Факторы, влияющие на предел выносливости

Концентрация напряжений.

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.

Влияние абсолютных размеров детали

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).

Влияние состояния поверхности

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

Влияние упрочнения поверхности детали

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

Влияние коррозионной среды

Коррозионная среда снижает предел выносливости детали.

Влияние температуры

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

Влияние скорости нагружения

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.

Расчет валов на прочность

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

Статический расчет

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 .