Определение фактического коэффициента запаса прочности штока паровой машины, проверка условия прочности для данного штока, страница 3

В данном случае, принимая во внимание то, что исходные данные и результаты расчета имеют пониженную достоверность, выбираем [S] в интервале [S]=1,7÷2,5: [S]=2,0 [1, c.87].

Таким образом, видно, что S<[S]. То есть, при изготовлении штока из стали 40Х по указанным в техническом задании размерам, не будет обеспечено отсутствие усталостной поломки штока при заданном ресурсе 7∙105 двойных ходов.

Для того, чтобы при изготовлении штока из стали 40Х по указанным в техническом задании размерам, было обеспечено отсутствие усталостной поломки штока при заданном ресурсе 7∙105 двойных ходов, предлагается обработать деталь обдувкой дробью.

Следовательно, KV = 1.6 [1, c.86].

Подставим значение KV в формулу для нахождения K

K=

Определим К0 [1, c.30]

К0 =

где NG – базовое число циклов напряжений, соответствующее точке перелома кривой усталости; N – число циклов.

NG принимаем равное NG = 2·106  циклов [1, c.30].

Найдем m, показатель степени кривой усталости, по формуле [1, c.30]

m =, так как , то

Подставляя значения в выражение (1.14), получаем

К0 =

Возвращаясь к формулам (1.8) и (1.10), найдем численные значения σ-1д и ψσд

σ-1д = Н/мм2 и   ψσд =

σ-1дN будет равняться

σ-1дN =185∙1,12=207 Н/мм2

Подставляя численные выражения в выражение (1.6) получаем

σRдN = Н/мм2

Сравним полученный результат со значением σТ . σRдN =219 Н/мм2 , σТ =500 Н/мм2 . следовательно σRдN меньше. В качестве предельно допустимого выбираем меньшее, то есть σRдN .

Таким образом, делаем вывод о том, что разрушение будет происходить из-за усталости.

Проверим условие прочности для данного штока

S≥[S]

Вычислим S по формуле (1.1) , принимая σпр = σRдN , получаем

S=

В данном случае, принимая во внимание то, что исходные данные и результаты расчета имеют пониженную достоверность, выбираем [S] в интервале [S]=1,7÷2,5: [S]=2,0 [1, c.87].

Таким образом, видно, что S>[S]. То есть, при изготовлении штока из стали 40Х по указанным в техническом задании размерам, не будет обеспечено отсутствие усталостной поломки штока при заданном ресурсе 7∙105 двойных ходов.

2. Расчёт напряженного резьбового соединения

2.1 Проектировочный расчёт болта

В данном разделе необходимо предварительно определить диаметр и длину болта.

Считаем, что давление  постоянно во времени, тогда критерием расчёта является статическая прочность.

Схема болтового соединения

– сила в стыке;  – сила, с которой болт давит на верхний фланец;  – внешняя сила.

Рис. 2.1

Из рассмотрения рис. 2.1 следует, что уравнение статики для верхнего фланца можно записать в виде

.                                                 (2.1)

Внешняя сила определяется по формуле

,                                                  (2.2)

где  – максимальное давление, Н/мм²;  – площадь поперечного сечения цилиндрической поверхности, мм²;  – количество болтов.

 найдём по формуле

 мм².                            (2.3)

Подставляя  в выражение (2.2), получаем

 Н.

Силу в стыке  определим по формуле [2, с.6]

      Н,                                 (2.4)

где  – коэффициент, определяемый условиями работы соединения.

Подставим получившееся значение в выражение (2.1) и получим

 Н.

Условие статической прочности для болта имеет вид

,                                                         (2.5)

где  – максимальное напряжение в поперечном сечении болта, Н/мм²;  – допускаемое напряжение, Н/мм².

 определяется по формуле

,                                                       (2.6)

где  – расчётная сила, действующая на болт, Н;  – площадь поперечного сечения болта, мм².

В качестве расчётной силы принимаем силу [2, с.12]

,                                                    (2.7)

где  – коэффициент, учитывающий кручение при затяжке гайки.