Расчет на выносливость

После предварительных расчетов производят уточненный (проверочный) расчет валов на усталостную прочность (выносливость) с целью определения общего коэффициента запаса прочности.

Приступая к расчету, предположительно намечают опасное сечение вала, которое подлежит проверке (наличие шпоночного паза, максимальный изгибающий момент). Для опасного сечения находят общий коэффициент запаса прочности:

,

где – коэффициент запаса прочности по изгибу;

- коэффициент запаса прочности по кручению;

- допустимое значение общего коэффициента запаса прочности, =2,5.

Коэффициенты , , в свою очередь, соответственно определяются следующим образом:

;

,

где , – пределы выносливости соответственно при изгибе и кручении, определяемые в зависимости от величины предела прочности материала вала :

,

, - амплитуды переменных составляющих циклов напряжений:

;

,

где М - изгибающий момент в опасном сечении, Нмм;

Т - крутящий момент на валу, Нмм;

W_нетто, W_{К нетто} – соответственно моменты сопротивления сечения вала изгибу и кручению (без учета шпоночного паза), вычисляемые по формулам:

;

,

где d- диаметр вала, определенный при проектном расчете, мм;

в- ширина шпоночного паза, мм (таблицы 2-3);

t₁- глубина шпоночного паза, мм (таблицы 2-3);

_, - коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении соответственно (таблица 4).

- коэффициент шероховатости поверхности (для сталей: );

, - масштабные факторы изгиба и кручения, выбираемые в зависимости от диаметра вала в опасном сечении и его материала (таблица 5).

, - коэффициенты асимметрии циклов напряжений на изгиб и кручение соответственно (для валов из углеродистых сталей принимают = 0,1, = 0,05; из легированных - =0,15, =0,1).

, - средние значения напряжений изгиба и кручения, МПа.

Принимают:

;

,

где F_a - осевая сила, действующая на вал, Н.