Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 113
Текст из файла (страница 113)
ным свойствам титана. Применяют различные покрытия (хромчрование, полимерные покрытия) для ослабленна коррозиоиного воздействия. В прессовых, фланцевых, замковых и других соединениях, асущесталяе. мых с помощью пасадон с натягам пра воздействии переменных напряжений, возникают микросмешения (порядка 0,0025 мм), приводящие к разрушению поверхностного слоя. В зоне нонтакта протекают не толъка процессы механического изнашивания, но и фкзрко. химические процессы (окисления и др ).
Усталостные разрушения образуются при низких переменных напряжениях (20 — 80 МПа), .(то свидетельствует о значительном влиянии фреттьнгкаррозни (коррозии тренья). При наличии фретгинг-коррозии Кипр = = 0,4 †: О,б — для прессовых соединений деталей из среднеуглеродистых легированных сталей. Лля уменьшения влияния фреттинг. коррозии увеличивают твердость кои. тактирующих поверхностей, применяют поверхностный наклеп. ч также мягкие покрытия (омедненне, сере. брение, полимерные пленки). Коэффициенты К(к) и К(а) равны отношениям пределов выносливости деталей при упрочняющей технологии и деталей, изготовленных беэ ее применения.
Основные методы упрочиения: пластическое деформироаание (наклеп) с помощью обдувки дробью, обкатки роликами и т. п. (рис. 8, К(к) = 1,3 ' 2,2; К(О) = 1,1 †: 1,4), химико-термическая обработка (цементация, азатнрование. цианнрова. нне и т. д.). Обычно К(к) =. 1,3 —:2,5; 562 Рпсчеш нп Рсшплосгль 7,4 'АР ),г 64 66 (6 Кб Рнс. з. Иемепеппе коеейпцпепте К о от и е гелтелпх абреецое пе стелы 45ХИ (и = 13 ее мпо), подпергпутых драбеструйной обработке: à — ресход дробп О =- 10 кг!мпп прп частоте ерещепнк рошфоре мешпцы е Р = 3000 мпп-'. 2 — прл О = 20 кг1мпн, и = 2!00 мнп-' Р специальная термическая обработка (нагрев до умеренных температур и быстрое охлаждение поверхности для создания сжимающих остаточных на.
пряжениА); обычно К~,"1= 1,6 —: 25, Кю1= 1,2 —: 1,5. Эффект пластического деформирования сказывается в большей степени иа деталях из материалов повышенной прочности (твердости) и при наличии концентрации напряжениА. При химико-термической обработке создается высокая твердость поверхностного ° слоя, что повышает его износостойкость. В результате физико-хим сческих процессов в поверхностных слоях создаются также остаточные напряжения сжатия. Закалка токами высокой частоты увеличивает прочность поверхностных слоев благодаря остаточным напряжениям, возникающим в детали после быстрого ее охлаждения.
Значения коэффициентов К, в значительной степени зависят от режимов обработки деталей. Более подробно влияние технологии иа прочность см. гл. 34. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ВЫНОСЛИВОСТИ ДЕТАЛЕЙ Экспериментальное определение. Наиболее точным способом определения предела выносливости детали является экспериментальное исследование в условиях, наиболее полно имитирующих реальные условия рабаты. Испытания проводят с помощью универсальных или специальных машин для испытания на усталость. Среди универсальных машин большое распространение получилн электродинамическне возбудители вибра- циА, позволяющие создать переменные напряжения с частотой от 50 до 1О 000 Гц. Для определения предела выносливости испытывают 6 — 20 образцов.
При необходимости получения статистических оценок число испытуемых деталей увеличивают до несколь. ких десятков. Методика экспериментальных исследований сопротивления усталости изложена в работах (2, 4). Однако экспериментальное исследование натурных элементов (крупногабаритные детали и другие изделия, изготовляемые в небольшом количестве) не всегда возможно и целесообразно.
В таких случаях проводят испытании образцов, имитирующих напряженное состояние в опасных зонах детали с наибольшим приближением по источникам концентрации напряжений, абсолютным размерам, технологии, покрытиям, температуре, среде и т.п. Расчетно-экспериментальное определение, Расчет пределов выносливо. сти основывается на системе экспериментальных данных, полученных с помощью испытания образцов. Предел выносливости материала опрелеляют испытаниями стандартных гладких образцов диаметром 40 (обычно бе = 7 —:1О мм).
Образец иаготовляют по определенной технологии, включаю- щеА термообработку, и с определенным качеством поверхности, которое принимают как базовое в дальнейшей системе оценок. Образец подвергают испытаниям на выносливость при определенном напряженном состоянии (например, при переменном изгибе или кручении). Последующие зксперимеи- Определение пределов выносливости деталей 563 (а 1)в (а->к) в 'а-(н)в = а->в а1 (а 1)в К(о> в =- а,—— Ков (35) илн (а >н)в Х (а,н),г = а, а> (а-1н)В К(н> ('1-1н)в О (Зб) где Кв = = — коэффициент влияния (о> (а-1)в а, абсолютных размеров поперечного сечения гладких образцов; (37) К„в = — эффективный коэф(а,)в (а-ъ)в фициент концентраций напряжений лля образцов диаметром й; (38) К((н> =..
' '" в — коэффициент влия(а ш)в (а-(н)в е ния абсолютных размеров поперечного сечения образцов с концентрацией напряжений; (39) К( > = — эффективный коэф. о а, (а-1н)ве фицнеит концентрнпнн напряжений для стандартных образцов диамет. Ром "е. (40) В первом способе маспггабиый эф. фект учитывают по гладним образцам, а эффентччный коэффициент концентрации определяют при основной размерности детали.
Во втором случае величину К"' устанавливают иа об. разцах малого (стандартного) диаметра, а масштабный фактор — на обраацах с концентрацией напряжений, ты проводят при том же виде напра. женного состояния. Предел выносливости детали (а„,„)в с характерным размером (дивмегром) й и коипентрапней напряжений можно определить с помощью оценки влияния каждого фактора в отдельности. Это можно сделать двумя способами: Можно сразу учесть концентрацию напряжений н масштабный эффект: (а ,н)й а , (а ш)в = а, = = , (4() а, к,,' где (а-1н)в эффентивный коэффициечт концентра. ции (относительно стандартного, гладкого образца>. Сопоставляя равенства (4!), (35), (36), находим а-1к (а-1н)в а >Л = а, а, а „, (а-гн) вп (а 1н)в ()(н> а а,—, пх (44) Кн (а-гн)вп =а,—— К(Н (а,„>в О где ()(н> (а-1н>вп (4.1> ° г (а-1н)в коэффициент состояния поверхности длч образца с конпентрацней напряжений размером й.
Если ввести общий эффективный коэффиц»ент концентрации напряжений, учитывающий сразу концентрацию иапрнжений, мас>птабный эффект и состояние поверхности, к„ л ()(н> а 1 а а, а, к (46) о Кв Ко К = и = — †. (43) св К(о> К(н> ' л Выбор расчетной формулы (35) нлн (Зб) зависит от имеющихгя значений коэффициентов Ке я Кв. Прн расчет. ном определении предела выносливости следует также учесть влияние поверхностного слоя. Предел выносливости летали а >л с помощью опенки влияния отдель.
иых фэкторов мон но определить также различными способами, Если влияние ночцентрапии напряжений и масштаб. ного эффекта известно, то Расчет ла усталость Величина Ке определяется при мал турных испытаниях. При расчетнозкспернментальном определении предела выносливости осяовлоА зависимостью является следующая: а,д —.а, —. (47) Кеь'е Взаимосвязанное определение коэффициентов К , Ке, ()е указывалось ранее; ро = К»КнерКь УСЛОВИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ Простое (одиокомпонеитиое) напряженное состояние. Рассмотр»м изгиб гладкого вала при действии геремен. ных и постоянных нормальных напряжения.
Пусть в опасной точке наиболее нагруженного поперечного сечения ледствуют переменное ах и постоянное ат напряжения. Принимая линеАную зависимость (13), прел. ставим условие сопротивления в виде ад+ фоат = а,, (48) где ф„— коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений, характериэующип влияние настоян. ных нормальных напряжений. Если ввести понятие эквивалентного переменного напряжения азкв = аь + фоат. (49) то условие сопротивления усталости будет азиз=а м (50) Прн наличии концентрации напра. женнб и лр» учете масштабного и поверхностного факторов их действие, как показали экспериментальные ис.
следования, следует отнести только к переменной составляющей цикла. Тогда условие сопротивления приоб. ретает вил ах — + фоат = а,. (5!) к К45 Эквивалентное переменное налряже. ние при лали~ни концентрации иа- пряжениА Ка аь„з = а„— -)- ф„ат. (52) Ке()а Часто условие сопротивления усталости детали удобно записать в другой форме: ад +Фе ат = а-гд, (53) где фе = фе — коэффициент Каре Ка влияния постоянных напряжений для детали; а,д — — а х — — предел Кере К, выносливости детали. В равенстве (53) величины ах и ат представляют собой номинальные на. пряжечия в опасной точке летали.
Лля условия (5о) эквивалентное напряжение а,„= ах+ фь ат (54) к Пря действии касательных напря- жениА условие сопротивления уста. ласти имеет вид тх ч фттт =- т-м (55) где т, — предел выносливости лрн кручении; фт — коэффициент чувствительности к асимметрии цикла касательных капри»ген»А. Лля деталеА с учетом концентрации иапряжениА, состояния поверхности и масштабного фактора Кт г„— -(- ф,т,„=- т, (55) Катит или те+ фт тт.= т-1д (5Т) Сложное (миогокомпонеитиое) напряженное .состоииие, Рассмотрим сначала деАствие переменных напряже- ниА, изменяющихся по симметричному циклу (постоянное напряжение отсутствует). На основании экспериментальных ис- следованиА для обычных конструкционных материалов можно принять следующее условие сопротивления ус.
талости: аьнв =аз„= — У'(а „вЂ” а„)'+'" х х + (аех аса) + (ага ахх) + + 8 (т,',„, + т~+ т'„,) = ' ы (58) Условия солротиэленил роналссти 565 где а с — ннтенснвиость переменных напряжений. Для случая переменного нэгнба н кручеиня вала ахх = а„; оух — — 0; а, = 0; тхуа = тх1 тусе = О тххх = О (59) н условне (58) будет нметь внд 1/ а' + Зт' = о,. (60) Поэтому можно эапнсать следующую завнснмость пределов выносливостн прн крученнн н растяженнн.сжатнн (нэгнбе): 1 т 1 = = а г = 0,57о ы (61) 1/3 Рто значенне хорошо полтверждается экспернментально для ыногнх пластнчных материалов. Если велнчнна т х отличается от указанного вязче. ння, то можно ввестн корректнрованные двухпараметрнческне условна сопротнвлення усталости в анде 1// ох + (=') тх = о .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
