1.7. Оценка прочностной надежности механических

компонентов привода

Оценку рабочего состояния механических элементов машин производят по показателям их напряженно – деформированного состояния.

Наиболее распространен метод сравнения расчетных (рабочих) напряжений, возникающих под действием эксплуатационных нагрузок, с допускаемыми их значения-

ми для данного материала, вида нагружения и прочности:

[], (1.42)

[], (1.43)

где  и[] соответственно рабочее и допускаемое нормальные напряжения;  и [] соответственно рабочее и допускаемое касательные напряжения.

Расчет по допускаемым напряжениям обычно выполняют как проектировочный.

Допускаемые напряжения и коэффициенты запаса прочности устанавливают с помощью нормативных документов или аналитически.

При статических нагрузках допускаемые напряжения [] и []определяются по следующим зависимостям:

[]=_lim/[S_], (1.44)

[]= _lim/[S_], (1.45)

где _lim и  _lim – соответственно предельные значения нормальных и касательных напряжений; [S_] и [S_] – допускаемые (требуемые, заданные или нормативные) коэффициенты запаса прочности для рассчитываемого элемента.

Для пластичных материалов в качестве предельных напряжений при постоянных во времени нагрузках принимают предел текучести _т (при растяжении, сжатии, изгибе) и _т (при кручении).

Для хрупких материалов в качестве предельных напряжений при постоянных во времени нагрузках принимают предел прочности _в (при растяжении, сжатии, изгибе) и _в (при кручении и срезе).

В расчете на прочность элементов при переменных напряжениях в качестве предельных напряжений принимают соответствующие пределы выносливости _R (растяжение, сжатие и изгиб) и _R (кручение, срез).

Допускаемый коэффициент запаса прочности равен

[S]= [S₁][S₂][S₃], (1.46)

где [S₁] – коэффициент, учитывающий точность определения нагрузок и напряжений, [S₁]= 1…1,6; [S₂] – коэффициент, учитывающий однородность материала, [S₂]=1,2…2,5; [S₃] – коэффициент, учитывающий специфические требования безопасности, [S₃]=1…1,5.

Расчет по коэффициенту запаса прочности обычно выполняют как проверочный. В этом случае производят сравнение действительного коэффициента запаса прочности S с его допускаемым значением [S].

S[S]. (1.47)

Расчетный (фактический) коэффициент запаса прочности при симметричном цикле перемены напряжений определяют по зависимостям:

- при растяжении, сжатии, изгибе

S_=_-1/( К_D_а +__m); (1.48)

- при кручении

S_=_-1/( К_D_а +__m); (1.49)

- при совместном действии нормальных и касательных напряжений

S=S_ S_/( S²_+ S²_)^1/2 . (1.50)

В вышеприведенных выражениях: _-1 и _-1 – пределы выносливости материала при знакопеременном симметричном цикле напряжений; К_D и К_{ D} – коэффициенты, учитывающие размер деталей и концентрацию напряжений; _ и _ – коэффициенты, учитывающие чувствительность материала к асимметрии цикла.

Неоднородная структура материала и технологические погрешности изготовления вызывает разброс показателей напряженно – деформированного состояния элемента. В этом случае разрушающие и действующие напряжении являются величинами случайными с соответствующей функцией распределения, которая отражает вероятность разрушения элемента и характеризует качественные особенности оценки прочностной надежности. Для конструктивных элементов машин допускают вероятность разрушения [P]= 0,10…0,001.

Одним из наиболее общих условий применимости элементов машины является условие их равнопрочности.