Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
VIII. Усталостная прочность.
В действительности статическое нагружение встречается очень редко, т.е. большинство деталей машин испытывают динамическое нагружение, вследствие чего возникает проблема усталостной прочности. Усталостное разрушение – разрушение детали при наличии и развитии внутренних дефектов структуры материала под действием циклических нагружений. Примером усталостного разрушения может послужить разрушение детали при наличии трещины - если в структуре материала детали есть микротрещина, то по мере ее развития деталь разрушится именно по этой трещине. Пусть на вал радиуса ρ действует некоторая динамическая сила (Рис. VIII. 1).
Рис. VIII. 1 Полярный момент сопротивления сечения вала Wρ связан с касательным напряжением τ, меняющимся в зависимости от удаления у от нейтральной оси: , . Величина у является функцией косинуса или синуса: , где φ – угол поворота сечения вала. Если , тогда возникающее в сечении вала касательное напряжение τ является периодической функцией: , описывающей циклические нагружения. Для вала редуктора характерен симметричный цикл нагружения (Рис. VIII. 2, а), основными характеристиками которого являются амплитудное значение σа напряжения σ, меняющегося со временем t: , и средняя величина σm напряжения: .
а) б) Рис. VIII. 2 Пульсирующий, или отнулевой, цикл нагружения (Рис. VIII. 2, б) характерен для зубьев зубчатой передачи. Основным параметром цикла нагружения является коэффициент ассиметричности цикла k: , равный -1 для симметричного цикла и 0 – для отнулевого цикла. Значение k выносится в индекс величины напряжения σ (σ-1 и σ0) и показывает способность выдерживать динамическую нагрузку. Предел выносливости материала детали – физико-механическая характеристика материала, предельное напряжение, которое выдерживает материал без разрушения длительное время при данном цикле нагружения. Как и все физико-механические характеристики материала, предел выносливости не рассчитывается теоретически, а определяется экспериментально. Основным способом определения предела выносливости является вращение жестко заделанного с одной стороны вала с подвешенным на нем грузом (сила F) (Рис. VIII. 3, а). а) б) Рис. VIII. 3
Испытание партии стандартных образцов сводится к построению кривой усталости (Рис. VIII. 3, б), показывающие зависимость между числом циклом N нагружения до разрушения и действующими напряжениями разрушения σразр. Для большинства сталей кривая усталости после N ≈ 107 циклов становится практически горизонтальной, т. е. образцы, выдержавшие указанное число циклов, способны и далее воспринимать динамические нагрузки.
Факторы, влияющие на усталостную прочность. 1. Концентратор напряжений – место с резким изменением размера и формы детали. В сечениях деталей, где имеются резкие изменения размеров, надреза, острые углы, отверстия, как правило, развиваются трещины усталости, приводящие в итоге к разрушению детали (Рис. VIII. 4, а). Поэтому при конструировании и изготовлении деталей машин концентраторы напряжений исключаются из конструкций с помощью фасок или скруглений или шлифовкой поверхности концентратора при изготовлении детали (Рис. VIII. 4, б). а) б) Рис. VIII. 4 При расчетах концентраторы оцениваются с помощью эффективного коэффициента концентратора напряжений k σ, определяемым пределом выносливости σ -1 образца детали без концентраторов напряжения и пределом выносливости σ ΄-1 образца с концентраторами напряжений: .
2. Частота обработки поверхности – сочетание выступов и впадин на поверхности детали, которое представляет собой изначальные трещины, которые при циклическом нагружении развиваются, что приводит к более раннему износу детали. Поэтому в реальном проектировании наиболее ответственные места шлифуются. В практике проектирования фактор шероховатости оценивается экспериментально: , где εσ – коэффициент влияния шероховатости; σ ΄-1 – предел выносливости реальной шероховатой детали; σ -1 – предел выносливости полированного образца.
3. Габаритность детали. Практика показывает, что в при больших габаритах детали большая вероятность появления и развития внутренних дефектов. Так, большие заготовки для валов гидротурбин изготавливаются тщательнее, вследствие того, что чаще всего в них встречаются дефекты.
Для оценки габаритности детали вводят коэффициент габаритности βσ: , где σ ΄-1 – предел выносливости реального габарита детали; σ -1 – предел выносливости образца. При расчете детали машины на усталостную прочность учитываются все эти коэффициенты, при этом вводится общий коэффициент запаса прочности n, определяемый пределом выносливости σ -1 материала данной детали и эквивалентным напряжением σэкв: . Среднее значение коэффициента запаса прочности n определяется коэффициентами запаса прочности при изгибе nσ и nτ – при кручении: Эквивалентное напряжение σэкв, в свою очередь, учитывает параметры циклических нагружений – амплитуду нагружения σа и среднее напряжение σm детали: , где ψ – коэффициент, учитывающий влияние цикла на структуру материала детали. Усталость – опасное явление, поэтому все машины рассчитываются на выносливость. При этом расчет ведется в два этапа: оценивается статическая прочность проектируемой детали (на основании чего определяются геометрические характеристики детали), после чего проводится расчет на усталостную прочность уже для готовой конструкции.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-20; просмотров: 389; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.17.128.129 (0.007 с.) |