Проверочный расчет на сопротивление усталости

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

где σ_экв – эквивалентное напряжение в проверяемом сечении; M_экв – эквивалентный 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 формуле

и сравнивается с принятым при конструировании вала диаметром. Если проверяемое сечение вала ослаблено шпоночной канавкой, то расчетный диаметр 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 предположения, что нормальные напряжения изменяются по симметричному, а касательные – по асимметричному циклу. Этот расчет заключается в определении фактического коэффициента запаса прочности в предположительно опасных сечениях с учетом характера изменения напряжений, влияния абсолютных размеров деталей, концентрации напряжений, шероховатости и упрочнения поверхностей и проводится в следующей последовательности:

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

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

В двух взаимно-перпендикулярных плоскостях определяют опорные реакции.

В двух взаимно-перпендикулярных плоскостях строят эпюры изгибающих моментов.

Определяют результирующие изгибающие моменты в предположительно опасных сечениях вала:

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

Строят эпюру крутящего момента Т_к.

Определяют для предположительно опасных сечений коэффициенты запаса прочности:

где s_σ, s_t – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям; [s] – допускаемый коэффициент запаса прочности, для валов передач [s] ³ 1.3.