Небезпечним будемо вважати перетин валу, де виникають найбільші згинальні і крутний момент. У розглянутому прикладі таким перетином є перетин в опорі В (рис.13). Також, небезпечним може виявитися перетин під колесом.
Вибираємо матеріал вала - сталь 40Х, термообробка - поліпшення: = 750 МПа, = 900 МПа. Тоді межі витривалості матеріалу вала визначаються за емпіричними залежностями
Ефективні коефіцієнти концентрації напружень при згині і крученні в небезпечному перерізі, які вибираються з вигляду концентратора напружень. Для розглянутого прикладу визначимо співвідношення розмірів: t / r = 2,5 / 1,0 = 2,5; r / d = 1/40 = 0,025. З огляду на, що для матеріалу вала = 900 МПа, визначимо коефіцієнти интерполированием за даними таблиці 1.
- коефіцієнт, що враховує шорсткість поверхні вала. Його значення вибирають в інтервалі = 0,9 ... 1,0;
- масштабні чинники для нормальних і дотичних напружень, які обираються интерполированием за даними таблиці 2. Для розглянутого прикладу;
- амплітуди циклів напружень, МПа;
- середні значення циклів напружень, МПа;
- коефіцієнти, що враховують вплив середньої напруги циклу на коефіцієнт запасу міцності.
Напруження згину змінюються по симетричному циклу, тому амплітуда. МПа, і середнє значення циклу. МПа, рівні
де - максимальний згинальний момент, Нмм, в небезпечному перерізі вала (див. епюру згинальних моментів, рис. 13, е);
- момент опору перерізу, мм 3. який дорівнює: для круглого суцільного перетину вала. а для перетину зі шпонковим пазом
де - діаметр вала в небезпечному перерізі.
Для розглянутого прикладу (небезпечне перетин валу - суцільне), тому амплітуда циклу. МПа, визначиться за формулою
Напруження кручення при нереверсивного обертанні вала змінюються по отнулевому циклу, тому амплітуда. МПа, і середнє значення циклу. МПа, рівні
де - крутний момент в небезпечному перерізі вала, Нмм, (див. епюру крутних моментів, рис.13, ж);
- полярний момент опору перерізу, мм 3. який дорівнює: для круглого суцільного перетину вала. а для перетину зі шпонковим пазом
де - діаметр вала, мм, в небезпечному перерізі вала.
Для розглянутого прикладу (небезпечне перетин валу - суцільне), для якого
Для розглянутого прикладу коефіцієнти запасу міцності по нормальних і дотичних напруг рівні за формулами
Розрахунковий коефіцієнт запасу міцності дорівнює за формулою
Розрахунковий коефіцієнт запасу міцності більше допустимого за умовою, значить, вал працездатний. Практика розрахунків показує, що умова завжди виконується.