- •Загальні питання проектування
- •Засоби підвищення довговічності
- •Межі підвищення довговічності
- •Шляхи підвищення надійності
- •Створення похідних машин на базі уніфікації
- •1.3. Методика конструювання
- •Конструктивна спадкоємність
- •Рівноміцність
- •Класифікація режимів навантаження
- •Класифікація навантажень, що діють на деталі
- •Коефіцієнти навантажень
- •Оцінка напруженого стану
- •Концентратори напруг і коефіцієнти концентрації напруг
- •Вибір запасів міцності та допустимих напруг
- •Оцінка фактичного стану напруженості
- •Несуча здатність деталей в умовах змінних напруг
- •Основні закономірності спрацювання
- •Шляхи зменшення впливу спрацювання
- •Визначення власної жорсткості
- •Контактна жорсткість та шляхи її підвищення
- •Шляхи підвищення контактної жорсткості
- •Вільні коливання
- •Особливості коливального процесу в багатомасових системах
- •Навантаження на опори машини при вібраціях
- •Розрахунок віброізоляторів
- •52 Динамічний розрахунок механізмів
- •1 Нерознімні з'єднання
- •1.1 Зварювання
- •1.2 Паяння
- •1.3 Зклеювяння
- •1.4 Заформування
- •1.5 Заклепочні з’єднання та вальцьовані.
- •1.6 З’єднання запресуванням
- •1.7 З’єднання поясками, фальцями та лапками
- •2 Рознімні з’єднання
- •2.1 Нарізні з’єднання
- •За допомогою пружинних шайб,
- •2.2 Штифтові з’єднання
- •2.3 Шпонкові, шліцьові та профільні з’єднання.
- •2.4 Штикові (байонетні) з’еднання
- •3 Рухомі з’єднання
- •3.1 Муфти
- •3.2 Глухі муфти
- •1.3.3. Зчіпні муфти
Оцінка напруженого стану
Проводиться у більшості випадків за співвідношенням фактичних та допустимих напруг. Для забезпечення працездатності конструкції потрібно виконання умов міцності:
Допустима напруга може бути визначена:
, (2.1)
де σгр — гранична напруга, [S] — допустиме значення коефіцієнта запасу міцності.
В перевірочних розрахунках оцінити напружений стан деталі можна з умови
, (2.2)
де — фактичний запас міцності.
На цей час розрахунки на міцність в машинобудуванні носять детермінований характер, тобто вважають, що механічні характеристики матеріалів мають визначені числові значення. В дійсності ці величини випадкові. За допомогою теорії ймовірності можна визначити ймовірність не руйнування окремої деталі при заданому запасі міцності.
Граничні значення напруг можуть бути представлені границею міцності (σмц) або границею текучості (σт) в залежності від пластичності матеріалу конструкції.
18
Концентратори напруг і коефіцієнти концентрації напруг
На фактичну міцність суттєво впливають конструктивні форми та абсолютні розміри деталей. Різка зміна контуру форми призводить до місцевого збільшення напруги. Елементи контуру, що викликають таке збільшення, називають концентраторами. Концентратори можуть бути конструктивними (канавки, отвори, нарізка) або технологічними (мікронерівності при обробці, пресові з`єднання). Теоретично, без врахування особливостей матеріалу, максимальну напругу, спричинену концентратором, визначають з рівняння:
або , (2.3)
де ασ, ατ — коефіцієнти концентрації напруги, σном, τном — номінальні напруги в перерізі без врахування концентратора.
Коефіцієнт концентрації для конкретного типу концентратора можна розрахувати за методами теорії пружності або отримати експериментально на спеціальних моделях. Для основних типів концентраторів коефіцієнти концентрації знаходять в машинобудівельних довідниках.
Фактичний або, як його називають, ефективний коефіцієнт концентрації напруги, враховує також вплив на величину максимальної напруги механічних характеристик матеріалу деталі.
Визначається ефективний коефіцієнт концентрації напруги з рівняння:
, (2.4)
де σгр.гл, σгр.к — граничні напруги, відповідно, для зразків з гладенькою поверхнею та з концентратором.
Зв`язок між ασ та Kσ встановлюють за допомогою коефіцієнта чутливості матеріалів до концентрації напруг, що визначається з рівняння:
(2.5)
Відповідно
(2.6)
З рівнянь (2.5) та (2.6) маємо:
(2.7)
(2.8)
Якщо матеріал нечутливий до концентрації напруг, то Kσ=1,0 (відповідно Kτ=1,0) і qσ=0 (qτ=0).
Для матеріалів з повною чутливістю до концентрації напруг Kσ=ασ (Kτ=ατ) і qσ=1,0 (qτ=1,0).
Для конструкційних сталей qσ,τ=0,6÷0,8, що дає Kσ,τ<ασ,τ.
Пластичні матеріали менш чутливі до концентраторів. Більше того, в деяких випадках концентратори можуть зміцнити деталь. Це пояснюється тим, що у вершині концентратора напруга може досягти границі текучості та викликати місцеву деформацію, що спричинить місцеве зміцнення, а далі перерозподіл та вирівнювання напруг по перерізу. Виходячи з цього, при використанні пластичних матеріалів розрахунок ведуть по номінальних напругах.
Для крихких матеріалів також характерна мала чутливість до концентраторів, що дозволяє і в цих випадках вести розрахунки по номінальних напругах.
19