Приймаємо
=2,836 кнм; 
=1,09 кнм;
= (2,836+1,09)/2 = 1,963 кНм;
= (2,836 – 1,09)/2 = 0,873 кНм.
= 1,5 кНм; 
=0,3 кНм;
= (1,5 + 0,3)/2 = 0,9 кНм;
= (1,5 – 0,3)/2 = 0,6 кНм.
Моменти опору ступеневого переходу (галтелі) підраховуємо у перерізі з найменшим діаметром 
.
= 6,28 см3; 
= 12,56 см3.
Нормальні напруження згинання
МПа;
МПа;
= (451,6 + 173,6)/2 = 312,6 МПа;
= (451,6 – 173,6)/2 = 139,0 МПа;
Коефіцієнт асиметрії циклу 
= 173,6/451,6 = 0,38;
Дотичні напруження кручення
МПа;
МПа;
= (119,4 + 23,9)/2 = 71,65 МПа;
= (119,4 – 23,9)/2 = 47,75 МПа;
Коефіцієнт асиметрії циклу 
= 23,9/119,4 = 0.2.
Коефіцієнти концентрації нормальних 
та дотичних напружень 
для гладкого валу приймається рівними за одиницю, незалежно від характеристик матеріалу:
= = 1.
Коефіцієнт впливу абсолютних розмірів перерізу 
(масштабний коефіцієнт) знаходиться за допомогою таблиці Д 7.1 додатку 7 по значенню діаметру переріза 
та тимчасовому опору матеріалу 
.
У даному перерізі 
= 40 мм, = 780 МПа,
»0,78; (
).
Коефіцієнт шорхості 
(коефіцієнт якості обробки поверхні) визначається за допомогою таблиць Д 8.1 та Д 8.2 додатку 8 по наступному алгоритму:
а) по виду механічної обробки поверхні (із вихідних даних задачі) з таблиці Д 8.1 визначається висота нерівностей профілю поверхні 
у мікронах;
б) за допомогою таблиці Д 8.2 по значенням та встановлюється величина коефіцієнта .
У даному прикладі, для попереднього шліфування
,
з урахуванням = 780 МПа,
»0,86, (
).
Коефіцієнт зміцнення поверхні 
визначається за допомогою таблиці Д 9.1 додатку 9.
У разі зміцнення поверхні азотуванням деталі без концентратора напружень
= 1.1; (
).
При відсутності поверхневого зміцнення, приймається = 1.
Коефіцієнти зниження границі витривалості деталі за нормальними та дотичними напруженнями у перерізі ІV, згідно з формулами (40), (41), відповідно дорівнюють:
= 
,
= .
Часткові коефіцієнти запасу з витривалості деталі за нормальними 
та дотичними 
напруженнями для знакопостійного циклу (
), згідно з формулами (50), (53) відповідно дорівнюють:
;
;
де коефіцієнти 
підраховуються по формулам (22) та (23). У даному прикладі
;
.
Часткові коефіцієнти запасу деталі з текучості за нормальними 
та дотичними 
напруженнями:
= 
;
= 
.
Сумарні коефіцієнти запасу міцності деталі з втомленості 
та текучості 
при складному напруженому стані:
= 
;
= 
.
Підсумок: сумарні коефіцієнти запасу міцності деталі у перерізі ІV з втомленості та текучості менш ніж нормативні (1.5-4), прийняті в машинобудуванні, тому потрібні додаткові конструктивні або технологічні засоби: збільшення діаметру вала, заміна його матеріалу на більш міцний, додаткове зміцнення поверхні деталі тощо.
Графічна перевірка часткових запасів міцності з втомленості і текучості проводиться за формулами (47). Для цього на міліметровому папері, у максимально можливому масштабі будуються спочатку схематизовані діаграми граничних напружень втомленості образця (рис. 40, 41) для нормальних та дотичних напружень відповідно.
| 
|
| Рисунок 40 – Схематизована діаграма втомленості образця для нормальних напружень | Рисунок 41 – Схематизована діаграма втомленості образця для дотичних напружень |
Алгоритм побудови цих діаграм розглядався у п.5 (рис.16).
У даному прикладі, для сталі Ст.20Х, схематизована діаграма для нормальних напружень будується по наступним координатам точок:
т. А (0; 350 МПа), т. С (780 МПа; 0), координати т. В 
підраховуються по формулі (20):
; 
.
Так само будується схематизована діаграма для дотичних напружень. Значення границі витривалості пульсуючого циклу 
знаходиться за аналогічною формулою (21).
Діаграму граничних напружень втомленості деталі у кожному перерізі можна отримати з діаграми образця, маючи значення коефіцієнтів зниження границі витривалості деталі 
( див. вирази 40,41).
Порівняно до образця, амплітудні напруження деталі збільшуються у 
разів, а простір безпечних напружень від втомленості ОА1В1С у кожному перерізі скорочується пропорційно амплітудним складовим напруження (рис. 42,43).
Наприклад, для перерізу І, у якому 
, координати точок А1 і В1 на діаграмі нормальних напружень дорівнюють:
;
| 
|
| Рисунок 42 – Схематизована діаграма втомленості деталі для нормальних напружень | Рисунок 43 – Схематизована діаграма втомленості деталі для дотичних напружень |
Простір безпечних дотичних напружень у перерізі І будується аналогічно, з урахуванням 
Тож
; 
;
;
Простір безпечних напружень втомленості деталі за нормальними та дотичними напруженнями (рис. 44, 45) додатково скорочується лінією текучості DF.
| 
|
| Рисунок 44 – Визначення критичних точок з втомленості та текучості для нормальних напружень | Рисунок 45 – Визначення критичних точок з втомленості та текучості для дотичних напружень |
У безпечному просторі деталі OA1TD напружений стан перерізу позначається точками N, з координатами 
, та 
відповідно. У перерізі І (рис. 46, 47)
;
.
Із зростанням навантаження, напруження у перерізі пропорційно збільшуються. Тож пряма ON перетинає лінію втомленості деталі А1В1С у точці 
, а лінію текучості DF - в точці 
.
Часткові запаси міцності з втомленості та текучості для нормальних і дотичних напружень можна визначити графічно, порівнявши відповідні відрізки:
; 
;
=5,73; 
.
Максимальна розбіжність у порівнянні з теоретичними значеннями не перевищує 3–5%.
Для інших перерізів часткові запаси міцності з втомленості та текучості для нормальних і дотичних напружень визначаються аналогічно.
ДОДАТКИ