Значения коэффициента влияния шероховатости поверхности

Вид механической обработки	Характеристика шероховатости , мкм	, МПа
Значения
Шлифование	0,32…0,08
Обточка	2,5…0,32	1,05	1,10	1,25
Обдирка	20…5	1,20	1,25	1,50
Необработанная поверхность	-	1,35	1,50	2,20

Экспериментальные данные по влиянию поверхностного упрочнения на усталость приведены в табл. 14, где даны значения коэффициента представляющего собой отношение предела выносливости детали, определенного при наличии упрочнения, к пределу выносливости детали без упрочнения.

Таблица 14

Повышение предела выносливости вала

при различных видах поверхностного упрочнения

Вид поверхностей обработки	σв сердцевины, МПа	Гладкие валы	Валы с малой концентрацией, Kσ<1,5	Валы с большой концентрацией, Kσ<2,0
Закалка с нагревом Т. В. Ч. (толщина слоя 0,9 – 1,5 мм), чугуны	600 – 800 800 – 1000	1,5 – 1,7 1,3 – 1,5 1,2	1,6 – 1,7 – 1,2	2,4 – 2,8 –
Азотирование (толщина слоя 0,1 – 0,4 мм)	900 – 1200	1,1 – 1,25	1,5 – 1,7	1,7 – 2,1
Цианирование (толщина слоя 0,2 мм)	–	1,8	–	–
Цементация и закалка (толщина слоя 0,2 – 0,6 мм)	400 – 600 700 – 800 1000 – 1200	1,8 – 2,0 1,4 – 1,5 1,2 – 1,3	–	– – –
Дробеструйный наклеп	600 – 1600	1,1 – 1,25	1,5 – 1,6	1,7 – 2,1
Обкатка роликом		1,2 – 1,3	1,5 – 1,6	1,8 – 2,0
Примечание. Приведенные величины предела выносливости могут быть непосредственно использованы лишь при строгом соблюдении режимов упрочняющей обработки и надлежащем дефектоскопическом контроле.

Коэффициенты даны для валов диаметром 30 – 40 мм при наличии концентрации и без нее. Для валов больших диаметров следует принимать промежуточные значения величины . Влиянием предшествующей механической обработки при упрочненном поверхностном слое можно пренебречь.

Так как уточненный расчет осей и валов является, по сути, проверочным расчетом, то, очевидно, необходимо обеспечить условие, чтобы расчетный (действительный) коэффициент запаса прочности был большим или равным допустимому значению запаса прочности, т.е. .

В качестве минимально допустимого значения запаса прочности можно принимать = 1,3÷1,5, если точно определены нагрузки и напряжения. При других условиях в зависимости от степени ответственности конструкции, точности расчетных данных и т.д. = 1,5÷2,5 и больше. Если диаметры валов (осей) определяются условиями жесткости (например, шпиндель токарного станка), то значения могут быть большими.

Запас статической прочности при совместном действии изгиба и кручения также определяется по формуле

где и – коэффициенты запаса статической прочности соответственно по нормальным и касательным напряжениям.

Статическая прочность вала зависит от его абсолютных размеров, так как с увеличением диаметра снижаются пределы прочности и пределы текучести материала вала. Понижение пределов прочности характеризуется коэффициентом (рис. 8, а)

а понижение предела текучести – коэффициентом (рис. 8, б)

.

б

а

Рис.8

Здесь – пределы прочности и пределы текучести образца диаметром d;

– пределы прочности и пределы текучести стандартного образца при d = 10мм.

При использовании в расчетах данных табл. 1 по механическим характеристикам материалов следует определять предел прочности или предел текучести вала диаметром d по формулам

Статическая несущая способность валов, выполненных из пластичной стали, определяется отсутствием пластической деформации в сечениях. Это соответствует предельной нагрузке, при которой приведенные наибольшие номинальные напряжения в сечении вала достигают значения предела текучести.

Для валов из малопластичных материалов разрушение может наступить раньше, чем появятся сколько-нибудь заметные пластические деформации. Расчет таких валов на статическую прочность следует вести по пределу прочности. Но если учесть, что для малопластичных материалов предел текучести весьма близок к пределу прочности, то расчет в этих случаях можно вести по пределу текучести, как для пластичных материалов.

Концентрация напряжений на статическую несущую способность вала из пластичного материала существенного влияния не оказывает, так как при пластическом деформировании распределение напряжений выравнивается, а пластическая область занимает весьма малую долю сечения и длины вала.

Поэтому для валов из пластичных материалов частный коэффициент запаса прочности от действия на вал нормальных напряжений в -м сечении определяется по формуле

а от действия на вал касательных напряжений по формуле

.

Здесь максимальные значения нормальных и касательных напряжений в – м сечении определяются по формулам

,

где и – максимальные значения изгибающего и крутящего моментов в - м сечении при расчете на статическую прочность.

Полученные по расчету величины запасов прочности в опасных сечениях не должны быть менее минимально допустимых значений, приведенных в табл. 2.

ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ