Уточненный расчет III вала

Для стали 40Х σ_В=900 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

σ_-1≈0,43 σ_В ≈0,43*900=387 МПа.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

τ_-1≈0,58 σ_-1 ≈0,58*387=224 МПа.

Рассмотрим сечение, в котором приведенный момент имеет максимальное значение.

Момент сопротивления сечения вала:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

где, k_τ=1,7 - эффективный коэффициент концентрации напряжений, ε_τ = 0,73 – масштабный фактор, ε_П = 0,9 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности; y_t= 0,1 - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.

Момент сопротивления изгибу:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

где k_σ=1,8 - эффективный коэффициент концентрации напряжений, ε_σ =0,73 – масштабный фактор; ε_П = 0,9 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности.

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения:

т.е. коэффициент запаса прочности находится больше чем допускаемый предел:1,5<S<2,5. Большой запас прочности обусловлен тем, что мы завысили диаметры валов, в связи с большой длиной валов.