Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 68
Текст из файла (страница 68)
иая) рабочая частота вращения диска. Запас по разрушающей частоте вращения может быть выражен через угловые скорости' шраар йа = еэ Запас по мерндиональкому сечен и ю. Приприближеииом определении разрушающих оборотов исходят из предложения, что в момент разрушения во всех точках диска ав (и) = а (г), .е. окружное напряжение равно преелу прочности материала иа данном аднусе. Разрушение происходит по ндиональиому сечению. еличнна о в общем случае нзмеиется по радиусу вследствие иеравионого распределения температуры.
иачеаие Ла может быть найдено йга рассмотрения условия равновесна Рис. 24. К опрекезеиию запаса прочности по разрушающей частоте аращени» половины диска в момент, непосред. ственно предшествующий раарушенню (рис. 54), В этот момент радиальное напряжение на ободе я2 разр ОГЬ =- "гь З где п„ь — радиальное напряжение иа ободе при расчетной угловой скорости. Напряжениями иа внутреннем контуре (г = а) можно пренебречь, так как давление иапрегсовки, если оио н было в рабочих условиях, к моменту разрушения исчезнет совсем из-за боль. ших радиальных перемещений ступицы диска, е(ентробежная сила собственно масс диена выражается для половины диска следующим равенством: 2рыр,зр( Ь где и' =- ! Райс(г — момент инерции поз ловииы меридиоиального сечения диска относительно оси вращеикя.
Проектируя асе силы иа вертикальное направление, найдем ш~2 =- 2 ~ о Л дг, а Расчет деталей турбомашин 316 откуда запас где (167) э'» = ~ Лгяйг. г Ь й ) оэдйг ,/ й., =- — """ =- 1' ы агьб)эь+рыЧ ' (164) Если величина оэ одинакова для всех радиусов, то ь Ь о Дйг=-и ~ййг=а Р, а а где Р— площадь половины меридио. нального сечения диска. В этом случае й = ) э „ .
165 Иэ формулы (165) следует, что для увеличения прочности диска ладо увеличивать толщину в области ступицы диска, так каи прн этом момент инерции возрастает медленнее, чем площадь сеченая. Для дискон, работающих при повышенных температурах, под оэ следует понимать предел длительной прочности материала (при заданном ресурсе работы) — и„. Запас по цилиндрическому сечению. Кромеразрыва / ) аз (г) )2 ыразр Ггээ (г*) Расчет и ро водят дл я разл ичны х радиусов г» и для оценки прочности принимают минимальное аначение Ав». Если на рассматриваемом радиусе отверстий не имеется, то в Формуле (166] полагают д = О.
Формулу (166) применяют при г' ) а; при г' = а следует считать йэя (а) йзэ' так нак цклиндрическая поверхность радиуса а свободна от напряжений, Обычно мияимачьный запас по цилиндрическому сечению полччается в под. ободной части полотна диска. по меридианальному сечению возможн разрушение по цилиндрической поверх. ности и частично в меридианальная плоскости. Такому разрушению способствуют отверстия в полотне диска или местное утоненне. Рассмотрим предельное равновесие при разрушении по цилиндрическом) сечению радиуса г» (рис. 55) .
Допустим для общности, что на этом радиусе находятся центры отверстий диаметра й, По всей поверхности разрушения действующие напряженая считаем рав. нымя пределу прочности материала Рзссматризан равновесие сил в вертикальном направлении, можно запи. сать Ь = 2 ) аэййг+ г» )' "' 1 -1- 2оз (г») г»)2») 1 — — 1, (165! 2пг / ' Из условия равновесия получаю гй (г) й.+.,(") Д"» ~1 — — 1 2лг» Г (166 о„ьбнь+ рьэ,)» (г') Предварительная оценка прочности диена. Такую оценку проводят иа основании определения запаса по разру ша»ицей частоте вращения.
Длч ч озлетэврятельяо ряч тя» 2чях дискон эяпэс по разрюпяг чтя!э чястот. зращечяя (разрушение по меряя каленому сечегию) йвэ = 1 4-: 1,6. Миггимальное значение запаса по разрушающей частоте вращения пря разрушении по цилиндрическому сеченио Дэя — — 135 —;1,6, Прн экспсримепталь»ом опрецек 2 " запасов прочности прн условиях, близ 3!9 Запасы прочности диска г с Еззд г оз!с! = ба(с) Рпс. 65. К еггределенпю ззпесв прпчнестн пп разрущающеа частоте вращения прн рвз- рущепнн пз Ннлннарнчесвену сеченню где одл — предел длительной прочности, зависящий от температуры в длительности; оюз„ вЂ” нанбольпгсе напрьжение (радиальное нли окружное) на данном радиусе. Пап! ажение ощзк определяют с учетом температурных напряжений н напряженн н й изгиба.
Запас прочности должен быть йы . ь 1ль При работе на различных режимах определиюг эквивалентный запас прочности. Определение напряжений а дш клх рассмотрено далее. 1 1 (гг „)ызив (йв )"'з ! + '''+ ( з )~ з (109) ких к рабочим, долм.но быть lг л > 1,2 †: 1,3. Частота вращения в момент разрушения должна быть на 20 — 30зй больше максимальной частоты вращения диска в рабочих условиях. Расчетные зная~пня йпг и Авз обычно превышают экспериментальные значе. ния на Ь вЂ” 10егз. При действии высоких температур под оз [г) понимают предел длительной прочности одл (г, Т, Г), соответствующий определенной температуре Т и длительности нагружения 1.
При определении запаса по разрушающей частоте вращения температурные напряжения не учнтываюг. Влияние температуры сказывается на пределе длительной прочности При работе диска на различных режимах с температурой и длительностью Тг определяют эквивалентный запас по разрушающей частоте вращения (см.
гл. 2). Следует, однако, учесть, что запасы по напряжениям соответствуют квадратам запасов по разрушающей частоте вращения и поэтому эквивалентный запас по разрушающей частоте вращения пря работе на л ремсимах где тг, ..., шп — показатели в степенных зависимостях длительной прочности при различных ре,иимах. Если, как обычно, режим 1 соответствует режиму с наименьшим запасом длительной прочности по р, эрушаюшей частоте вращения, то прчннмаэуг гггзкв = лгг. По формуле (1б9) определяют эквивалентные запасы прочности при разрушении по мернднональному йвгзнв и по цилиндрическому йвз зиз сече- виям.
Обычно .гля дисков с центральным отверстием определяющим является запас йвг, для дисков с тонкой подободной частью — запас й„,. Для более полной оденки прочности диска вычисляют местные запасы прочности по напряжениям охп 1Т, !) 'ггп = гу\пзз 320 Расчет деталей турбомашин Для дисков транспортных машин или установок с большим числом нагружений следует определять запас по цинлической долговечности д!» йн = — > й/ где /ч* — число циклов нагружения до разрушения; д/ — число циклов натруженна в процессе эксплуатации. Для удовлетворнтельно работающих дисков расчетный запас долговечности При экспериментальном определении запаса по долговечности с помощью циклических испытаний в составе изделия нлн в разгонной камере йн) 3.
Для расчетного определения запаса по долговечности определяют размах деформации в каждом цикле нагружения (от запуска до астапова). Максимальная деформация материала диска (с учетом концентрации деформаций) связана с чисчом цяхлов до раэрупэе. ния й!» зависимостью е = ((п — ) ' (Л~') — + 1 тоэ ° ое 1 — ф) + - '5одл (йг ) — о,зэ Е где ф — пластичность материала (поперечное су кение образца при разрушении, обычно ф = 0,2 —:0,4); одл, Š— предел длительной прочнсч.ти и модуль упругости материала. Прн работе материала в упруго- пластической области е = енэгр Еосг гле в„э„р — д~формация при нагруже.
нии; воет — остаточная деформация диска после останова. При числе циклов нагружений л/» < < 10э основное значение имеет первый член и приближенно )п ! // » !/о.э Циклическая долговечность диска зависит от пластичности материала Ее — Р Ф= Рр где Р— площадь сечения образца в шейке в момент разрыва, Ре — первоначальная плошадь сечения образца Величина ф при работе материала при высокой температуре уменьшается обычно на 20--50»й после наработки нескольких тысяч часов, что следует учитывать при назначении ресурса диска. Практические рекомендации.
При вы. боре материала диска следует учиты. вать характеристики прочности и плас. тичности материала. Параметры проч. ности материала (пределы прочности, текучести, длительной прочности и ползучестн) являются расчетными характеристиками и должны обеспечи вать рекомендуемые значения запасов прочности. Параметры прочности и пластнч. ности должны контролироваться с помощью образцов, вырезанных из поко. вок (из ободной и ступичной части] илл другими методами коьтроля (пе. рнодической раэреэкой и т.
п.). Параметры пластичности (удлинение при разрыве б, поперечное сужение ф, ударная вязкость а„) должны обеспе. чивать работоспособкость материала при цихличесхих нагруженнях в условиях концентрации напряжений (отверстия, галтели, замковые и переходные части и т. и ). Рекомендуется применять для дисков материалы с величинами 6 ) 12»ю ф > 205е) а„> 50 Дж/смэ. ПРи 6 < < бею ф < 8»хе, аь < 20 Дж'смэ прак. тически трудно обеспечить работоспо. сгбносгь дисков.
Исключение в ряде случаев составляют литые диски малых диаметров (<300 мм), при использовании которых применяют сп.чошной контроль разгон- ными испытаниями на (1,05 —:1,1)л~ч»х Диски, преднаэааченные для боль. ших ресурсов, не должны иметь значительных концентраторов напри кений (резьбы, надрезов и др.), а края отверстий и замковых пазов должны обладать достаточными радиусами закруглений. Качество поверхности должно быть высоким, рекомендуется использова. ние упрочияющей технологии (иаклеп дробью и другие способы обработки). Пример. Размеры диска даны иа рис. 56.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
