Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Механические характеристики материалов.doc
Скачиваний:
8
Добавлен:
21.09.2019
Размер:
642.05 Кб
Скачать

Допускаемые напряжения и механические свойства материалов

Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют следующие основные методы.

1. Дифференцированный— запас прочности находят как произведение ряда частных коэффициентов, учитывающих надежность материала, "степень ответственности детали, точность расчетных формул и действующие типы и другие факторы, определяющие условия работы деталей.

2. Табличный — допускаемые напряжения принимают по нормам, систематизированным в виде таблиц (табл. 14—20). Этот метод менее точен, но наиболее прост и удобен для практического пользования при проектировочных п проверочных прочностных расчетах.

-

14. Допускаемые напряжения * для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии.

Допускаемые напряжения **, кгс/см2

Марка стали (ГОСТ 380-71)

при растяжении

при изгибе

при кручении

при срезе

при смятии

I

II

III

I

II

III

I

II

III

I

II

III

I

II

Ст2

1150

800

600

1400

1000

800

850

650

500

700

500

400

1750

1200

Ст3

1250

900

700

1500

1100

850

950

650

500

750

500

400

1900

1350

Ст4

1400

950

750

1700

1200

950

1050

750

600

850

650

500

2100

1450

Ст5

1650

1150

900

2000

1400

1100

1250

900

700

1000

650

550

2500

1750

Ст6

1950

1400

1100

2300

1700

1350

1450

1050

800

1150

850

650

2900

2100

* Горский А.И. Иванов-Еремин Е.Б. Кореновский А.И. Определение допускаемых напряжений при

рассчетах на прочность. НИИМАШ. М. 1974.

** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I-статическая; II-переменная,действующая от нуля до

максимума и от максимума до нуля (пульсирующая); III-знакопеременная (симметричная).

В работе конструкторских бюро и при расчетах деталей машин в данном справочнике применяются как дифференцированный, так и табличный методы, а также и комбинация их. В табл. 17—19 приведены допускаемые напряжения для нетиповых литых деталей, на которые не разработаны специальные методы расчета и соответствующие им допускаемые напряжения. Типовые детали (на­пример, зубчатые и червячные колеса, шкивы) следует рассчитывать по мето­дикам, приводимым в соответствующем разделе справочника или в специальной литературе.

Приведенные допускаемые напряжения предназначены для приближенных расчетов только на основные нагрузки. Для более точных расчетов с учетом дополнительных нагрузок (например, динамических) табличные значения сле­дует увеличивать на 20—30%.

Допускаемые напряжения даны без учета концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полированных образцов диаметром 6—12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диамет­ром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения sном и 'tном умножать на коэффициент кон­центрации ks или kt :

smax=kssномtmax=kttном

Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (sв > 130 кгс/мм2, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (k > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряже­ния необходимо учитывать.

Для чугунов в большинстве случаев коэффициент концентрации напряже­ний приближенно принимают равным единице при всех впдах нагрузок (I—III).

При расчетах на прочность для учета размеров детали приведенные таб­личные допускаемые напряжения для литых деталей следует умножать на коэффициент масштабного фактора, равный 1,4—5.

Приближенные эмпирические зависимости пределов выносливости для слу­чаев нагружения с симметричным циклом:

для углеродистых сталей:

при изгибе s_1 = (0,40 — 0,46) sв;

при растяжении пли сжатии s_1p = (0,65 — 0,75) s_1;

при кручении t_1 = (0,55 — 0,65) s_1;

для легированных сталей:

при изгибе s_1= (0,45 — 0,55)sв;

при растяжении или сжатии s_1р= (0,7 — 0,9) s_1;

при кручении t_1= (0,5 — 0,65)s_1;

для стального литья:

при изгибе s_1 = (0,35 — 0,45)sв;

при растяжении или сжатии s_ = (0,65 — 0,75) s_1;

при кручении t_1= (0,55 — 0,65) s_1.

Механические свойства и допускаемые напряжения ангифрикционного

чугуна:

предел прочности прп изгибе 30—25 кгс/мм2; допускаемые напряжения

при изгибе: 950 кгс/см2 для I, 700 кгс/см2 II, 450 кгс/см3III, где I, II, III

см. табл. 14.

Ориентировочные допускаемые напряжения для цветных металлов на рас­тяжении и сжатие, кгс/см3: 300—1100 — для меди, 600—1300 — латуни, 500— 1100 — бронзы, 250—700 — алюминия, 700—1400 — дюралюминия.

15. Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей

Термо-

обра-

Предел выносливости

Допускаемые напряжения **, кгс/см2

ботка*

при раст.

kloi

при изг.

при круч.

при растяжении

при изгибе

при кручении

при срезе

при смятии

зщшщт

s­_1p

s-1

t-1

КГС/ММ2

I

II

III

I

II

III

I

II

III

I

II

III

I

II

08

H

33

20

12

15

9

1100

800

600

1300

950

750

800

600

450

600

450

350

1650

1200

10

H

34

21

12.5

15,5

9,5

1100

800

600

1450

1000

750

800

600

450

650

450

350

1650

1200

Ц-В59

40

25

14,5

18

11

1300

900

700

1550

1150

900

1000

650

550

700

500

400

1950

1350

15

H

38

23

13,5

17

10

1250

850

650

1500

1100

850

S50

650

500

750

500

400

1850

1250

Ц-В59

45

25

16

20

12

1450

500

800

1750

1250

1000

1100

800

600

850

600

450

2100

750

20

H

42

25

15

19

11,5

1400

1150

950

1700

1200

950

1050

700

550

850

600

450

2100

1750

Ц-В59

50

30

18

22,5

13,5

1650

1150

900

2000

1400

1100

1250

750

550

1000

600

450

2400

1750

25

H

46

28

17

21

12,5

1500

1100

850

1800

1300

1050

1100

800

600

900

650

500

2200

1650

Ц-В58

55

35

20

25

15

1800

1300

1000

2100

1600

1250

1350

950

750

1100

800

600

2700

1950

30

H

50

30

18

22,5

13,5

1650

1150

900

2000

1400

1100

1250

900

700

1000

650

550

2400

1750

У

60

35

21,5

27

16

2000

1400

1050

2400

1750

1350

1500

1050

800

1200

S50

650

3000

2100

H

54

32

19

24

14,5

1800

1250

950

2100

1550

1200

1350

900

700

1100

750

550

2700

1900

35

У

65

38

23

29

17,5

2100

1500

1150

2600

1850

1450

1600

1100

850

1300

900

700

5200

2200

B35

100

65

36

950

27

3300

2300

1800

4000

2900

2200

2500

1650

1350

2000

1400

1100

5000

3500

H

58

34

21

1150

15,5

1900

1300

1050

2300

1650

1300

1400

1000

750

1150

800

600

2800

2000

40

У

70

40

25

31,5

19

2300

1600

1250

2700

2000

1550

1700

1200

950

1400

1000

800

3400

2400

B35

100

65

36

45

27

3400

2300

1800

4000

2900

2200

2:i00

1750

1350

2000

1400

1100

5000

3500

H

61

36

22

27,5

16,5

2000

1400

1100

2400

1750

1350

1500

1050

800

1250

850

650

3000

2100

45

У

75

45

27

34

20,5

2400

1700

1350

2100

2150

1700

1850

1300

1000

1450

1050

800

3600

2600

M35

90

65

32,5

40,5

24,5

3000

2100

1600

3600

2400

2000

2300

l650

1200

1850

1250

950

4500

3100

45

В42 В48 ТВЧ56

90 120 75

70 95 45

32,5 43 27

40,5 54 34

24,5 32,5 20,5

3000 4000 2400

2100 2800 1700

1600 2100 1350

3600 4800 2900

2600 3400 2100

2000 2700 1700

2300 3000 1850

1600

2100 1300

12001600

1000

1850 2400 1450

1250 1700 1050

950 1300 800

4500 6000 3600

3100 4200 2600

50

Н У

64 90

38 70

23 32,5

29 40,5

17,5 24,5

2100 3000

1400 2100

1150 1600

2500 3600

1850 2600

1450 2000

1600 2300

1100 1800

850 1200

l250 l850

850 1250

650 950

3100 4500

2200 3100

20Г

Н

В

46 57

28 42

16,5

20,5

20,5 25,5

12,5 15

1500 1950

1000 1300

800 1000

1800 2300

1300 1650

1000 1250

1100 1450

800 1000

600 750

900 1150

650 800

500 600

2200 2900

1600 1900

ЗОГ

Н

В

55 68

32 56

20 24,5

25 30,5

15 18

1800 2300

1300 1600

1000 1200

2100 2700

1600 1950

1250 1500

1350 1700

950 1200

750 900

1100 1400

800 1000

600 750

2700 3400

1900 2400

40Г

Н

В45

60 84

30 59

22 35

27 38

16 23

2000 2800

1400 1900

1100 1500

2400 3300

1750 2400

1350 1900

1500 2100

1050 1500

800 1150

1200 1700

850 1200

650 950

3000 4200

2100 2900

50Г

Н В

66 82

40 56

23,5 30

29,5 37

17,5 22

2100 2700

1500 1900

1150 1500

2600 3300

1850 2500

1450 1850

1600 2500

1100 1550

750 1100

1300 1650

900 1050

700 750

3200 4100

2200 2900

Н

75

44

27

34

20

2400

1750

1350

2900

2100

1700

1850

1300

1000

1450

1050

800

3600

2600

65Г

У

М45

90 150

70 99

32,5 53

40,5 67

24,5 40

3000 5000

2100 3500

1600 2600

3600 6000

2600 4300

2000 3300

2300 3800

l600

2600

1200 2000

18503000

12э0 2100

950 1600

4500 7600

3100 5200

* Условные обозначения термической обработки в табл. 15—17: О — отжиг; Н - нормализация; У — улучшение; Ц— цементация;ТВЧ— закалка с нагревом т. в. ч.; В—закалка с охлаждением в воде; М—закалка с охлаждением в масле; ИВ —твердость по Бринеллю. Число после М, В, Н или ТВЧ — среднее значение твердости по НRС. ** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки, см. табл. 14.

16. Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей

Предел

выносливости

Допускаемые напряжения **, кгс/см2

Марка стали

ГОСТ

Термооб­работка *

при растяже­нии

при изгибе

при кручении

при срезе

при смятии

кгс/мм2

I

II

III

I

II

III

J

II

III

i

II

III

I

II

10Г2

4543-71

Н

43

25

17

22

12

1400

1100

900

1700

1350

900

1050

750

600

850

650

500

2100

1650

09Г2С

5058-65

¾

50

35

19

24

14

1700

1200

950

2000

1500

1200

1250

900

700

1000

700

550

25uo

1800

10ХСНД

5058-65

54

40

21

27

15

1850

1400

1100

2200

1600

1350

1400

1000

800

1100

800

650

2800

2100

Н

60

30

21

26

15

1900

1350

1050

2300

1650

1300

1400

1000

750

1150

850

600

2Ј03

2000

20Х

У

70

50

28

35

20

2400

1750

1401

2900

2200

1750

1800

1300

1000

1450

1050

800

3600

2600

М59

85

63

34

42

24

2900

2100

1700

3500

1450

2100

2200

1550

1200

1750

1250

950

4300

3200

Н

63

33

25

31

18

2000

1550

1Я50

2400

1900

1550

1500

1550

900

1200

950

750

3000

2300

У

80

65

32

40

23

2700

2000

1600

3200

2500

2000

2000

1500

1150

1600

1150

1050

4000

3000

40Х

М39

110

90

44

55

32

3800

2800

1200

4500

3400

2700

2800

2000

1600

2300

1650

1300

5600

4200

М48

130

110

52

65

38

4400

3300

2600

5300

4100

3200

3300

2400

1900

2700

1950

1500

6700

4900

Н

65

35

26

32

18,5

2100

1600

1300

2500

1950

1800

1550

1150

900

1250

950

750

3100

2400

45Х

4543- 71

У

95

75

38

47

27

3200

2400

1900

3800

2900

2300

2'i00

1750

1350

1900

1350

105П

4800

3600

М48

140

120

56

70

40

4800

3600

2800

5700

4300

3500

3600

2700

2000

2900

2000

1600

7200

5200

Н

65

35

26

32,5

18,5

2100

1600

1300

2500

2000

1600

1600

1200

900

1250

900

700

3100

2400

50Х

М48

150

130

60

75

43

5000

3700

3000

6000

4600

3700

3700

2700

2100

3000

2200

1700

7500

5500

Н

63

37

25

31,5

18

2000

1550

1250

2400

1900

1600

1500

1150

900

1200

950

750

3300

2300

35Г2

В, НВ 249

80

65

32

40

23

2700

2000

1600

3200

2500

2000

2000

1450

1150

1600

1150

900

4000

3000

Н

67

39

27

33,5

129Э.5

22000

1710

1351

2600

2100

1700

1650

1200

950

1300

950

750

3300

2500

40Г2

М, НВ 331

112

95

54

66

38

3100

3100

2700

4600

3800

3300

2300

2300

1900

2300

1800

1500

5800

4600

Н

70

41

28

35

20

?3(10

1750

1400

2700

2100

1750

1750

1250

1000

1400

1000

800

3400

2601

45Г2

М, НВ 295

85

70

34

42

24

2900

2100

1700

3500

1450

2100

2200

1550

1200

1750

1250

900

4400

3300

33Х

Н

60

30

21

26

15

1900

1350

1050

2300

1050

1300

1400

1000

750

1150

650

600

2800

2000

С

М

90

70

36

45

26

3000

2200

1800

3000

2800

2200

2300

1650

1300

1800

1350

1050

4500O

3300

38XС

У

95

75

37

47

28

3200

2300

1850

3900

2900

2300

2400

1750

1400

1900

1400

1100

4800

3500

18ХГ

Н

70

43

28

35

20

3200

1750

1400

4000

2100

1750

1700

1250

1000

1400

1000

800

3400

2600

Т

П-М59

100

80

40

50

29

3300

2500

2000

4000

3100

2500

2500

1850

1450

2000

1450

1150

5000

3800

30Х

М43

125

105

50

62

36

4300

3100

2500

5100

3900

3100

3200

2300

1800

2600

1850

1400

6400

4600

ГТ

Ц-М59

110

80

44

55

32

3700

2700

2200

4400

3400

2700

2800

2000

1600

2200

1800

1250

5500

4100

20ХГ

4543-

М40

130

120

52

65

37,5

4500

3300

2600

5400

4100

3200

3400

2300

1700

2700

1800

1350

6800

5000

НР

71

М50

145

140

58

72,5

42

5000

3600O

2900

6000

4500

3600

3800

2700

2100

3000

2150

1700

7500

5400

40Х

M30

90

75

36

45

26

3200

2300

1800

3800

2801

4200

2400

1700

1300

1900

1350

1050

4800

3100

ФА

М50

160

130

64

80

48

5500

4100

3200

6600

5000

4000

4100

3100

2400

3300

2400

1050

8200

6100

30хм

М

95

75

S8

47

23

3200

2400

1900

3900

3000

2400

2400

1550

1150

1900

1250

900

4800

3600

35

М, HB2W

100

85

40

50

29

3400

2500

2000

4100

3100

2500

2600

1850

1450

2000

1300

950

5200

3800

XM

НВ 270

160

140

64

80

48

5500

4100

3200

6600

5000

4000

4200

3100

2100

3300

2500

2000

8200

6100

40Х

Н

78

46

31

39

22,5

2600

1950

1600

3100

2400

1950

1900

1400

1100

1550

1150

900

3900

2900

Н

М43

120

100

48

60

34,5

4100

3100

2400

4900

3700

3000

3100

2200

1700

2500

1750

1350

6200

4600

12Х

М

80

60

32

40

23

2700

2000

1600

3200

2500

2000

3000

1450

1150

1600

1150

900

4000

3000

Н2

Ц-М59

80

60

32

40

23

2700

2000

1600

3200

2500

2000

2000

1450

1150

1600

1150

900

4000

3000

12Х

У

95

70

38

47

27

3200

2100

1900

3800

2800

2300

2100

1750

1400

1900

1400

1100

5000

3000

НЗА

ТВЧ59

100

85

40

50

30

3400

2600

2000

4100

3100

2500

2500

1900

1500

2000

1500

1200

5100

3800

Продолжение табл. 16

мар-ка

тер-мооб-

Предел

выносливости

Допускаемые напряжения **, кгс/см2

ста-ли

ГОСТ

работка *

при растяже­нии

при изгибе

при кручении

при срезе

при смятии

кгс/мм2

I

II

III

I

II

III

J

II

III

I

II

III

I

II

20Х2Н4А

4543-71

ТВЧ59 Ц-М59 М

68 110 130

45 85 110

27 44 52

31 55 65

20 32 37

2300 3700 4400

1700 2700 3300

1350 2200 2600

2700 4400 5300

2100 3400 4000

1700 2700 3200

1700 2800 3300

1250 2000 2400

1000 1600 1900

1l00 2200 2000

1000 1600 1900

800 1250 1500

3400

5500 6600

2600 4100 5000

20ХГСА

М

80

65

32

40

23

2700

2000

1600

3300

2500

2000

2000

1450

1150

1600

1150

900

4100

3000

30ХГС 30ХГСА

О У М46

60 110 150

36 85 130

21 44 60

30 55 75

17 32 43

2000 3700 5100

1500 2700 3800

1200 2200 3000

2400 4400 6200

1850 3400 4700

1500 2700 3800

1500 2800 3900

1100 2000 2700

850 1000 2100

1210 2200 3100

900 1600 2200

700 1250 1700

3000 5500 7600

2200 4100 5700

38Х210

М М

80 90

70 75

32 ЗВ

40 45

23 26

2800 3100

2000 2400

1600 1900

3300 3700

2500 2900

2000 2400

2000 2300

1500 1700

1150 1350

1700 1850

1200 1400

950 1100

4100 4600

3000 3600

50ХФА

15959-69

М М46

130 150

110 130

52 60

65 75

34 36

4400 5200

3300 3800

2600 3000

5400 6200

4000 4700

3200 3800

3400 3900

2200 2400

1700 1800

2600 3100

1800 2000

1350 1450

6600 7700

5000 5700

50С2 60С2 60C2A

М М М

120 130 160

110 120 140

48 52 64

60 65 80

34 34 46

4200 4400 5500

3000 3300 4000

2400 2600 3200

5000 5400 6600

3800 4000 5000

3000 3200 4000

3100 3400 4100

2200 2200 3000

1700 1700 2300

2600 2800 3300

1750 1800 2400

1350 1350 1850

6200 6700 8200

4500 5000 6000

ШХ 15

801— 60

О

М62

60 220

38 170

24 46

30 66

18 33

2000 7400

1500 3500

1200 2300

2i00 8900

1800 4800

1500 3300

1500 5500

1100 2550

900 1650

1200 4400

800 2000

750 1300

11001100

2200 5200

* Условные вид нагрузки обозначения термообработки указаны в конце табл. 15. ** Римскими цифрами обозначен, см. табл. 14.