Расчет на сопротивление усталости

Опыт эксплуатации показывает, что для валов основным видом разрушения является усталостное. Статическое разрушение происходит под действием случайных кратковременных перегрузок и наблюдается редко. Поэтому для валов расчет на сопротивление усталости является основным. Расчет на статическую прочность выполняют как проверочный.

При расчете на усталостную прочность необходимо установить характер цикла изменения напряжений, т. е. определить постоянные и и переменные и составляющие напряжений и закон их изменения.

Вследствие вращения вала напряжения изгиба в различных точках его поперечного сечения изменяются по симметричному циклу с амплитудой (переменной составляющей) и средним (постоянной составляющей) напряжением:

; (2)

В расчетах валов нереверсивных передач принимают, что вращающий момент и напряжения от кручения изменяются по пульсационному циклу(отнулевой цикл изменения напряжений; при этом амплитуда и среднее напряжение определяют по формуле

(3)

Для каждого из установленных предположительно опасных сечений определяют коэффициент запаса сопротивления усталости по формуле (4)

(4)

где - запас сопротивления усталости по

изгибу; (5)

- запас сопротивления усталости только по кручению; (6)

и - коэффициенты, корректирующие влияние постоянной составляющей цикла напряжений на сопротивление усталости.

Величины и зависят от механических характеристик материала.

По ГОСТ 25.504 – 82 рекомендуют

; (7)

и - пределы выносливости.

Их определяют по таблицам или приближенным формулам:

(8)

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

Значения и вычисляют по зависимостям:

(9)

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.