Розрахунок вала на міцність від утоми

Розрахунок на міцність від утомленості полягає у визначенні коефіцієнта запасу міцності S в місцях небезпечних перерізів вала. При цьому враховують характер зміни епюр згинальних і крутних моментів, наявність концентраторів напружень, східчасту форму вала.

Розраховуємо два небезпечних перерізи один на валу-шестерні інший на веденому валу.

Умова міцності для k-гоперерізі вала має вигляд такий :

(5.4)

де – допустимий коефіцієнт запасу міцності; здебільшого перебуває в межах від 1,3 до 1,5, а якщо вал має бути особливо жорстким, то і до 3; , – коефіцієнти запасу міцності за нормальним і дотичним напруженням відповідно, їх визначають таким чином :

(5.5)

(5.6)

де , – границі витривалості матеріалу (МПа); , – амплітуда нормального та дотичного напруження; , – середні значення нормальних дотичних напружень.

По табл. 2.2 середнє значення = 980МПа.

Межа витривалості при симетричному циклі вигину

= 0,43 ∙ 980 = 421МПа.

Межа витривалості при симетричному циклі дотичних напружень

= 0,58 ∙ 421 =244 МПа.

Перерізи на валу-шестерні А-А.

Зазвичай напруження у поперечному перерізі вала при вигині змінюється за симетричним циклом, а при крученні – за пульсуючим. Тому приймають, що

(5.7) (5.8) (5.9)

У процесі реверсивного обертання вала напруження під час його крутіння змінюються за симетричним циклом, ось чому

(5.10) (5.11)

=0,10, = 0,05– коефіцієнти, які характеризують чутливість матеріалу до асиметрії циклу навантаження, а їхнє значення встановлюють з табл. 8.1 ; – коефіцієнт поверхневого зміцнення, уводиться при поверхневому гартуванні СВЧ, азотуванні, цементуванні й т. д. за табл. 8.2 ; =0,77, =0,81– масштабні чинники, тобто коефіцієнти, що враховують вплив поперечних розмірів вала, їхнє значення приймають за табл. 8.3 ; =3,5, =2,1 – ефективні коефіцієнти концентрації напружень при вигині та крученні, що враховують вплив галтелі, поперечного отвору, кільцевої виточки, шпонкового паза, шліців, нарізі та ін. (за табл. 8.4) . Якщо в одному перерізі діє кілька концентраторів напружень, беруть до уваги вплив найбільш небезпечного з них.