Проверочный расчет на сопротивление усталости

 

Упрощенный проверочный расчет валов на усталость исходит из пред-положения, что не только нормальные, но и касательные напряжения изме-няются по симметричному (наиболее неблагоприятному) циклу. Этот вид расчета дает неточность на несколько процентов в сторону увеличения запаса прочности вала. Условие сопротивления усталости имеет вид

σэкв =	Мэкв	≤[σ-1и ],
	0.1d3

где σ_экв – эквивалентное напряжение в проверяемом сечении; M_экв – эквива-лентный момент; d – диаметр вала в этом сечении; [σ_-1и] – допускаемое напряжение на изгиб при симметричном цикле изменения напряжений.

 

Расчетный диаметр вала в проверяемом сечении определяется по фор-

 

муле

d ≥ 3	М экв
	0.1[ σ −1и ]

и сравнивается с принятым при конструировании вала диаметром. Если про-веряемое сечение вала ослаблено шпоночной канавкой, то расчетный диа-метр вала следует увеличить на 7-10 %.

 

Приведенные для проектного и проверочного расчета валов формулы и рекомендации используются и для расчета осей с учетом только нормальных напряжений изгиба, так как Т = 0.

Уточненный проверочный расчет валов на усталость исходит из пред-положения, что нормальные напряжения изменяются по симметричному, а касательные – по асимметричному циклу. Этот расчет заключается в опреде-лении фактического коэффициента запаса прочности в предположительно опасных сечениях с учетом характера изменения напряжений, влияния абсо-лютных размеров деталей, концентрации напряжений, шероховатости и упрочнения поверхностей и проводится в следующей последовательности:

 

1. Определяют силы, действующие на шкивы, зубчатые колеса и т.д.

2. Если силы действуют в разных плоскостях, то их раскладывают на вертикальные и горизонтальные составляющие.

3. В двух взаимно-перпендикулярных плоскостях определяют опорные реакции.

4. В двух взаимно-перпендикулярных плоскостях строят эпюры изги-бающих моментов.

 

5. Определяют результирующие изгибающие моменты в предположи-тельно опасных сечениях вала:

 

М _и =  М²_иг + М²_ив,

 

где М_иг и М_ив – изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

6. Строят эпюру крутящего момента Т_к.

 

7. Определяют для предположительно опасных сечений коэффициенты запаса прочности:

 

s =	sσsτ	≥ [s ],
	sσ2 + s2τ

где s_σ, s_τ – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям; [s] – допускаемый коэффициент запаса прочности, для валов передач [s] ≥ 1.3.

 

Проверочный расчет на усталостную прочность ведется по длительно действующей номинальной нагрузке без учета кратковременных пиковых перегрузок, число циклов действия которых невелико и не влияет на уста-лостную прочность.