Основными нагрузками на валы являются силы от передач, распределяющиеся по длине ступицы. На расчетных схемах эти силы, а также вращающие моменты изображают как сосредото­ченные, приложенные в серединах ступиц (рис. 22.6, в). Влияни­ем силы тяжести валов и насаженных на них деталей пренебрега-

ют (за исключением тяжелых маховиков и т. п.). Силы трения в опорах не учитывают.

После выполнения проектировочного расчета валов, когда диаметры выходных (консольных) концов их будут известны, выбирают муфты (см. ниже). Из-за несоосности соединяе­мых валов (погрешности изготовления, монтажа и изнашивания) большинство муфт дополнительно нагружают консольные концы валов радиальной силой F_м.

Так как направление консольной силы F_м неизвестно, то на­правление ее принимают равным направлению действия окруж­ной силы Ft передачи. Расстояние от точки приложения силы F_M до середины ближайшей опоры назначают конструктивно (реко­мендации см. в литературе [7]).

Пример перехода от конструкции к расчетной схеме дан на рис. 22.8.

Расчет на сопротивление усталости. Этот расчет валов выпол­няют как проверочный; он заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в предположительно опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии с эпюрами моментов и расположением зон концентрации напряжений.

При расчете принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения — по отнулево­му циклу (см. рис. 0.2). Выбор отнулевого цикла для напряжений кручения основан на том, что большинство валов передает пе­ременные по значению, но постоянные по направлению вращаю­щие моменты.

Проверку на сопротивление усталости производят по коэффи­циенту запаса прочности s [формула (0.12)].

Согласно рис. 0.2:

амплитуда симметричного цикла нормальных напряжений при изгибе вала

амплитуда отнулевого цикла касательных на­пряжений при кручении вала

где М = д/Мв + Мр — результирующий момент (М_в и М_Г — изги­бающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях); Μ к — крутящий момент;

№нетто и W_K нетто — моменты сопротивления изгибу и кручению нетто сечения вала (табл. 22.1).