Розглянемо розрахунок осей. Осі навантажені тільки изгибающими навантаженнями і відповідно їх розраховують на вигин. Після складання розрахункової схеми і визначення всіх сил, що діють на вісь, будують епюру згинальних моментів і по максимальному вигинає моменту розраховують вісь.
Розрахунок осей на статичну міцність при згині:
перевірки
проектувальний
де σі - розрахункове напруження згину в небезпечному перерізі осі;
М - згинальний момент у небезпечному перерізі осі;
0,1d 3 - момент опору вигину перетину осі;
d - діаметр осі;
[Σі] - допустиме напруження на вигин. Для обертових осей [σі] можна приймати з табл. Для невращающихся осей значення [σі] слід підвищити на 75%.
Розглянемо розрахунок валів. працюючих тільки на крутіння:
перевірки
проектувальний
де τk - розрахункове напруження кручення в небезпечному перерізі вала;
Т - крутний момент в небезпечному перерізі вала;
d - діаметр вала;
0,2d 3 - полярний момент опору поперечного перерізу вала;
[Τk] - допустиме напруження на кручення для вала:
де [σі] - допустиме напруження на вигин для вала (див. табл.).
Розрахунком валів на кручення користуються іноді як попередніми, після якого вал остаточно розраховують на статичну міцність - спільну дію згину і крутіння або на опір втоми.
При попередньому умовному розрахунку валів тільки на крутіння [τk] для обліку вигину приймають зниженим. Для сталевих валів можна прийняти [τk] = 20 МПа.
Розглянемо розрахунок валів на спільну дію згину і крутіння. У більшості випадків вали працюють одночасно на вигин і кручення. Деякі вали, наприклад вал, на якому насаджено конічне зубчасте колесо або черв'ячні колесо, можуть додатково працювати на розтягнення або стиснення. Напруги розтягування (стиснення) в валах невеликі в порівнянні з напруженнями згину, і вплив розтягують або стискають сил зазвичай не враховують, т. Е. Розраховують вали на спільну дію згину і крутіння. Порядок розрахунку валів в цьому випадку наступний.
Для визначення діаметра вала необхідно знати значення згинальних моментів в небезпечних перетинах. А для цього потрібно знати не тільки значення сил, що діють на вал, а й розташування перетинів вала, в яких діють ці сили. Це, в свою чергу, викликає необхідність знати конструкцію вала. Але конструкція валу визначається в основному в залежності від його діаметра. Тому якщо конструкція валу не задана, то зазвичай попередньо визначають діаметр вала з розрахунку на кручення за зниженими допускаються напруженням, В деяких випадках для попереднього визначення діаметру вала користуються емпіричними залежностями. Так, наприклад, діаметр кінця вхідного вала редуктора, що з'єднується безпосередньо з електродвигуном, приймають в межах 0,8. 1,2 від діаметра вала електродвигуна; діаметр веденого вала кожного ступеня циліндричного зубчастого редуктора приймають 0,3. 0,35 від міжосьової відстані ступені. За попередньо прийнятим або обчисленого за формулою
діаметру вала встановлюють його конструкцію і намічають місце розташування опор. Потім складають розрахункову схему вала, визначають всі сили, що діють на вал, будують епюри згинальних і крутних моментів і потім роблять розрахунок вала. Якщо сили, що діють на вал. розташовані не в одній площині, то їх необхідно розкласти по двох взаємно перпендикулярним площинах і визначити в цих площинах опорні реакції і згинальні моменти, а потім геометрично підсумувати реакції і моменти. Якщо кут між площинами дії сил ≤30 °, можна вважати, що всі сили діють в одній площині. При відхиленні сил від координатних площин на кут ≤15 ° ці сили можна поєднувати з даними площинами.
Результуючі опорна реакція F і вигинає момент М у відповідному перерізі вала:
де Fx. Fy. Mx і Му - відповідно опорні реакції і згинальні моменти у взаємно перпендикулярних площинах.
Наведений або еквівалентний момент обчислюють по третій теорії міцності:
Розрахунок вала на спільну дію згину і крутіння:
перевірки
проектувальний
де σекв - наведене (еквівалентну) напруга для розрахункового перерізу валу;
d - діаметр вала;
0,1d 3 - момент опору перерізу валу при згині;
[Σі] - допустиме напруження на вигин (див. Табл.).