Пиковых нагрузок

Расчету подлежат наиболее опасные сечения вала. Таковыми являются сечения с высокими значениями изгибающего и крутящего моментов при малых поперечных размерах сечений валов. Чтобы выбрать опасные сечения, необходимо проанализировать эпюры и (см. рис. 36), а также конструкцию вала (см. рис. 34). В рассмотренном выше случае промежуточного вала опасными являются сечения 3 и 4: в сечении 3 самая высокая нагрузка, а в сечении 4 нагрузка меньше, но и диаметр вала меньше, поэтому заранее угадать какое из двух сечений более опасное, невозможно. В подобных случаях расчет ведут раздельно для каждого потенциально опасного сечения.

Напряжения изгиба и кручения от действия номинальной нагрузки в опасных сечениях вала находят по формулам:

; . (41)

где осевой и полярный моменты сопротивления вычисляют по диаметру сечения:

; . (42)

При работе в технической системе единиц (Н, мм) напряжения в формуле (41) измеряются в МПа.

Сечение вала не всегда бывает круглым. Если оно ослаблено шпоночным пазом, вместо формул (42) используют формулы

; ,

где и – размеры поперечного сечения шпонки, которые выбирают из табл. П19 (или из табл. П20 в случае применения сегментных шпонок).

Если сечение приходится на шестерню, выполненную как одно целое с валом, или на шлицевый участок, при расчетах по формулам (42) в качестве диаметра берут эффективный диаметр , зависящий от диаметров окружностей выступов и впадин:

.

С более точной методикой вычисления моментов сопротивления сечений, имеющих особенности контура, можно ознакомиться в [1, 11].

Проверку опасных сечений проводят по энергетическому критерию (IV теория прочности):

, (43)

где коэффициент перегрузки был определен в п. 2.2.6.

В качестве допускаемого напряжения принимают величину . Предел текучести в зависимости от материала вала выбирают из табл. 3. При этом для валов-шестерен берут тот же материал, что и для шестерен.

В случае невыполнения условия проверки диаметр сечения должен быть увеличен.