Расчёт валов и осей на усталостную прочность
При проверочном расчете учитываются все факторы, влияющие на усталостную прочность – это размеры вала, его обработка, концентраторы напряжений и.т.д.
Последовательность расчёта:
1. Составляется расчётная схема:
- вал изображают схематично с указанием длин участков (границами участков являются места приложения внешних нагрузок и места расположения опор);
- указывают направления действия реакций в опорах (подшипниках);
Расчетная схема вала с эпюрами внутренних силовых факторов
2. Определяются усилия, действующие во всех сечениях вала.
3. Строятся эпюры изгибающих и крутящих моментов.
4. По эпюрам определяются опасные сечения, для которых определяют коэффициенты запаса прочности по формуле:
-
коэффициенты запаса прочности по
нормальным и касательным напряжениям,
зависящие от материала и конструктивных
особенностей вала
-
пределы выносливости материалов по
нормальным и касательным напряжениям
при симметричном цикле нагружений;
-
соответственно, амплитудное и среднее
значения нормальных напряжений;
При
определении 
полагают,
что нормальные напряжения 
изменяются
по симметричному циклу, тогда
-
при симметричном цикле нагружения.
-
амплитудное и среднее значения касательных
напряжений (напряжений кручения).
При
определении 
полагают,
что касательные напряжения 
изменяются
по отнулевому циклу.
-
коэффициенты концентрации нормальных
и касательных напряжений - определяются
по справочнику в зависимости от вида
концентратора напряжения.
Концентраторы напряжений:
ступень выточка шпоночный паз
-
масштабные факторы, учитывающие отличие
проверочного диаметра вала от размера
образца, для которого получены 
.
-
фактор шероховатости поверхности –
зависит от качества обработки поверхности
вала.
-
коэффициенты, учитывающие чувствительность
материала к асиметрии циклов нагружения
- зависят от механических свойств
материала.
Для
среднеуглеродистых сталей 
; 
.
Условие работоспособности вала (усталостной прочности):
S>[S]=1,5..2.
Если S<[S], – необходимо изменить размеры, материалы, термообработку.
Если S>10, - (материал недоиспользуется) надо уменьшить размеры или взять менее прочный материал.