33847 kurmaz051

51

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

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

Przed rozpoczęciem obliczeń muszą być wykonane: i a) udokładnienie rozstawu podpór wału z uwzględnieniem

-    rzeczywistego rozstawu (z rysunku złożeniowego),

-    zmiany tego rozstawu na wielkość 2 (a-0,5.5) (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 wału,

d)    obliczenie momentów gnących Mg w charakterystycznych przekrojach wału wynikających z jego ukształtowania i przedstawienie wykresu Mg,

e)    przedstawienie wykresów T,    i teoretycznej linii

przekrojów wału f/teor, gdzie zredukowane naprężenia gnące są równe naprężeniom dopuszczalnym.

PARAMETRY ZADANE:

. A. Konstrukcja wału (ze wszystkimi wymiarami, promieniami zaokrągleń, pasowaniami, chropowatością powierzchni itp.) (rys. 1.5.4.36).

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

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

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

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

Wyznaczone przekroje mają parametry: przekrój 1    riwaii,    M_g^    Tj,    rodzaj    karbu,    p„i,    /?n,

przekrój 2    dw»n,    M_gl,    T_2y    rodzaj    karbu,    p_ai,    Pti,

przekrój 3    d^,    M_g3}    T_ly    rodzaj    karbu,    /3<n,    pT$*

Dla każdego z wyznaczonych przekrojów oblicza się:

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

&a⁼Z go'^£ I(°ga ‘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(dwał) Roi)-

2.3.    , MPa - amplituda cyklu naprężeń gnących

o_ga=(jg=M_g*\ O^{1 2 3}/W_g,

M_g, N-m - moment gnący w obliczeniowym przekroju, P^=-nr-d³/32, mm³ - 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 Pa — Pta~^flp a 1 >

Pka~ współczynnik działania karbu dla zginania (tabl.

1,5.4.14), Pko ⁼ f (rodzaj karbu, R_m\

P_pa - 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

ÓT=Z»-et(T_m.fiĄ,

-    przy stałości kierunku obracania

<5t = Z_so-£/(T_5fl./3_T+V'T*T_sm)-

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),

£~    5_ro).

3.3.    t_m , MPa - amplituda cyklu naprężeń stycznych,

Tsm, MPa - średnie naprężenia styczne cyklu.

Wartości naprężeń stycznych

-    przy zmianie kierunku obracania

T„= T-IQ³/W₀, Tsm= 0 MPa,

-    przy stałości kierunku obracania

t„=t„= T -10³/(2 W₀), MPa,

T, N-m -moment skręcający w obhczeniowym przekroju, W₀=n-d³l\6, mm³- wskaźnik wytrzymałości przy skrę -caniu dla obliczeniowego przekroju wału o średnicy d.

3.4.    p_T - współczynnik uwzględniający działanie karbu i

stan powierzchni dla stalowych części skręcanych Pt ⁼ PiT "i” PpT ~ 1 *

PkT~ współczynnik działania karbu dla skręcania (tabl. 1.5.4.14),    pkr= f (rodzaj karbu, R_m\

P_pt - 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

ó~Óo‘Ót/'J5g +<5r^l,5 ,    p« 2, ór^—P- 3.

Przy niedotrzymaniu warunku p. 4 należy:

-    zmienić konstrukcję wału w taki sposób, żeby zwięk szyć minimalny <5_a lub <5_T >

-    dobrać materiał o podwyższonych charakterystykach mechanicznych,

-    zwiększyć średnicę wału.

1

Z analizy zarysu teoretycznej linii przekrojów wału i rze

2

czywistego zarysu (rys. 1.5.4.15h, 1.5.4.16c, 1.5.4.36)

3

wynika, że potencjalnie słabymi ogniwami wału mogą być przekroje oznaczone cyframi 1,2,3.