Общие принципы расчётов на прочность

Все этапы проектирования, каждый шаг конструктора сопровождается расчётами. Это естественно, т.к. грамотно выполненный расчёт намного проще и в сотни раз дешевле экспериментальных испытаний.

Чаще всего конструктор имеет дело с расчётами на прочность.

Различают проектировочные и проверочные расчёты.

Проектировочный расчёт выполняется, когда по ожидаемым нагрузкам, с учётом свойств материала определяются геометрические параметры деталей.

Проверочный расчёт выполняют, когда известна вся "геометрия" детали и максимальные нагрузки, а с учётом свойств материала определяются максимальные напряжения, которые должны быть меньше допускаемых.

Условие прочности при действии нормальных и касательных напряжений:

,

.

Всегда, везде, при любых обстоятельствах конструктор обязан учитывать и обеспечивать такие условия работы, чтобы напряжения в материале деталей не превышали допускаемых.

Допускаемые напряжения определяются в зависимости от механических характеристик материала и ответственности детали.

Для пластичных материалов:

,

,

где - предел текучести материала;

n - коэффициент запаса (обычно 1,2  n  2,5).

В разных обстоятельствах коэффициент запаса может быть либо задан заказчиком, либо выбран из справочных нормативов, либо вычислен с учётом точности определения нагрузок, однородности материала и специфических требований к надёжности машин.

Для хрупких и малопластичных материалов:

,

,

где - предел прочности материала.

Номинальные значения напряжений определяются по известным формулам сопротивления материалов в зависимости от вида деформации.

Материалы, используемые в машиностроении

1.Чугуны (содержание углерода c2%).

Чугуны делятся на:

• Серый чугун (с пластичным графитом).

СЧ15, СЧ20…СЧ35 ГОСТ 1412-85 (150, 200…350 Мпа).

• Серые чугуны. Основной литейный материал.

СЧ15-32 ГОСТ 1412-79.

• Высокопрочный чугун (с шаровидным графитом).

ВЧ35, ВЧ40…ВЧ100 ГОСТ 7293-85 (350, 400…1000 Мпа).

• Белый чугун.

Получается при отливке в кокиль и центробежном литье.

• Ковкий чугун (с хлопьевидным графитом).

КЧ30-6, КЧ33-8…КЧ65-3 ГОСТ1215-85 (300, 330…650 Мпа).

Ковкий чугун получают отжигом белого чугуна. Графит придает чугунам антифрикционные и другие полезные свойства, поэтому антифрикционные чугуны по ГОСТ 1585-85 используются для трущихся деталей в условиях напряженного режима работы и при непрерывном смазывании. Как материал с хорошими литейными свойствами, чугуны применяют для изготовления корпусных поддерживающих деталей. Чугуны высокой прочности (ВЧ и КЧ) могут также с успехом заменять стальные отливки и поковки деталей, работающих в условиях значительных переменных напряжений.

Белый чугун. Весь углерод находится в связанном состоянии ().

Он обладает высокой твердостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью и трудно обрабатывается резанием. Основные изделия из белого чугуна: детали, работающие на износ (детали насосов для откачки жидкости с абразивом, тормозные колодки и т.д.)