16.9 Расчет вала на сопротивление усталости сечения вала
Сечение 1.
Средние напряжения цикла и амплитуда напряжений
σm = σa = σ1 = 18,783 МПа; τm = τa = 0,5 τ1 = 0,5 · 21,334 = 10,667 МПа.
Диаметр в сечении d1
= 26 мм ослаблен канавкой глубиной h
= 0,25 мм. Тогда
25,5
мм.
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений в ступенчатом переходе с радиусом закругления r = 1 мм и высотой ступени t = 3 мм
Для σв
= 800 МПа;
3; 
0,0392:
2,16, 1,74.
Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения:
0,8980.
0,7920.
Отношение коэффициентов, учитывающих снижение сопротивления усталости вала у торца насаженной с натягом полумуфты:
при изгибе 
3,4276,
при кручении 
2,4566.
Коэффициенты влияния шероховатости поверхности:
0,8144,
KFτ = 0,425 + 0,575 · 0,8144 = 0,8933.
Коэффициенты запаса прочности:
по нормальным напряжениям
2,4782;
по касательным напряжениям
7,3842.
Общий коэффициент запаса прочности по усталости
2,3494
> [s]=1,5…1,8.
Условие прочности сечения 1 по сопротивлению усталости выполняется.
Сечение 2.
σm = σa = σ2 = 28,562 МПа; τm = τa = 0,5 τ2 = 0,5 · 10,796 = 5,398 МПа.
Диаметр в сечении d2 = 32 мм переходит в сечение d'2 = 35 мм.
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений в ступенчатом переходе с радиусом закругления r = 1 мм и высотой ступени t = 1,5 мм:
для σв = 800 МПа, 1,5, 0,03125:
1,645, 
1,370.
Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения:
0,874.
0,762.
Отношение коэффициентов, учитывающих снижение сопротивления усталости вала:
при изгибе:
2,6821,
при кручении:
2,0092.
Коэффициенты влияния шероховатости поверхности:
0,9730,
KFτ = 0,425 + 0,575 · 0,9730 = 0,9845.
Коэффициенты запаса прочности:
по нормальным напряжениям
4,3224;
по касательным напряжениям
18,394.
Общий коэффициент запаса прочности по усталости
4,2078
> [s]=1,5…1,8.
Условие прочности сечения 2 по сопротивлению усталости выполняется.
Сечение 3.
Средние напряжения цикла и амплитуда напряжений
σm = σa = σ5 = 29,321 МПа; τm = τa = 0,5 τ5 = 0,5 · 8,2508 = 4,1254 МПа.
Диаметр в сечении d1 = 35 мм подвергается максимальным номинальным напряжениям в сочетании с концентрациями напряжений от натяга насаженного подшипника.
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений максимальны
2,38, 2,22.
Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения:
0,865.
0,750.
Отношение коэффициентов, учитывающих снижение сопротивления усталости вала:
при изгибе:
3,9208,
при кручении:
1,9683.
Коэффициенты влияния шероховатости поверхности:
0,9331,
KFτ = 0,425 + 0,575 · 0,9331 = 0,9615.
Коэффициенты запаса прочности:
по нормальным напряжениям
2,8609;
по касательным напряжениям
24,259.
Коэффициент запаса прочности по усталости
9,2166
> [s]=1,5…1,8.
Условие прочности сечения 3 по сопротивлению усталости выполняется.
Сечение 5.
Сечение диаметром 40 мм ослаблено пазом под шпонку, выполненным дисковой фрезой.
Средние напряжения цикла и амплитуда напряжений
σm = σa = σ1 = 8,9881 МПа; τm = τa = 0,5 τ1 = 0,5 · 5,5389 = 2,7695 МПа.
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для этого участка
Для σв = 800 МПа 1,62, 1,88.
Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения:
0,85, 
0,73.
Отношение коэффициентов, учитывающих снижение сопротивления усталости вала:
при изгибе 
2,7159,
при кручении 
2,0295.
Коэффициенты влияния шероховатости поверхности:
0,9331,
KFτ = 0,425 + 0,575 · 0,9331 = 0,9615.
Коэффициенты запаса прочности:
по нормальным напряжениям
35,345;
по касательным напряжениям
35,112.
Общий коэффициент запаса прочности по усталости
24,910
> [s]=1,5…1,8.
Условие прочности сечения 7 по сопротивлению усталости выполняется.