Расчет на сопротивление усталости

Для каждого из установленных предположительно опасных сечений определяют коэффициент запаса сопротивления усталости по формуле (9)

(9)

где - запас сопротивления усталости по

изгибу; (10)

- запас сопротивления усталости только по кручению; (11)

В этих формулах и - пределы выносливости соответственно при изгибе и кручении при симметричном цикле изменения напряжений. Их определяют по справочникам или приближенным формулам:

;

и - амплитуды переменных составляющих;

и - средние напряжения циклов соответственно при изгибе и кручении.

; , (12)

где W_и – момент сопротивления сечения при изгибе.

Так как вращающий момент и напряжения от кручения изменяются по пульсационному циклу (отнулевой цикл изменения напряжений)

(13)

где W_к – момент сопротивления сечения при кручении.

и - коэффициенты, корректирующие влияние асимметрии цикла напряжений на прочность вала. Их принимают:

; - среднеуглеродистые стали;

; - легированные стали;

и – коэффициенты снижения предела выносливости в расчетном опасном сечении при изгибе и кручении соответственно.

Значения и вычисляют по зависимостям:

(14)

где и – эффективные коэффициенты концентрации напряжений; и – коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения; и –коэффициенты влияния качества поверхности; – коэффициент влияния поверхностного упрочнения. При отсутствии такового Значения вышеперечисленных коэффициентов берут из таблиц 10.8_…10.12[1

Для оценки концентрации напряжений в местах установки на валу деталей с натягом используют отношения и(см. табл.10.13 [1]).

При наличии в расчетном сечении вала нескольких концентраторов напряжений в формулах (9) учитывают тот концентратор, у которого больше величина или .

Сопротивление усталости можно значительно (до50% и более) повысить, применив тот или иной метод поверхностного упрочнения: азотирование, поверхностную закалку ТВЧ, дробеструйный наклеп, и т.д.

Методика расчета валов и осей на усталостную прочность (выносливость)

1. Составляют расчетную схему.

2. Определяют силы, действующие на вал.

3. Определяют опорные реакции и строят эпюры изгибающих моментов в плоскостях действия сил; вычисляют суммарный изгибающий момент.

4. Определяют крутящие моменты и строят эпюру для валов.

5. Для каждого опасного сечения по формуле (6) определяют расчетные коэффициенты запаса прочности и оценивают выносливость.

6. При кратковременных перегрузках наиболее нагруженное сечение проверяют на статическую прочность