Местные напряжения в деталях машин
Опытным путем установлено, что на значение предела выносливости влияют размеры, форма и состояние поверхности детали.
Влияние размеров.Чем больше абсолютные размеры поперечного сечения детали, тем меньше предел выносливости, так как в большей степени проявляется неоднородность механических свойств и существование внутренних структурных дефектов металла (раковин, шлаковых включений на границах зерен и др.). Это учитывают коэффициентом влияния абсолютных размеров поперечного сеченияKd (табл. 2.1).
Таблица 2.1. Значения коэффициента Kd (выборка)
Влияние формы. Вместах резкого изменения формы поперечного сечения или нарушения сплошности материала (в переходных сечениях, в резьбе, у канавок, выточек, отверстий и др.) напряжения больше номинальных оили т, определяемых по формулам сопротивления материалов (рис. 2.4).
Явление увеличения напряжений в местах изменения формы или нарушения целостности материала называют концентрацией напряжений.
Местные напряжения быстро убывают по мере удаления от концентратора, их вызвавшего (отверстия, канавки, паза и др.). Многократные изменения напряжений в зоне концентратора напряжений приводят к более раннему образованию трещины с последующим усталостным разрушением.
Влияние формы детали на предел выносливости учитывают эффективным коэффициентом концентрации напряженийК0(Кд, равным отношению пределов выносливости при одинаковых видах нагружения двух образцов одинаковых размеров и с концентратором напряжений
Для наиболее характерных концентраторов напряжений значения К0 и Kt приведены в табл. 2.2.
Концентратором напряжений является и давление в месте установки деталей с натягом (зубчатых колес, подшипников качения). В этом случае влияние абсолютных размеров поперечного сечения вала на предел выносливости оказывается более резким. Для оценки концентрации напряжений используют отношения Kσ/Kd и Kτ/Kd (табл. 2.3).
Таблица 2.3. ЗначенияKσ/Kd и Kτ/Kd для валов вместах посадки деталей с натягом (выборка)
Диаметр вала </, мм | Kσ/Kd и Kτ/Kd при о,„ Н/мм2 | KJKd при | ст„, Н/мм2 | |||||
3,30 | 3,65 | 4,00 | 4,35 | 2,00 | 2,20 | 2,40 | 2,65 | |
3,70 | 4,10 | 4,50 | 4,90 | 2,20 | 2,45 | 2,70 | 3,05 | |
> 100 | 4,30 | 4,75 | 5,20 | 5,60 | 2,55 | 2,85 | 3,10 | 3,52 |
Примечание. Наибольшая концентрация напряжений возникает у края напрессованной детали.
Влияние качества обработки поверхности.С увеличением шероховатости поверхности детали предел выносливости понижается. При переменных напряжениях первичные усталостные микротрещины возникают обычно в поверхностном слое. Этому способствует наличие следов инструмента (резца, шлифовального круга) после механической обработки, являющихся концентраторами напряжений.
Влияние состояния поверхности на предел выносливости учитывают коэффициентами влияния шероховатости поверхности KFσ и KFτ (табл. 2.4). Значительно снижает предел выносливости развитие коррозии в процессе работы.
Таблица 2.4. Значения коэффициентов KFσ и KF, (выборка)
Вид механической | Параметр | KF„ при а,„ Н/мм2 | Ktt при ст„, Н/мм2 | ||
обработки | Ra, мкм | <700 | >700 | <700 | >700 |
Шлифование тонкое | До 0,2 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
Обтачивание тонкое | 0,2...0,8 | 0,99-0,93 | 0,99-0,91 | 0,99-0,96 | 0,99-0,95 |
Шлифование чистовое | 0,8...1,6 | 0,93-0,89 | 0,91-0,86 | 0,96-0,94 | 0,95-0,92 |
Обтачивание чистовое | |||||
и фрезерование тонкое | 0,8...3,2 | 0,89-0,86 | 0,86-0,82 | 0,94-0,92 | 0,92-0,89 |
Влияние упрочнения поверхности.Для повышения несущей способности деталей используют разные способы поверхностного упрочнения: цементацию, поверхностную закалку токами высокой частоты (ТВЧ), деформационное упрочнение (наклеп) накаткой роликами или дробеструйной обработкой. Упрочнение поверхности детали значительно повышает предел выносливости, что и учитывают коэффициентом влияния поверхностного упрочненияKv (табл. 2.5).
При отсутствии упрочнения поверхности детали Kv=1
Таблица 2.5. Значения коэффициента Kv, (выборка)
Вид упрочнения поверхности вала | Значения К, | |
при Kv<=1.5 | при Kv;= 1,8...2 | |
Закалка ТВЧ Азотирование Накатка роликом Дробеструйный наклеп | 1,60...1,70 1,15...1,25 1,30...1,50 1,50...1,60 | 2,40...2,60 1,30...3,00 1,60...2,00 1,70...2,10 |
Коэффициенты снижения предела выносливостиопределяют с использованием приведенных выше данных:
где ст., и т., — пределы выносливости гладких стандартных образцов [см. табл. 12.1 или формулы (2.2)].
Дата добавления: 2020-05-20; просмотров: 430;