Пример решения задачи № 2. Стальной ступенчатый вал (с галтелью) (см
Стальной ступенчатый вал (с галтелью) (см. рис. 9.2, а) работает на изгиб с кручением по несимметричному циклу. Требуется определить коэффициент запаса циклической проч-ности. Исходные данные: Геометрические размеры: D = 60 мм; d = 50 мм; r / d = 0,05. Характеристики прочности материала: предел прочности Поверхность шлифованная Rz = 6,3 мкм. Поверхностная обработка – закалка токами высокой частоты. Характеристики цикла: s max = 35 МПа; s min = -15 МПа; t max = 60 МПа; t min = 0 МПа. Решение: вычисляем значения средних и амплитудных напряжений цикла напряжений. Для изгиба:
Для кручения:
Определяем эффективные коэффициенты концентрации напряжений Кs и Кt. В случае изгиба (tа = tm = 0): (рис. Г.1); (рис. Г.3), . В случае кручения (sа = sm = 0): (рис. Г.2); (рис. Г.3), . Последовательно определяем коэффициенты масштабного факто-
ра и , качества поверхности КF и поверхностного упрочнения КV, а также угловые коэффициенты ys и yt. Кds = Кdt = 0,73 (рис. Г.7); КF = 0,92 (рис. Г.8); КV = 2,5 (табл. Г.2); ys = 0,05; yt = 0 (табл. Г.3). Определяем общие коэффициенты снижения циклической прочности. В случае изгиба (tа = tm = 0): В случае кручения (sа = sm = 0): Определяем частные коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям ns и nt: ; . Вычисляем результирующий коэффициент запаса циклической прочности вала по формуле . Вывод: прочность вала обеспечена. Примечание: поверхностное упрочнение детали может в значительной мере повысить ее усталостную прочность. Однако конструктору следует очень внимательно подходить к выбору коэффициента Кv во избежание возможных негативных последствий из-за несоблюдения технологических режимов поверхностной обработки детали.
|