WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Основні вимоги до деталей машин - Реферат

Основні вимоги до деталей машин - Реферат

Час одноманітної зміни напружень називається періодом і позначається Т.
Характеристикою напруженості деталі являється цикл напружень - сукупність послідовних значень напружень s за час одного періоду при регулярному напруженні.
Цикли перемінних напружень характеризуються:
1) максимальним напруженням smax;
2) мінімальним напруженням smin;
3) середнім напруженням sm = 0,5 (smax +smin);
4) амплітудою циклу sа = 0,5 (smax -smin);
5) коефіцієнт асиметрії циклу R = smax /smin.
Якщо R = 0 (smin=0; sm= sа = 0,5smax), то маємо від нульовий цикл напружень.
Якщо R = -1 (sm=0; sа =smax), то цикл напружень називається симетричним.
Якщо R = 1 (smax =smin=sm=sа), то діють постійні статичні напруження.
У всіх решта випадках - цикли напружень асиметричні.
5. Зношуваність матеріалів деталей машин
Досліди показують, що деталі машин, довгий час підлягавши дії перемінних навантажень, руйнуються при напруженнях значно менших, чим допустима міцність sв.
Руйнування при циклічному навантаженні відбувається за рахунок виникнення мікро тріщин в зоні сконцентрованості напружень. Тріщини поступово розвиваються, проникаючи в середину, поперечне січення деталі послаблюється і в деякий момент виникає моментальне руйнування.
Руйнування матеріалу, викликане циклічною дією напружень, називається зношеністю.
Рис. Зношуване руйнування валу
На малюнку ярко виражені дві зони: зона зношеного руйнування 1 з гладкою притертою поверхнею там, де зношена тріщина поступово проникала в глибину січення, і зону статичного руйнування 2 крупнокристалічної побудови, по якому проходить крихке руйнування за рахунок великого ослаблення січення. Близько 80% всіх випадків поломок деталей є зношуваними.
Здатність матеріалу сприймати багатократну дію перемінних напружень без руйнування називається опором зношення або стійкістю матеріалу.
6. Межа стійкості матеріалів
Для розрахунку на міцність при повторно-перемінних напруженнях необхідні механічні характеристики матеріалу. Вони визначаються випробовуваннями на стійкість серії стандартних (пильно відполірованих) зразків на спеціальних машинах. Найбільш простим є випробовування на згин при симетричному циклі напружень.
Задавши зразкам різні значення напружень smax, визначають число циклів N, при яких виникло їх руйнування. При отриманні даних строять криву в координатах smax - N, названу кривою зношення.
Досліди показують, що починаючи з деякого напруження sR, крива тягнеться до горизонтальної асимптоти. Це означає, що при визначеному напруженні sR зразок, не руйнуючись, може витримати нескінченно велике число циклів навантаження. Практика показує, що стальний взірець, витримавши N0=107 циклів, може їх витримати необмежено багато.
Число циклів N0 називають базою випробовувань. При випробовуванні взірця після проходження N0 циклів дослід зупиняють. Для загартованих сталей і кольорових матеріалів N0=108.
Напруження, відповідне N0, приймають за межу витривалості.
Межею стійкості називається найбільше напруження, при якому взірець чи деталь може чинити опір без руйнування необмежено довго, і позначається sR для взірця і (sR)D для деталі.
Для взірців і деталей при коефіцієнті асиметрії циклу R = -1 межі стійкості при нормальних напруженнях позначаються s-1 і (s-1 )D а при нульовому циклі (R = 0) відповідно s0 і (s0 )D.
При відсутності в таблицях експериментальних даних для визначення межі стійкості приймають емпіричні відношення. Так, наприклад, для вуглецевої сталі:
s-1 " 0,43 sВ; i-1 " 0,58 s-1;
s0 " 1,6 s-1; i0 " 1,9 i-1.
де sВ - межа міцності на розтяг.
7. Місцеві напруження в деталях машин
Експериментально встановлено, що на значення межі міцності впливають розміри, форма і стан поверхні деталі.
Вплив розмірів. Чим більші абсолютні розміри поперечного січення деталі, тим менша межа міцності, так як виникає ймовірність існування внутрішніх дефектів (раковин і ін.). Це враховується коефіцієнтом впливу абсолютних розмірів Кd.
Вплив форми. В місцях різкої зміни форми поперечного січення деталей (в отворах, канавках, в різьбі, в перехідних січеннях і ін.) напруження більше номінальних s або i, визначених по формулах опору матеріалів.
Явище місцевого збільшення напружень називається концентрацією напружень.
Місцеві напруження зменшуються по мірі відходу від концентратора, ним викликаного (отвори, канавки, пази і ін.). Багаторазові зміни напружень в зоні концентратора напружень приводить до більш скорішій появі тріщини з наступним зношуваним руйнуванням.
Вплив форми деталі на межу витримки враховується ефективним коефіцієнтом концентрації напружень Кs (Кi), рівному відношенню межі витримки при однакових видах навантаження двох взірців однакових розмірів - гладкого - s-1 (i-1) і з концентратором напружень - s-1к (i-1к):
Кs=s-1/s-1к; Кi=i-1/i-1к.
Коефіцієнти концентрації напружень для даного січення деталі визначають з використанням приведених вище даних:
(Кs)D=(Ks/Kd + KF -1) 1/Ku;
(Ki)D=(Ki/Kd + KF -1) 1/Ku.
Межі міцності деталі в розглянутім січенні будуть:
(s-1)D=(s-1/(Kd)); (i-1)D=(i-1/(Ki)D),
де s -1 і i -1 - межі міцності гладких стандартних взірців.
8. Коефіцієнт запасу міцності
При статичних напруженнях. При статичному напруженні деталей виготовлених з пластичних матеріалів, концентрація напружень не знижує несучої здатності деталі, так як місцеві пластичні деформації допомагають перерозподілу та вирівнюванню напружень по січенні. В цьому випадку розрахунок на міцність виконують по номінальних напруженнях s або i .
Таким чином розраховують деталі з крихких матеріалів в зв'язку з їх пониженим відчуттям до концентрації напружень.
Длямало пластичних матеріалів (леговані сталі і ін.) розрахунок ведуть по найбільшим місцевим напруженням, так як концентрація напруження знижує міцність деталі
На основі сказаного розрахункові коефіцієнти запасу міцності s,наприклад, по нормальним напруженням визначають за формулами:
Для пластичних матеріалів
ST=sT/s/[ST];
Для крихких матеріалів
SB=sB/s/[SB];
Для мало пластичних матеріалів
ST=sT/(Ks/s)/[ST],
де sT і sB - межа текучості і межа міцності матеріалу; Ks - ефективний коефіцієнт концентрації напружень; [ST] і [SB] - допустимі коефіцієнти запас міцності по межі текучості і межі міцності.
Вибір значення [S] являється повністю відповідною задачкою, оскільки необхідно забезпечити потрібну надійність без збільшення маси і габаритів деталі. Орієнтовно рекомендують:
Для вуглецевої сталі [ST]= 1,3...1,6;
Для сірого чавуну [SB] = 2,1...2,4.
При перемінних напруженнях. Для оцінки опору зношення деталі необхідно враховувати їх конструкційну форму, розміри, стан поверхні і інші фактори.
При дії перемінних напружень з амплітудою циклу sа, iа розрахункові коефіцієнти запасу міцності визначають за формулами:
В випадку нормальних напружень (згин, розтяг-стиск)
Ss = (s-1)D/sа
В випадку дотичні напруження (кручення, зріз)
Si = (i-1)D/iа
При спільній дії перемінних нормальних і дотичних напружень, наприклад при згині і крученні, загальний коефіцієнт запасу міцності
S = SsSi / ][S]
де Ss і Si - коефіцієнти,
В випадку перемінних напружень для стальних деталей рекомендують приймати:
При високої точності розрахунку [S] = 1,3...1,5;
При менш точній розрахунковій схемі [S] = 1,6...2,1.
9. Контактна міцність деталей машин
Працездатність ряду деталей машин (зубчастих коліс, підшипників кочення і ін.) визначаються контактною міцністю, міцністю їх робочих поверхонь.
Руйнування цих поверхонь викликається дією контактних напружень sн, які виникають в місці контакту криволінійних поверхонь двох прижатих один до одної деталей.
При відсутності зовнішнього навантаження початковий контакт криволінійних поверхонь проходить в точці (контакт двох шарів і ін.) або по лінії (контакт двох циліндрів і ін).
Після прикладення зовнішнього навантаження початкових контакт цих поверхонь переходить в контакт по малій площадці з високими значеннями контактних напруг.
Ці напруги розприділяються по еліптичному
Loading...

 
 

Цікаве