2152

Таблица 4 . 1

Результаты усталостных испытаний, балки группы 1

41

Таблица 4 . 5

Расчёт коэффициентов линий регрессии для прокатных балок

42

Принимая во внимание, что в половине случаев, не попадающих в полосу тройного рассеяния, выдерживают большее, чем заданное, число циклов.

Недопущение превышения значения предела выносливости

менее 99,86 % балок выдержат заданное число циклов прокатываний колёс кранов.

Результаты обработки, полученные усталостными испытаниями, приведены в табл. 4.1...4.5.

Линии регрессии и пределы тройных отклонений для симметричных и, аналогично, для отнулёвых колебаний сдвигающих напряжений приведены на рис. 4.2…4.9.

Выносливость балок разных групп легко оценить, взглянув на рисунки, на которых представлены линии регрессии с учётом тройных отклонений – для отнулёвых (рис. 4.10) и симметричных (рис. 4.11) колебаний.

Рис. 4.2. Линия регрессий для отнулёвых колебаний в балках первой группы (по данным К.К. Нежданова, сварные)

43

что опытные балки всегда делаются более тщательно, в то время как в реальных цехах можно встретить непровары, подрезы, шлаковые включения, неровности, наплывы и прочие дефекты швов. Корреляция значений в данной группе наиболее низка (0,801), что указывает на большой разброс качества применяемых балок, достоверность результатов в этой группе, тем не менее, вполне достаточна (12,8>4).

Четвёртая группа – балки, выполненные из прокатных профилей,

показали наивысшую выносливость – до двух раз выше по сравнению с испытанием крупных моделей сварных балок с применением автоматической сварки и в три…пять раз выше по сравнению с балками, применяемыми в реальных цехах с кранами тяжёлого, интенсивного режима работы.

Полученные значения являются рассчитанными пределами выносливости для сварных и прокатных балок по результатам испытаний различных авторов. Гарантировать выносливость с вероятностью 99,86 % [50, 51] для заданного числа циклов можно только удерживая величину циклов колебаний сдвигающих напряжений меньше рассчитанного предела.

Таким образом, сравнение результатов испытаний подтверждает высо-

кую выносливость балок с поясами из прокатных тавров. Используя рельс, как макрорегулятор (прил. 1) следует регулировать выносливость балок. Сварные балки из трёх листов не обеспечивают достаточную выносливость подрельсовой зоны даже с применением наиболее мощных из прокатываемых крановых рельсов ГОСТ 4121–62* (КР-140), что также доказывает абсолютную необходимость замены сварных балок балками с прокатными таврами или уголками в подрельсовой зоне максимальных колебаний циклических локальных напряжений.

В балках с поясами из тавров сварной шов удалён вниз на значительное расстояние от зоны контакта рельса с поясом балки. Поэтому амплитуды колебания локальных напряжений в сварном шве значительно снижены, что минимизирует опасность возникновения в шве усталостных трещин.

Обработка экспериментальных результатов и построение графиков производилось с помощью специально разработанной программы. В данной программе расчёт производится следующим образом: сначала, в цикле,

рассчитываются суммы ln i 2 , ln i , ln Ni , ln Ni 2 , затем вычисляют-

коэффициентов aτ, bτ, r, mr , lnτ, ln N , lnτln N .

Таким образом, с достаточной достоверностью, получим для первой группы испытаний численные регрессионные зависимости пределов сдвигающих напряжений для симметричных:

49

eln 46,583 0,260 ln N 3 0,0868 e3,581 0,260ln N

и, аналогично, для отнулёвых циклов колебаний сдвигающих напряжений:

Подставляя значение 6 миллионов циклов в формулы (7) и (9) (а также в аналогичные формулы для остальных групп исследований), получаем ожидаемые пределы выносливости для симметричных и отнулёвых циклов сдвигающих напряжений (табл. 4.6).

Таблица 4 . 6 Пределы выносливости для различных групп испытаний при 6 млн циклов

прокатываний колёс кранов, МПа

Основываясь на значениях экспериментальных результатов, для балок группы 1 построена диаграмма пределов выносливости по следующему алгоритму:

1.Проведём ось абсцисс, обозначим её как «средние сдвигающие напряжения цикла» locm .

2.Проведём ось ординат, обозначим её как «экстремумы циклов

сдвигов» locэкстр .

3. Проведём линию средних напряжений циклов колебаний – через начало координат, под углом 45о. Эта линия не может выйти за пределы расчётного сопротивления стали срезу, поэтому она оканчивается в точке

locm locа 133,4 МПа.

4. Отложим на вертикальной оси значения предела выносливости при

симметричных циклах locпред.вын.A 1K 22,5 МПа. Эти точки соответствуют максимально допустимой амплитуде при средних напряжениях, равных

нулю (точки отложены на оси ординат, то есть locm =0).

5. Найдём значение амплитуды напряжений для locпред. вын.A 0,5K 46,92 МПа, согласно формуле (1):

locа А locэкст 0,5 46,92 23,46 МПа .

50