lekcii (774103), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Для высокопрочныхматериалов механикой разрушения были созданы новыекритериисопротивленияразрушению–коэффициентинтенсивности напряжений К1с, Кс, интегралы энергии J1с, Jс . Этихарактеристики,определяемыеэкспериментальнопоГОСТ25.506-85, позволяют выполнить расчѐт предельнодопустимых размеров дефектов типа трещин.Структурныефакторы, чувствительность к концентрациинапряжений современных высокопрочных материалов привели кразвитию новых методов оценки сопротивления разрушению.Трещиностойкость оценивают на образцах с предельно острымконцентратором напряжений – трещиной и определяют способностьматериала противостоятьразрушению в условиях высокихнапряжений и низкой пластичности.29Нормативная документацияпо определению характеристиктрещиностойкости приведена в справочной литературе.Один из видов образцов для определения трещиностойкостипоказан на рис. 8.Рис.
8.30ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОЛГОВЕЧНОСТИМАТЕРИАЛОВ1.Характеристики сопротивления усталости2.Сопротивление усталости валов и осей3.Контактная и изгибная выносливость материалов зубчатыхпередач4. Характеристики износостойкости материалов5. Характеристики жаропрочности, хладостойкости материаловЛитература:3.Справочник по конструкционным материалам. Под редакциейБ. Н.
Арзамасова и Т.В. Соловьѐвой. М. МГТУ, 2005г.1. Долговечность. Сопротивление усталости. Строго говорядолговечность входит составной частью в понятие надѐжности.Под долговечностью в материаловедении понимают свойствоматериала сопротивляться постепенному разрушению.Этосвойство определяет ресурс работы детали и влияет на техникоэкономические показатели детали и машины в целом.Причины постепенного накопления повреждений в материалеразнообразны.Они определяются процессами усталости,изнашивания, тепловых воздействий, коррозии, радиационного ибиологического повреждений и описаны в специальной литературе[2] - [4]Для машин характерны повторяющиеся нагрузки,проявлению усталостного типа разрушения.усталости различных материалов и способовоценивают величинамиприводящие кСопротивлениеих упрочнения; η-1,-1определение которых проводят на гладких образцах при испытаниина изгиб, кручение, растяжение по ГОСТ25502-7932Однако для конкретных деталей условия циклическогонагружения отличаются разнообразием параметров.
Амплитуда,частота,формацикла,температура,средаиспытания,шероховатость поверхности и наличие поверхностного упрочнения,концентраторов напряжений в виде переходов сечения, отверстий идаже размер деталей влияют на результат.Перечисленныефакторы учитывают вводя специальныекоэффициенты - размеров, вида упрочнения, концентраторовнапряжений, агрессивной среды, ассиметрии цикла и др.
Учѐтведут как по касательным так и по нормальным напряжениям.2. Характеристикой сопротивления усталости валов и осейпринят коэффициент запаса прочности по усталости1/S2=1/S2 +1/S2η ,(1)где S – общий коэффициент запаса усталостной прочности детали;S - то же по нормальным напряжениям;S2η - то же по касательным напряжениям.33КоэффициентыS = -1 /К DSη = η-1 /Кη D ηа +а+η ηm ,m,(2)(3)где-1 , η-1 - пределы выносливости гладких образцов материалапри изгибе и кручении с симметричным знакопеременнымциклом;К D , Кη D - суммарные коэффициенты, учитывающие влияниевсех факторов на сопротивление усталости при изгибе икручении соответственно;а , ηа –амплитуды переменных нормальных и касательныхнапряжений ;m , ηm - постоянные нормальные и касательные напряжения;коэффициентычувствительности, ηасимметрии цикла соответствующего напряжения,таблицам [2].материала кпринимают по34дКоэффициентыК D = (К / ε + КF -1) / КV ; (4)Кη D = (Кη / ε + КF -1) / КV, (5)гдеε – коэффициент размеров сечения, принимают по таблице 16.6 [2];К , Кη – коэффициенты концентрации напряженийК = -1/Кη =η-1/ η-1К ,-1К ;где-1, η-1 – пределы выносливости гладких образцов на изгиб икручение соответственно, принимают по справочной литературе;-1К, η-1К – то же при наличии концентратора напряжений, принимаютпо таблице 16.2 [2], [3];КF – коэффициент влияния шероховатости поверхности детали,принимают по таблице 16.7 [2];КV – коэффициент упрочнения поверхности, принимают потаблице16.8 [2]Допустимый коэффициент запаса усталостной прочностиприводится в нормативной документации и составляет [S]=2-4.Расчѐт на усталость сложен и требует навыков.
Подробно онрассмотрен в курсе «Детали машин» [2].Необходимые значения коэффициентов принимают по справочнойлитературе [2], [3], [4].363. Длительный предел контактной выносливости –Нlimспециальная техническая характеристика, которую применяют дляматериалов зубчатых передач (колѐс, шестерѐн), подвергающихсяусталостному контактному нагружению.Допускаемыеконтактныенапряжениядлябыстроходных или длительно работающих зубчатых колѐсрассчитывают по выражению [2][ ]Н0 = Н lim ZR ZV /SН,гдеН lim - длительный предел контактной выносливости, принимаютпо таблице 10.8 [2];ZR - коэффициент шероховатости поверхности, принимают по [2];ZV - коэффициент скорости, принимают по [2];SН - коэффициент запаса прочности, принимают по [2];ЗначенияНlim, полученыпри испытании материалов сразличнымиспособамиупрочненияисоответствуютгоризонтальной ветви кривой усталости. Испытания проводят поГОСТ 25501-88 на специальном оборудовании.
Данные означениях Нlim приведены в литературе [2,3,4] для стали идругих материалов.4. Предел выносливости при изгибе зубьевF, lim применяютв качестве технической характеристики материала зубчатыхпередач, подвергаемых длительному циклическому нагружению.Также как и длительный предел контактной выносливости егоопределяют по специальной методике при испытанииматериалов с различными способами упрочнения. Испытанияпроводят по ГОСТ 25501-88 на специальном оборудовании.Данные о значенияхF, lim приведены для стали в специальнойлитературе [2,3,4].38Базовые допускаемые напряжения при изгибе зубьев находят повыражению[ ]F0= Flim YR Yx Yδ /SF,гдеFlimпринимают по таблице 10.9 [2];YR ;Yx ;Yδ – коэффициенты, принимаемые по таблицам 10.10-12[2];SF – коэффициент запаса прочности, принимаем по таблице 10.13[2];395.Сопротивление изнашиваниюСогласно ГОСТ 23001-88, изнашивание представляет процессотделения материала с поверхности твѐрдого тела и (или)увеличения его остаточной деформации при трении.
Износпроявляется в постепенном изменении размеров или формытела.В абсолютных единицах износ определяют по потере массыпутѐм взвешивания, уменьшения размеров, изменениюобъѐма детали.Износ абсолютный отнесѐнный к пути трения, выполненнойработе, работе трения – называется интенсивностьюизнашивания.Износ, отнесѐнный ко времени процесса называетсяскоростью изнашивания.40Износ – основная причина выхода из строя деталей машин.Характеристикамиизнашиванияявляютсяинтегральныепоказатели - масса, скорость износа, но они не являютсярасчѐтными.Виды и условия изнашивания многообразны [1,3]. Интенсивностьизнашивания зависит от множества факторов, важнейшимявляется контактное давление [3].Экспериментально установлена для интенсивности изнашиваниязависимостьI=h/L=k pm,где I – интенсивность изнашивания;h – толщина изношенного слоя;L- путь трения;k, m – коэффициенты, определяемые экспериментально;p – контактное давление.41Часто показателем износостойкости принимают твѐрдость, т.к.износ обратно пропорционален твѐрдости.
Единого показателяизносостойкости не существует. Для каждого вида износаприменяют специфические характеристики.Износ определяют на специальных машинах, например, СМЦ-2 [3].Для широкого круга материалов и способов упрочненияпоказатели износа приведены в справочной литературе [2,3,4]. Ониносят справочный, полуэмпирический характер.6. Характеристики жаропрочности применяют для оценкидолговечности материалов, испытывающих длительное действиеповышенных температур, tраб > 0,3tпл(энергомашиностроение,двигателестроение,лопаткигазовыхтурбин).Применяютследующие характеристикиζ800 1/100000 - напряжение, под действиемПредел ползучестикоторого материал деформируется наопределѐнную величину (1%) зазаданное время(105 час), при заданнойтемпературе (800°С)ζ800 100000 - напряжение, под действиемПредел длительнойпрочностиСопротивлениерелаксациикоторого материал разрушится заопределѐнное время (105 ч.), призаданной температуре (800°С)∆ζ800 100000 - падение напряжения заопределѐнное время (105 ч.), призаданной температуре (800°С)Характеристики жаропрочности материаловпосле различныхспособов упрочненияопределяют по нормативному документу«Методическиеуказанияпоопределениюхарактеристикжаропрочности и долговечности металла котлов, турбин итрубопроводов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
