Расчет валов на сопротивление усталости

Проводится с учетом переменности нагрузки и концентрации напряжений.

Понятие о концентрации напряжений.

В местах резких изменений формы детали появляются местные дополнительные напряжения, которые влияют на выносливость вала. Эти резкие переходы называют концентратораминапряжений.

Н1а валу различают следующие виды концентраторов напряжений:

а) ступенчатый переход с одного диаметра на другой;

б) шпоночный паз;

в) отверстие на валу;

г) посадка с натягом.

Опасными при данном расчете будут сечения, в которых max произведения: , где

- действующие в сечении напряжения;

- коэффициенты концентрации напряжений в данном сечении вала.

Поэтому на практике трудно определить опасное сечение, и приходится рассчитывать несколько сечений, в которых ест концентраторы.

1. составляется расчетная схема вала;

2. строятся эпюры изгибающих и крутящих моментов;

3. намечаются опасные сечения;

4. для каждого сечения определяется запас прочности (S).

, где

- запас прочности соответственно по нормальным и касательным напряжениям.

Определение .

В следствие вращения вала, напряжения изгиба по времени изменяются по симметричному циклу.

t

, где - суммарный момент в сечении;

, где - предел выносливости;

- коэффициент концентрации напряжений;

, где

- эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе (табл. значение), зависит от вида концентраторов напряжений и материалов;

- масштабный фактор. Учитывает влияние размера;

- коэффициент влияния шероховатости, чем грубее поверхность, тем и величина коэффициента больше;

- коэффициент влияния поверхностного упрочнения.

Поверхностным упрочнением являются: закалка ТВЧ, цементация, азотирование, наклеп.

Если упрочнения нет - , если есть - .

Определение .

Полагают, что напряжения кручения изменяются по пульсирующему или отнулевому циклу.

t

t

- предел выносливости при кручении, зависит от материала;

- амплитудное значение напряжения кручения;

- среднее значение напряжения изгиба;

- коэффициент концентрации напряжений при кручении.

- названия коэффициентов см. ;

- коэффициент, учитывающий влияние среднего напряжения кручения на усталостную прочность (учитывает влияние асимметрии цикла).