Obliczenie momentów zastępczych na wale

Wał zazwyczaj jest obciążony naprężeniami złożonymi, czyli działającymi w różnych kierunkach (stycznych i normalnych) do przekroju obciążonego. Najczęściej są no naprężenia pochodzące od momentów gnących (normalne), oraz momentów skręcających (styczne).

W przypadku występowania tylko jednego rodzaju stanu naprężeń (stycznych lub normalnych) stosuje się zależności opisane tutaj>.

W przypadku występowania złożonego stanu naprężeń, wyznacza się naprężenia zastępcze według następującej zależności:

gdzie:

σ_g – naprężenia normalne gnące,
t_s – naprężenia styczne skręcające,
α – współczynnik, zależny od stosunku dopuszczalnych naprężeń dopuszczalnych normalnych do naprężeń dopuszczalnych stycznych.

Należy zwrócić uwagę, że zazwyczaj do obliczeń współczynnika a stosowane są naprężenia k_go, gdyż siły działające na osadzone koła lub łożyska powodują dla obracającego się wału obciążenia wahadłowe, natomiast obciążenie naprężeniami skręcającymi może być jednostronne lub obustronne w zależności od kierunku obrotu wału.

Do obliczania wałów stosuje się momenty zastępcze, które na podstawie powyższych wzorów oraz zależności dla warunków wytrzymałościowych na zginanie i skręcanie oblicza się następująco:

gdzie:

Ms – moment skręcający,
Mg – moment zginający,

Powyższą zależność stosuje się dla każdego rozpatrywanego przekroju wału. Znajomość wielkości momentów zastępczych na wale pozwala na obliczenie jego średnic teoretycznych w przekrojach.