Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка "УЗЕЛ ШАРНИРНОГО МЕХАНИЗМА".doc
Скачиваний:
261
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

4. Определение допускаемых напряжений

4.1. Общие условия прочности

Если деталь испытывает простое напряженное состояние (когда в опасном сечении развиваются только нормальные или только касательные напряжения), условия прочности деталей в общем случае имеют вид:

(5)

где σ, τ - максимальные нормальные напряжения при растяжении σ р или из­гибе σ и  и соответственно касательные напряжения при срезе τ с в опасном сечении детали;

[σ], [τ] - допустимые нормальные [σ p], [σи] или касательные [τ] напряжения, определяемые по формулам:

[σ] = σ lim / [S σ], [τ]= τ lim / [S τ], (6)

здесь σ lim , τ lim – предельные напряжения, см. п.4.2;

[S σ], [Sτ]– допустимые значения запасов прочности.

В данной работе полагают, что разрушения при достижении σ lim или τ lim одинаково опасны и на этом основании ориентировочно принимают [Sσ] = [Sτ] = 1,2...1,8.

Для деталей, испытывающих в рассматриваемом опасном сечении сложное напряженное состояние, следует найти эквивалентное напряжение (по IV теории прочности):

В этом случае допускаемые напряжения [σ] определяют по формуле (6) и

ориентировочно принимают: [Sσ] = 1,2...1,8.

4.2. Предельные напряжения

В данной работе рассматривают нормальные и касательные напряжения, прямо пропорциональные нагрузкам, поэтому принимают коэффициенты асим­метрии циклов изменения напряжений: Rσ =Rτ = Rf, (Прил.).

В диапазоне значений : - 1 ≤ Rσ  ≤0 и - 1 ≤ Rτ ≤0 предельные напряжения рассчитывают по формулам:

, (7)

где – пределы выносливости при симметричном цикле изменения напряжений при растяженииили изгибе(табл.1), и соответственно при срезе;

σ т, τ т – пределы текучести по нормальным или касательным напряжениям, определяют по табл.1;

KσD, KτD – коэффициенты, учитывающие изменение механических характеристик деталей по сравнению с лабораторными образцами:

Здесь: – коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла, определяют по рис.3 в зависимости от предела прочностиσв ;

Kσp, Кτр – коэффициенты, учитывающие размеры деталей в опасном сечении, определяют по табл.3 в зависимости от размеров сечения;

Kσп, Кτп – коэффициенты, учитывающие состояние поверхности детали, определяют по табл.4;

Kσк, Кτк – коэффициенты концентрации напряжений (табл.5 и рис.4);

К у – коэффициент, учитывающий упрочнение, определяют по табл.6;

Кц – коэффициент, учитывающий число циклов изменения напряжений, определяют при числе циклов Nц, (Прил.), по формуле:

где принимают базовое число циклов N0 = 107 и показатель степени m = 9.

При NЦ > N0 полагают Кц = 1.

В диапазоне значений: 0  ≤ Rσ  ≤ 1 и 0 ≤ R τ ≤ 1

- для вязких материалов, например сталь, следует принять

σlim= σT или τlim= τT;

- для хрупких материалов, например чугун, соответственно

σlim= σВ или τlim= τВ.

Таблица 3

Коэффициенты Kσp, Кτр, учитывающие размеры детали в опасном сечении [3]

Коэффи­циент

Материал

Размер сечения, мм

15

20

30

40

50

70

100

200

Kσp

Углеродистая сталь

0,95

0,92

0.88

0,85

0,81

0,76

0,70

0,62

Легированная сталь

0,87

0.83

0,77

0,73

0,70

0,65

0,59

0,52

Кτр

Сталь любой марки

0,87

0,83

0,77

0,73

0,70 1

0,65

0,59

0,52

Таблица 4

Коэффициенты Kσп, Кτп, учитывающие состоя­ние поверхности детали [3]

Предел временного

Шлифо-

Обточка

Обдирка

Необработанная

сопротивления

вание

чистовая

поверхность

σ в, МПа

400

1

1,06

1.16

1,35

600

1

1,08

1,18

1,38

800

1

1,11

1.25

1,51

1000

1

1,15

1.35

1,72

1200

1

1,25

1,54

2,22

Таблица5

Эффективные коэффициенты концентрации Kσк, Кτк [3]

Относительные размеры концентра­тора напряжений, рис.4

Kσк

Кτк

Временное сопротивление σ в, МПа

<700

>1000

<700

>1000

r1/b

0,05

0,1

0,15

0,2

1,75

1,5

1,3

1,25

2,2

1,7

1,5

1,4

1,4

1,2

1,1 1.05

1,6

1,3

1,25 1,15

d1/d

0,05

0,1

0,15

2,0

1,9

1.8

2,3

2,2

2,1

-

-

Таблица 6

Значения коэффициента поверхностного упрочнения ку [3]

Поверхностная об­работка детали

Предел прочности сердцевины

σ в, МПа

Детали без концентратора напряжений

Kσк =1

Детали с концентратором напряжений

Kσк <1,5

Kσк >1,8...2,0

Закалка с на­гревом ТВЧ

600...800

800... 1000

1,5.,.1,7

1,3...1,5

1,6...1,7

–

2,4...2,8

–

Азотирование

900... 1200

1,1...1,25

1,5..1,7

1,7...2,1

Цементация

700... 800 1000...1200

1,4...1,5

1,2...1,3

–

2,0

–

–

Дробеструйный на­клеп

600... 1500

1,1...1,25

1,5...1,6

1.7...2,1

Накатка роликом

–

1,1...1,3

1,3...1,5

1,8...2,0