4.3 Расчет валов на выносливость

Усталостное разрушение валов является основным, статическое разрушение наблюдается реже Поэтому, в отличие от предыдущего расчета п 4 2,расчет на выносливость является обязательным Вследствие вращения вала при постоянно направленной нагрузке напряжение изгиба а_из меняют свой знак (см картину изгиба вала рис 6) Так, в т1, при перемещении ее в т Г под действием неизменной по величине и направлению силы F_r растяжение воло­кон меняется на сжатие

Например, на рис.7 опасным будут являться сечения 1,2,3,4,5. Учет этих факторов проводят с помощью коэффициентов концен­трации напряжений при изгибе и кручении, определяемых по таб­лице 2.

Коэффициенты концентрации: Ка, Кт

Для опасных сечений определяются коэффициенты запаса прочности S_a, S_T:

(8)

Учитывая, что воздействие кручения и изгиба происходят одновременно, определяется общий запас усталостной прочности:

(9)

Определяемый по формуле (9) коэффициент запаса прочности S должен превышать величину допускаемого коэффициента запаса прочности [S] S>[S] Последний принимается в общем машиностроении равным 1,5-2, а в специальном машиностроении 6-7 В формуле (7) и (8) о__ь х_л -пределы выносливости материала при расчете на изгиб и кручение, они определяются в зависимости от пределов прочности материала:

Коэффициенты е_т и е_п учитывают соответственно масштабный фактор (размер вала) и состояние поверхности рассчитываемого вала Для более чистых поверхностей и меньших размерах вала запас прочности при расчёте на выносливость выбирается меньшим. Коэффициенты е_т и £_п выбираются из таблиц 4 и 5.

ф_а, ф_т -коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла, они равны:

ф_а =0,005, ф_т =0 Для среднеуглеродистых легких сталей ф_а =0,1, ф_т =0,005 для среднеуглеродистых сталей ф_а =0,15, ф_т =0,1 для легированных сталей.

Снижение концентрации напряжений.

Кроме того, хорошим способом снижения концентрации напряжений является применение поверхностного упрочнения обкатка роликами, дробеструйный наклеп, поверхностная закалка и др После оценки коэффициента запаса прочности S путем его срав­нения с допускаемыми значениями [S] следует провести меропри­ятия по уменьшению габаритов вала в случае превышения предела

[S]=2 5 свыше этой величины, либо по увеличению размеров вала в случае выполнения неравенства S<[S] при [3]=1 5 Если размеры вала изменить не удается по конструктивным соображениям (например невозможен подбор надлежащего

подшипника) то выбирают другой материал и термическую обработку вала