Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана

Факультет “Робототехника и комплексная автоматизация”

Кафедра ”Сопротивление материалов”

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

“Установка для испытаний

на усталость при кручении”

Студент (Закирова А.Ф.) Группа РК5-72

Руководитель проекта (Бойков В.Н.)

Москва 2011г.

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ 3

2. УСТАЛОСТЬ 3

   1. Основные характеристики сопротивления усталости 3

   2. Основные характеристики цикла и предел выносливости 4

   3. Машины для испытаний на усталость 5

3. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТ 6

4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МАШИНЫ 6

5. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ И СОБСТВЕННЫХ ФОРМ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ТРАВЕРСЫ И ОБРАЗЦА 6

6. РАСЧЕТ ТРАВЕРСЫ 8

7. РАСЧЕТ ТРАВЕРСЫ НА ИЗГИБ 9

8. РАСЧЕТ ВИБРАТОРА 10

9. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВИБРАТОРА 12

10. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАВЕРСЫ 13

11. РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ ВИБРАТОРА 14

12. РАСЧЕТ ВАЛА ВИБРАТОРА НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ 15

13. РАСЧЕТ ПРУЖИН 16

14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ СЖАТИИ ПРУЖИН С ВИТКАМИ МАЛОГО УГЛА ПОДЪЕМА КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ 16

15. РАСЧЕТ ПРУЖИН НА УСТАЛОСТЬ 17

16. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 19

Введение

Усталость металла – процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных напряжений (деформаций), приводящий к изменению свойств, образованию трещин и разрушению. Выносливость – свойство металла противостоять усталости.

Целью испытаний на усталость является определение долговечности и начала разрушения испытуемого элемента, подвергнутого действию напряжений.

Основные характеристики цикла и предел выносливости.

Рассмотрим вначале случай одноосного напряженного состояния.

Закон изменения главного напряжения во времени представлен кривой, показанной на рис. 1. Наибольшее и наименьшее напряжения цикла обозначим через и . Их отношение называется коэффициентом цикла .

Рис.1 Закон изменения главного напряжения во времени.

В случае, когда , и цикл называется симметричным. Если или же , цикл называется пульсационным (рис. 2). Для пульсационного цикла r = 0 или . Циклы, имеющие одинаковые показатели r, называются подобными. В нашем случае испытания проводятся при симметричном цикле.

Рис.2 Симметричный а) и пульсационные б) циклы

Любой цикл может быть представлен как результат наложения постоянного напряжения на напряжение, меняющееся по симметричному циклу с амплитудой (рис. 1). Очевидно, при этом:

,

Считается общепризнанным, что усталостная прочность детали не зависит от закона изменения напряжений внутри интервала . Поэтому между циклами, показанными, например, на рис. 3, различия не делается. Точно так же считается несущественным и влияние частоты изменения цикла. В итоге цикл определяется только величинами и или же и .

Рис.3 Виды циклов.

Путем многократных испытаний (если имеется достаточное количество образцов, обычно это 25-30 образцов) можно определить число циклов, которое выдерживает образец до разрушения, в зависимости от величины цикла. Эта зависимость имеет вид кривой, показанной на рис.4.

В связи с тем, что число циклов с уменьшением возрастает в высокой степени, предпочитают в ряде случаев по оси абсцисс откладывать не число N, а его логарифм.

Предел выносливости – это такое наибольшее максимальное напряжение, при котором материал не разрушается при базовом числе циклов.

Предел выносливости обозначается через , где индекс r соответствует коэффициенту асимметрии цикла. Так, для симметричного цикла обозначение предела выносливости принимает вид , для пульсационного или и т. д.

Рис. 4. Зависимость числа циклов разрушения от максимального напряжения.

Машины для испытаний на усталость предназначены для определения предела выносливости материала. Применяют два режима нагружений: мягкое и жесткое. Под мягким понимается нагружение, при котором поддерживается постоянство пределов нагрузки, под жестким – постоянство деформации.

Требования к машинам для испытаний на выносливость:

1. надежное закрепление и высокоточное центрирование образца;

2. допустимая погрешность силоизмерения ;

3. измерительная аппаратура должна контролировать параметры циклического нагружения, при мягком нагружении и ( и ), при жестком и ( и ).

Так же, машина должна иметь устройство для автоматической остановки при разрушении образца. При испытаниях на усталость производится регистрация напряжения и количества циклов.

Испытание на выносливость производят при различных видах нагружений:

1. Растяжение;

2. Сжатие;

3. Изгиб;

4. Кручение;

5. Комбинированное;

• Растяжение + изгиб

• Кручение + изгиб

• Сжатие + изгиб

В нашем случае – испытания на усталость при кручении.