPa - amplituda cyklu naprężeń stycznych,

Tsm, MPa - średnie naprężenia styczne cyklu.

Wartości naprężeń stycznych

-    przy zmianie kierunku obracania

T_a= Tl0'/W_o> Tsm= 0 MPa,

-    przy stałości kierunku obracania

T_Ł,=T_ra=r-10⁵/(2W,), MPa,

T, N-m - moment skręcający w obliczeniowym przekroju, W_Q= 7i d V16, mm^{4 5} - wskaźnik wytrzymałości przy skrę caniu dla obliczeniowego przekroju wału o średni cy d.

3.4.    p₇ - współczynnik uwzględniający działanie karbu i

stan powierzchni dla stalowych części skręcanych Pr⁼Pk7+ Pp7~ 1»

PkT- współczynnik działania karbu dla skręcania (tabl. 1.5.4.14), Pkr=f(rodzaj karbu, R_m),

Pp7 - współczynnik stanu powierzchni dla stalowych

części skręcanych (rys. 1.5.4.39), Ppr=f( Rm, s/)-

3.5.    - współczynnik wrażliwości materiału na asymetrię

cyklu (tabl. 1.5.4.13).

4.    Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa dla obciążeń złożonych

6~ó_a Sr/lóJ'+óhli,    ó„-p.2,    Sr-p-3.

Przy niedotrzymaniu warunku p. 4 należy:

-    zmienić konstrukcję wału w taki sposób, żeby zwięk szyć minimalny ó_a lub ó_r,

-    dobrać materiał o podwyższonych charakter'stykach mechanicznych,

-    zwiększyć średnicę wału.

1

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

2

   2 analizy zarysu teoretycznej linii przekrojów wału i rze

3

czywist^go zarysu (rys. 1.5.4.15h, 1.5.4.16c, 1.5.4.36)

4

wynika, że potencjalnie słabymi ogniwami wału mogą

5

być przekroje oznaczone cyframi 1, 2, 3.