2.6. Проверка вала на выносливость

Расчёт вала на выносливость сводится к проверке условия (10) для всех предположительно опасных сечений, установленных в разделе 2.4.

Решение неравенства (10) осуществляют в следующей последовательности:

1. Рассчитывают амплитудные значения напряжений и по формулам (7) и (9) с учётом зависимостей для определения и из табл. 2.

2. Вычисляют средние значения напряжений и согласно выражениям (6) и (8).

3. Определяют коэффициенты и влияния абсолютных размеров поперечного сечения по данным табл. 3.

Таблица 3

Значения коэффициентов и

Напряженное состояние и материал	(изгиб) и (кручение) при диаметре вала d, мм
	20	30	40	50	70	100
Изгиб для углеродистой стали	0,92	0,88	0,85	0,81	0,76	0,71
Изгиб для легированной стали и кручение для всех сталей	0,83	0,77	0,73	0,70	0,65	0,59

4. Выбирают значения эффективных коэффициентов концентрации нормальных и касательных напряжений и в соответствии с рекомендациями табл. 4, 5, 6 или 7 в зависимости от вида концентратора напряжений в рассматриваемом сечении.

Таблица 4

Значения и в местах соединения деталей

посадкой с натягом

Диаметр вала d, мм	при , МПа				при , МПа
	500	700	900	1200	500	700	900	1200
30	2,6	3,3	4,0	5,1	1,5	2,0	2,4	3,05
40	2,75	3,5	4,3	5,4	1,65	2,1	2,6	3,25
50	2,9	3,7	4,5	5,7	1,75	2,2	2,7	3,4
60	3,0	3,85	4,7	5,95	1,8	2,3	2,8	3,55
70	3,1	4,0	4,85	6,15	1,85	2,4	2,9	3,7
80	3,2	4,1	4,95	6,3	1,9	2,45	3,0	3,8
90	3,3	4,2	5,1	6,45	1,95	2,5	3,05	3,9
100	3,35	4,3	5,2	6,6	2,0	2,55	3,1	3,95

Таблица 5

Значения коэффициентов и для ступенчатого перехода с галтелью

		при, МПа				при , МПа
		500	700	900	1200	500	700	900	1200
2	0,01	1,55	1,6	1,65	1,7	1,4	1,4	1,45	1,45
	0,02	1,8	1,9	2,0	2,15	1,55	1,6	1,65	1,7
	0,03	1,8	1,95	2,05	2,25	1,55	1,6	1,65	1,7
	0,05	1,75	1,9	2,0	2,2	1,6	1,6	1,65	1,75
3	0,01	1,9	2,0	2,1	2,2	1,55	1,6	1,65	1,75
	0,02	1,95	2,1	2,2	2,4	1,6	1,7	1,75	1,85
	0,03	1,95	2,1	2,25	2,45	1,65	1,75	1,75	1,9
5	0,01	2,1	2,25	2,35	2,5	2,2	2,3	2,4	2,6
	0,02	2,15	2,3	2,45	2,65	2,1	2,15	2,25	2,5

Таблица 6

Значения коэффициентов и для шпоночного паза

, МПа	при выполнении паза фрезой
	концевой	дисковой
500	1,8	1,5	1,4
700	2,0	1,55	1,7
900	2,2	1,7	2,05
1200	2,65	1,9	2,4

Таблица 7

Значения коэффициентов и для шлицевых и резьбовых участков валов

, МПа	для		для шлицев		для резьбы
	шлицев	резьбы	прямобочных	эвольвентных
500	1,45	1,8	2,25	1,43	1,35
700	1,6	2,2	2,5	1,49	1,7
900	1,7	2,45	2,65	1,55	2,1
1200	1,75	2,9	2,8	1,6	2,35

5. Назначают коэффициенты и влияния шероховатости поверхности согласно данным табл. 8.

Таблица 8

Значения коэффициентов и

Вид механической обработки	Параметр шероховатости , мкм	при , МПа		при , МПа
		≤700	>700	≤700	>700
Шлифование тонкое	до 0,2	1	1	1	1
Обтачивание тонкое	0,2…0,8	0,99…0,93	0,99…0,91	0,99…0,96	0,99…0,95
Шлифование чистовое	0,8…1,6	0,93…0,89	0,91…0,86	0,96…0,94	0,95…0,92
Обтачивание чистовое	1,6…3,2	0,89…0,86	0,86…0,82	0,94…0,92	0,92…0,89

6. Определяют коэффициент влияния поверхностного упрочнения в соответствии с рекомендациями табл. 9.

Таблица 9

Значения коэффициента

Вид упрочнения поверхности вала	Значения при
	=1,0	=1,1…1,5	≥1,8
Закалка ТВЧ	1,3…1,6	1,6…1,7	2,4…2,8
Азотирование	1,15…1,25	1,3…1,9	2,0…3,0
Накатка роликом	1,2…1,4	1,5…1,7	1,8…2,2
Дробеструйный наклеп	1,1…1,3	1,4…1,5	1,6…2,5
Без упрочнения	1,0	1,0	1,0

7. Рассчитывают значения коэффициентов и по формулам

, (18)

. (19)

8. Вычисляют коэффициент , выбрав по табл. 2 коэффициент ,

. (20)

Значения коэффициентов и не определяют, так как согласно уравнению (6) входящий в формулу (11) параметр

9. Рассчитывают значения коэффициентов и в соответствии с зависимостями (11) и (12).

10. Решают неравенство (10).