Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Эпюры нормальных иайряжений иа контуре отверстия ае, а также напряжений и„ и пр в сечениях Оу и Ох, вычислен- ные с учетом остаточных напряжений от первого этапа нагруження, показаны штриховыми линиями. В результате второго этапа нагружения воны пластичности возникли вблизи точек А и В. Глубина проник.
иовения этих зон оказалась меньшей, чем при простом нагружении. Предварительное нагружение до появления упругопластических деформаций н последующая разгрузка увеличивают упругий диапазон иагружеиия деталей и снижают коэффициент концектрации напряжений. Этот эффект лежит в основе одного из способов упрочнения деталей машин (например, предварительное растяжение болтов). КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ Примозубые цилиндрические передачи. При расчете на изгиб зубьев цилиндрических эвольвеятных передач вместо теоретического коэффициента концентрации напряжений используют коэффкциент Ур, учитываюгцнй форму зуба и равный значению максимальных контурных напряжений пе от окруж- 222 Концентрация напряжений и деФормаций (~П2Г!ТТ! Т.:К)2! ! Рис. 21.
Распределение конзуряык напр»- менма (а Мна) а зубе зубчасосо колеса (с — 40, т = 1, а 20'), нарезанное» долбяком (с, = 10, и, 0,042) ной силы ! Н(м, приложенной к вершине зуба с модулем т = 1 (см. гл. 11). Типичная сеточгая разметка области зуба прн рас 1ете вариационно-разност ус Ус !з с) Рис 24 Распределение напра»сима (в Мна) в зубьяк колес (» = 40, ш = 1), нареааняык доабявом прн различны» смешемняк! и — .с = — 1,0; б — л = — 0,5. е — л О. с — л = О,б, д - .с =- 1,0, с — л = 1,5 1! !З 11 !а П и Пз 1 Рис 12 Зависимосс» УР от л для зубьев колес, иарезаннык новым (криваа 1.:, = 10, а, = О,О42), пр дел ио изношсняым (ерчвая З, О,З) долбезамн и ерезой (кривая 2) 1,1 !З Р! О 11 !д !1 Рис. 23, Зависимости Ур ос и дл» з)бьса колес, иарезаииык новым (кривая 1, с, = (О, к, = 0,042), предельно изношенным (кривая 3, — — О,З) долбякани н Ерсаоа (йрнва» 2) ным методом я изменение контурных напряжений вдоль сжатой н растянутой сторон показаны на рис.
21. Контурные напряжения достигают наи. большего аначеник в некоторщл (опас. ном) сеченвн зуба в областв переходной крввой. Графики (рвс. 22 — 25) длч определеннч значений Ур н аа дополняют интервал гл. 1!. Прн нарезанив зубьев долбяком значения Ур зависят от чиста зубьев колеса 2 (рис. 22), а также от числа зубьев Холбяка ее ь и в болыпсй степени пт козффнпиента смещения дол. бяка хш характеризующего степень его износа. Наиболее существенное влияние иа велвчину 1'р оказывает смещение внструмента х (рнс.
23). При увеличении числа зубьев долбяка уменьшается релиус п рокадной кривой Концентрация напряжений а элементах конструкций 523 а) Рнс. ьз, Распределенпе непременна (е мПз) з зубеек бее педнутреннп (и) и с педнугреппен (б) Рпс. тз. Рзспределепне напрнненнй (з м па) е зубе «рапееагз колеса з/ (К ап =.
(+ 2у 1у р Последнее связано с изменением ширины зуба в наиболее нагруженном сечении, радиуса переходной кривой и угла давления б (рис. 24). При производстве высоконапряжениых зубчатых передач со шлифуемыми зубьями широкое применение получили колеса с поднутренной ножкой зуба. При этом переходную поверхность зуба не шлифуют и, следовательно, исключают прижоги, растягивающие остаточные напряжения и другие неблагоприятные последствия от шлифования.
Глубина подвутрения Ле (рис. 25, б) нлияет на наибольшие кон. турные напряжения. На практике необходимо стремиться к меньшему поднутрению. Зубья храповых колес. Иа рис 26 показаны профиль зуба храпового колеса и эпюры контурных напряжений (цифры на эпюрах показывают значения напряжений в МПа), полученные методом фотоупругости при силе Р = = 22,4 Н, приложенной к вершине зуба. Размеры модели из эпоксидной смолы шаг зубьев ! = 45 мм; теоретическая высота профиля (, = 23,4 мм; притупление зуба се = 4 мм; передний угол профиля зуба а) = )О', половина угла профиля зуба а =- 26') радиус галгелир =. 2 мм; толщина 5 = 3,6 мм. Наибольшие напряжения действуют вблизи точки сопряжения радиуса участка галтели с прямолинейной рабочей гранью.
Теоретический коэффициент нонцентрации напряжений в зубьях храповых колес а где у = и — — — коэффициент влияя ния угла профиля; ! = ! — се — глу(й аг'2 бина выреза; К = — коэффисоа а, цнент. Номинальные напряжения в зубьнх вычисляют по известной формуле для изгиба бруса постоянной ширины 6Р! ном '= Ь.се Замковые соединения лопаток.
Для закрепления рабочих лопаток в дискак осевых компрессоров, паровых и газовых турбин используют замки различных конструкций (елочный замок, типа ласточкин хвост и т. и.). Замки в турбинах расютают в слпж. иык силовых и темперьт)рных условиях. Центробежные силн и изгибающие моменты от центробежных н газовых сил вызывают достаточно высокие осевые номинальные напряжения во впадине первого зубца ПОО— )50 5(Па).
При этих напряжениях и достаточно высоких температурах (до 700 сС) уже в начальный момент времени в зонах концентрации напряме- Концентрация напряжений и йефорчтцнй У Ее Нйжсо »5 Рис. тт. Расин»Я»л»ии» ииичримеииа 1» мпи) и»л»»иим »лиле и т»л»ииил илас»ичиасти и иал»тчести ний появляются упругопластические, а затем н деформации ползучсстн материалов дисков и лопаток. Разрушение соединений происходит в зонах концентрации напряжений и деформаций. На рис. 27 показано распределение напряжений во впадинах елочного хвостовика лопатки при температуре 700'С, штриховые линии соответствуют Г' = 0 ч и сплошные линии — Г = = 100 ч Грасчет выполнен методом конечных элементов).
Материал лопатки — сплав ХН70ВМТЮ. В качестве расчетной принята нагрузка н корне лопатки от центробежных сил, которая равномерно распределена между зубцами н вдоль зубцов. Иэ рис. 27 следует, что наибольшие контурные напряжения действуют вблизи перехода от рздиусного участка впадины к прямолинейной рабочей грани первого зуба.
При нагреве хностовика ло 700 'С в начальный момент времени ГГ = 0 ч) возникают аебольшне упругопластические деформации, хотя номинальные напряжения растяжения в сечении впадины первого зуба составляют и„ .= = 145 МГ)а н соответствуют типичному Концентрация папуяясений а элементах конструкций бд 75 „б тцнп ФО ч,5 г,5 о,г 0,3 00 гмм РИС. 2Х, ЗЕВИСИЫВСте ас Ет Г РЛ ЕЛаы нога замка Рис. 22.
Рвсиредслеиие ивирвиеииа !в Мне! в сеедииеиии типе ласточкин хвост уровню средних напряжений для многик турбинных лопаток Со временем происходит развитие деформаций ползучести (зона этих деформаций через 100 ч рабо!ы заштрихована на рис. 27, цифры указывают наибольшую глубину распространения деформаций ползу- чести) Наибольшие напряжения во впадине при этом существенно снижаются н смегцаются в глубь тела. Теоретический н эффициент концентрации напряже и .й также снижается от ап Π— 3,5 (при б = 0 ч) до аи боо — 3, а коэффициент концентрации деформаций возРастает на 1Овй и достигает ае бо,! = =- 3,8, это значение соответствует наибольшев глубине неупругой зоны, равной 0,05 мм.
Прн увеличении нагрузки до и„= 290 МПа происходит сущест. венное рэзвитие зон пластичности (на Иидексы 0 в ~00 соответствуют Г =-. 0 и !ОО е; рвсчет выпвлиси пв теевии стлреиии с испалезвввивеи иевхроииых кривых пвлвучести, виеееив» ио вычислены вв отношению к о, глубину 0,27 мч при ! = 0 ч) н ползу- чести (иа глубину 0,3! мм через 100 ч работы). Существенно, что значительное увеличение сх' ! наблюдаетсн лишь в первые часы работы турбины.
В дальнейшем изменении а' х незначительны, и длительная прочность ьамкового соединения лопаток и дисков турбин при г = 50 ч будет в болыпей степени зависеть от характеристик длительной прочности материала, чем от копиек!рации деформаций. Существенное снижение коэффициентов концентрации напряжений н деформаций в елочных зечках можно получить за счет увеличения радиусов скругления впадин зубцов (рис. 281.
Однако при унеличеннн радиусов округления сокращается перекрытне зубцов лопатки и диска к возрисгают контактные давления. !!Оследнее может ускорить развитие деформаций ползу. чести в зубцах. В соединениях лопаток и дисков осевых компрессорон распространены Концентрация напряжений и деформаций 526 В бУ лУ УУ б,вв Уб 77 Уб У,У УУ УХ 7,7 УВ РЫ УХ У? УУ УУ УУ Уб УУ Убшб бУ Рис. зл.
зависимости а от основных пврзмстров дли т-обрвзното квостовиквз Л вЂ” РУО = 0,0З, б — РУО = 0,070: З вЂ” РУО = О, П С вЂ” РУО = О.з замки типа ласточкин хвост (рис, 29) в. Наиболее нагруженными оказываются перемычки в дисках (между соседними паэамн). При угле раствора паза 45' контактные давления и коэффициент концентрации напряжений снижаются. Однако в этом случае уменьшаегся перемычка между пазами и меньшее число лопаток может быть размещено на ободе диска, В ряде конструкций для соединения или взаимного направления деталей используют Т-образные хвостовики, в которых также наблюдается высокая концентрация напряжений. Значения теоретических коэффициентов концентрации напряжений ио при расчете Росист неприменна выполнен ввризппонно-ревностным методом с испол зовзнием сетки. покзззнноа нз рисунке таких хвостовиков (или деталей) можно определить по рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
