Статический расчет

Расчет валов на прочность

Влияние скорости нагружения

Влияние температуры

Влияние коррозионной среды

Влияние упрочнения поверхности детали

Влияние состояния поверхности

Влияние абсолютных размеров детали

Концентрация напряжений.

Факторы, влияющие на предел выносливости

Снижение предела выносливости за счет наличия концентраторов напряжений (выточек, отверстий, шпоночных канавок, прессовых посадок и т.д.) учитывается эффективным коэффициентом концентрации напряженийК_σ (К_τ). Зависит от формы детали и свойств материала.

Снижение предела выносливости с ростом абсолютных размеров детали называют масштабным эффектом, который учитывается коэффициентом влияния абсолютных размеров поперечного сечения(масштабным коэффициентом) – K_dσ (K_dτ).

Учитывается коэффициентом качества поверхности - K_Fσ (K_Fτ). Чем чище обработана поверхность, тем выше предел выносливости.

Упрочняющая обработка поверхности детали существенно повышает предел выносливости. Учитывается коэффициентом влияния поверхностного упрочнения – K_V. Зависит от способа упрочнения материала, геометрической формы изделия

Коррозионная среда снижает предел выносливости детали.

С повышением температуры предел выносливости уменьшается, а с понижением температуры предел выносливости увеличивается.

Перерывы в нагружении (паузы) увеличивают число циклов до разрушения до 15 - 20 %. Увеличение числа циклов тем больше, чем чаще паузы и чем они длинее. Если приложить к образцу напряжения немного ниже предела выносливости и затем постепенно повышать величину переменной нагрузки, то сопротивление усталости можно немного повысить. Это явление называют тренировкой материала и широко используют в технике. При больших скоростях испытаний предел выносливости увеличивается, так как не успевает развиться пластическая деформация. Кратковременное увеличение нагрузок повышает предел выносливости.

В любом поперечном сечении вала одновременно возникают нормальные напряжения от изгиба в двух плоскостях, а также касательные напряжения от кручения и изгиба.

Для определения поперечных размеров вала и определения опасных сечений составляется расчетная схема, строятся эпюры:

§ изгибающих моментов в вертикальной (М_х) и горизонтальной плоскостях (М_у);

§ крутящих моментов М_кр;

§ суммарных изгибающих моментов по 3-й теории прочности

;

§ эквивалентных моментов по 4-й теории прочности

.

Диаметры выходных концов вала определяют из расчета на прочность при кручении:

, где , отсюда .

Участки вала, где расположены элементы передач и подшипниковые узлы, испытывают одновременное действие изгиба и кручения, поэтому диаметры в этих сечениях определяются из условия прочности при изгибе с использованием эквивалентного момента:

, где , отсюда .