16.4. Расчеты валов и осей на жесткость

где N_g — число циклов, соответствующее точке перегиба кри­вой усталости (точка перехода наклонной ветви кривой в гори­зонтальный участок), которое обычно принимают 3-10⁶-6 10⁶

для валов небольших сечений и 10⁷ для валов больших сечений; т — показатель степени кривой усталости при изгибе, для валов и осей из легированных сталей принимают т- 9 , а из углероди­стых сталей т = 6; n_t — общее число циклов нагружений при уровне напряжений σ₍ (ступень нагружения); i — номер ступе­
ни нагружения; η — общее число ступеней нагружения. По эк­вивалентному напряжению, найденному по формуле (16.7), про­веряют запас усталостной прочности, пользуясь формулами рас­чета на сопротивление усталости (16.4)-(16.6).

Если по расчету σ_ε окажется больше уровня напряжений (σ,-_ηι8χ) у ступени с максимальными нагрузками, то это значит,

что вал (ось) работает в зоне горизонтального участка кривой ус­талости и при расчете следует в качестве σ_£ принять σ, _max ,

При нестационарном нагружении эквивалентные касательные напряжения τ _Е находят аналогично тому, как определяют σ .·.

При известных значениях σ_Ε запас прочности находится обычным методом (см. с. 441).

Уточненные методики расчета валов и осей на прочность при переменных циклических нагрузках, меняющихся произвольно, а также вероятностные расчеты на прочность, которые становятся весьма актуальными в связи со случайным характером и действую­щих нагрузок, и характеристик сопротивления усталости материа­лов, изложены в работах С.В. Серенсена, В. П.Когаева и др. [33,21].

16.4. Расчеты валов и осей на жесткость

Упругие перемещения (деформации) валов и осей, как пра­вило, оказывают неблагоприятное влияние на работу связанных с ними соединений (шлицевых, шпоночных и др.), подшипников, зубчатых передач и других деталей и узлов, увеличивают кон­центрацию напряжений, снижают сопротивление усталости дета­лей и соединений, увеличивают износ, понижают точность меха­низмов и т. д. Большие перемещения сечений (перекосы) валов от изгиба могут привести к заклиниванию.

При проектировании валов (осей) следует рассчитать проги­бы и углы поворота (перекосы) характерных сечений, например, в опорах вала, местах установки зубчатых колес и сравнить их с допускаемыми. Прогибы и углы поворота вычисляют, используя интеграл Мора или правило Верещагина; в табл. 16.3 приведены формулы для определения углов поворота сечений и прогибов двухопорного вала постоянного сечения от сил в зубчатом зацеп­лении (F_t, F_r и F_a ) и от консольной нагрузки (F_K).