Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 124
Текст из файла (страница 124)
При назначении покрытий необходимо учитывать условия работы деталей (особенно рабочую температуру). Эффективность упрочняющей обработки может быть оценена эксперимен. тально путем измерения остаточных напряжений илн при проведении натурных механических испытаний деталей в эксплуатационных условиях, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Большвнство деталей машин после упрочнения оназывается в условиях сложного напряженного состояния. Наибольший практический интерес представляют напряжения в поверхностных слоях. Эти напряжении имеют, нак правило, наибольшие значения н оказывают существенное влияние на работоспособность деталей. Обычно определяют остаточные напряжения в направлении главных осей. Если деталь является осесимметрнчной, то в поверхностных слоях в общем случае кмеется двухосное напряженное со стоянке (рис.
!3): пе — тангенцналь. ное напряжение; о, — осевое напряжение, Радиальное напряжение и„ на поверхности детали равно нулю. В слоях, блиэних н поверхности, значение и, невелико, н этой составляющей обычно пренебрегают. Осевые и тангенциальные напряже. ння в поверхностных слоях деталей определяют механическими методами, в основном путем последовательного Гмо. 1З. Схема мопрямонного оостооом» Ннлмндрноесхого оаомемтх Технологические методы поаышения долголечности а 31 2Е 1С23 — — 1 п(5) 35+ о Рпс.
14. Сечение Нл» »ыяялепя» петятеч- пыл пяпр»яе»яя стравливания поверхностных слоев с прнзматичесних стержней и котец толщиной 5 — 6 мм, вырезаеыых из детали электронскровым или другим методом. 1)ля оценки эффективности режимов упрочнения деталей часто ограничиваются сравнительными исследованиями осевых остаточных напряжений, оназывающих в большинстве случаев наиболее существенное влияние на работоспособность деталей. Рассмотрим определение осевых остаточных напряжений в призматическом стержне. Предположим, что, за исключением небольших областей у концов стержня, остаточные напряжения постоянны по его длине. Для определения остаточных напряжений будем последовательно удалять слои материала АВС0 [рис. 14), находящиеся в зоне постоянных (па длине) напряжений.
Концевые сечения при этом не удаляются, они размещаются в захватах прибора. Неизвестные напряжения считаем положительными (растягивающими). Онк действуют по граням АВ и С0, поэтому удаление области эквивалентно приложению н этим граням равных, но противоположно направленных напряжений. Предполагаем, что остаточные напряжения действуют в площадках, перпендикулярных к осн стержня. Поэтомч поверхность ВС не должна быть загружена остаточными напряжениями. Определим остаточные напряжения о (а), действующие в стержне на расстоянии и от верхней грани стержня Ряс. 1З. К расчету петятпчныя и»прял»я»Я (рис. 15). В результате удаления слоя материала толщиной а оставшаяся састь стержня деформируется под действием напряжений по плоскостям АВ и 0С.
На расстоянии $ от верхней грани действуют напряжения и Д). Изгибающий момент от напряжений на грань АВ относительно середины высоты стержня (точки О) а М = ~ о (О) ~ — (6+ а) — ~~ Ьдь, о где Ь вЂ” ширина стержня. Если стержень изгибается сосредо. точевными моментами М на конце, то прогиб где 1 — длина стержня; я' — момент инерции поперечного сечения, Ь (Ь вЂ” и)Я 12 Влиянием осевых сил на изгиб пренебрегаем, что не вносит существенной погрешности.
Учитывая равенства (!) и (2), найдем 3!' /(и) = 2Е(„ а Х ~ и (О) ~ —, (Ь Р а) — ~~ Ь Щ. (3) о Перенося величину (6 — а)е в левую часть равенстиа и продиффере1щировав интеграл по верхнему пределу а, получим (Ь вЂ” а) — (а) — 3(6 — и) г'(а) =- е ди Определение остаточных напряжений К=Э' Снетый слой Ряс. )а. Схема орогяба стержня ор» снятия оераяего елоа: о — раетаеоеажжае напряженое; Π— сжимавшее напряжено» + — а (а) (И вЂ” а) . (4) 2 Из уравнения (4) при а = 0 получим формулу для определения остаточных напряжений в наружном слое 4ЕИ' д/ а (0) = — — (0).
(5) 3/е да После дифференцирования по а равен. ства (4) имеем да/ е(/ (Ь вЂ” а) ' — (а) — 6 (И вЂ” а) — (а) + дие да ЗЕ да + б/ (а) = — — — (а). 4Е да Проинтегрировав обе части этого равенства, получим (Л вЂ” а)' — (а) — 4 (И вЂ” а) / (а) + , д/ да + 2 ~ /(5) дй .- Л . — (О) = да о 3(е 4Е = — [а (а) — и (ОЦ. С учетом соотношения (5) найдем, что остаточные напряжения на расстоянии и от верхней грани 4Е д/ о (а) = —, (Л вЂ” а)е — (а)— З(е ~ да о — 4(Ь вЂ” а)/(а)+ 2 ~ /($)аэ . (6) о Из соотношения (6) следует, что для определения остаточных напряжений необходимо знать не только прогиб в данный момент, но и проследить за изменением прогиба по мере увеличения толщины снятого слоя.
Если тол. шина стравливаемого слоя мала н сравнении с толщиной образца (И/а< ч 15), то в соотношении (6) можно пренебречь последним членом и определять остаточные напряжения по равенству х — (а) — 4 (Л вЂ” а) /(а)[. (7) д/ ди При Л/а л 50 можно сохранить толь.
ко первый член: 4Е д/ и (а) = — (Л вЂ” а)е — (а). (8) 3!э ' да Формулы (7) и (8) часто используют прн расчетах остаточных напряжений (обычно Л = 4ч б мм, а = ОИ вЂ”.0,3мм). При вычислениях по формулам (6)— (8) необходимо учитывать правило знаков. Если значение а (и) оказывается положительным, то в слое действуют растягиваюшие остаточные напряжения. Прогиб / считают положнтель. ным, если он направлен в сторону снятого слоя (рис. !5). Нэ прантике ост .очные напрнжения определяют с поеч щью специальных приборов.
На рис, 17 показана схема прибора, который позволяет индукционным преобразог отелем и самописцем 2 типа БВ-662 непрерывно записывать прогиб / от времени прн сгравлн. ванин поверхностных слоев образы 3. Технологические жвглсбы повыисвнил долговечносгли Рас. !?. Скема установки Лаа оореяеаеаиа естатоеама аасраженаа Поверхности, ие подвергающиеся травлению, покрывают воском.
Образец закрепляют в держателе 4 с помощью тонких (упругих) пластинон 1, которые не препчтствуют повороту его концевых сеченчй. Прогиб образца через наконечниь и рычаг б передается на преобра: ..этель Д Для обеспечегч — равномерного травления электролы геремешивакгг. Скорость травленн образца определяют с помощью взвешивания образца до и после окончанчя травления. Обычно скорости травления составляют !в 5 мхи)мин. В зависимости от состава электролита напряжение на электродах колеблется в пределах 20 — 30 В, плотное?ь тока 10 †!3 А/да»а.
Температура элен тролита 20 в 60 'С. Электролит для тоавления образцов из углероднсты » сталей включает 80% фосфорной кяслоты (Н,РО,), 15айо серной кислоты (На50е) й бойе хромового ангидрида. Для жаропрочных сплавов на никелевой основе используют электролит, содержащий 45о6 НэРОе, 45% На5Ое и !0% воды. Для титайовых сплавов используют электролит.
включающий 50% азотной кислоты (НМОа), 1О'.~о плавиковой кислоты (НР) и 40% водьь Особое внимание необходимо удела?ь вырезанию образца, чтобы избежать наведения дополнительных остаточных напряжений. Для этого часто приме- няют элеитроискроэой метод, а также резку узким шлифовальным кругом с малой подачей и обильным ахлажде.
иием эмульсией. Отметим неко?орые особенности обра- ботки результатов. Во многих практи- ческих задачах остаточные напряжения значительно изменяются в пределах поверхностных слоев (при толщине до 0,3 мм). В этом случае для получения надлежащей точности требуется после- довательное удаление очень тонких слоев (травление с малой скоростью).
Важным является достаточно точное вычисление величин, входящих в фор- мулы (б) — (8). Непосредственно из эксперимента получают графическую зависимость г(Г), которая в условиях равномерного травления эквивалентна зависимости ! (а). Требуется определить значения производной этой функпии и интервала в расчетных сечения». С математнче- сной точки зреняя это известная зш!ача теории приближенных вычисле- ний.
Для более точного вычисления произ- водной крив~ю заменяют парабозой, проходящей через три заданные точни (рис. !8) с координатами а, ? (! „; ап )м иге?, (?„Уравнение параболы в этом случае имеет зид (а — а!) (а — а»аз) 1(а) — )! г (а; „ — аг) (аг, — а,„,) +г! (а — а1,) (и — а, „,) (а! — а;,) (а! — а!+») (а — аг,) (а — а!) + г!. (а?щ — а! ,! (ис+, — сй Уравнение производной с(г' (а) 2а — а! — а;+з — = !'1-» — + с(а (а; ? — а!) (а;, — а;,) 2а — а! с — аг„, +!? (а! — а! ?) (аг — ас„) + ) 2а — аг,— а! (асщ — а! ь) (асы — и,) Постановка задач «мхничккой диаанослгиии го Глава 55 ОСИОВЬ[ ТЕОРИИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ а аз, а! а(ег а Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
