Пусть клапанная пружина работает в режиме циклического нагружения силой F

Задача Пусть клапанная пружина работает в режиме циклического нагружения силой F и имеет следующие размеры (рис.1): D_вн = 38,2 мм, D_нар = 45,8 мм, d = 3,8 мм.

Сила F, сжимающая пружину при полном открытии клапана, F_max = 220 Н = 0,22 кН, а при закрытии клапана имеет величину F_min = 70 Н = 0,07 кН. Пружина выполнена из хромованадиевой стали со следующими механическими характеристиками: пределом текучести τ_т = 920 МПа = 92 кН/см²; пределом выносливости при симметричном цикле τ - 1 = 480 МПа = 48 кН/см²; пределом выносливости при отнулевом (пульсирующем) цикле τ₀ = 800 МПа = 80 кН/см².

Коэффициенты, учитывающие влияние различных факторов на усталостную прочность пружины, имеют значения: эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений K_τ = 1,07, коэффициент влияния качества обработки поверхности проволоки β = 0,83 и коэффициент учета масштабного фактора e_τ = 0,97 (эти коэффициенты могут иметь и иные обозначения, например, K_τ  ⇒ K_эфф, β ⇒ K_Fτ, ε_τ ⇒ K_dτ).

Требуется определить коэффициент n_R запаса усталостной прочности данной детали (пружины) механизма и коэффициент запаса прочности n_т по пределу текучести. Сравнить их.

Рис. 1 Клапанный механизм в разрезе (схема)