17)Основы расчёта деталей машин: методы оценки прочности, виды нагрузок и напряжений, виды расчетов.

ВИДЫ НАГРУЗОК

На деталь могут воздействовать три вида нагрузки:

1. Сила F Н

2. Изгибающий момент M

3. Крутящий момент T

Виды напряжений

1. В зависимости от вида деформации ДМ:

2. В зависимости от вида нагрузок:

• основные – вызываемые основными внешними нагрузками;

• дополнительные – вызываемые дополнительными нагрузкам, например, ветровыми при расчете кранов;

• местные – возникающие у концентраторов;

• остаточные – возникающие при выполнении тех или иных технологических операций – литья, сварки, обработки давлением, наклепа, термообработки.

Методы оценки прочности ДМ

1. Расчет по допускаемым напряжениям [σ].

2. Расчет по запасам прочности n.

3. Расчет вероятности неразрушения.

Виды расчетов:

Расчет на усталость при постоянной амплитуде напряжений

Если число циклов нагружения детали за срок службы:

• N≥N_д, то расчет ведут по σ_д - длительному пределу выносливости;

• N <N_д, то расчет ведут по σ_i - ограниченному пределу выносливости.

Для кривой усталости напишем уравнения: для точки А: σ_i^тN_i=С

для точки Б: σ_д^тN_д=С

И з равенства левых частей уравнений получим выражение σ_i:

С учетом коэфф. запаса прочности получаем выражение для допускаемых напряжений в зоне ограниченных пределов выносливости:

Если значение корня оказалось меньше единицы, то его отбрасывают, так как в этом случае оказываемся в зоне длительных пределов выносливости и снижение допускаемого напряжения теряет смысл.

Расчет на усталость при переменных амплитудах напряжений

Для выполнения такого расчета необходимо располагать графиком изменения во времени напряжений или нагрузок, например, моментов Т.

При расчете

фактический график нагружения детали заменяют осредненным ступенчатым с напряжениями σ₁, σ₂, σ₃.

С увеличением числа ступеней повышается точность расчета, однако при этом существенно возрастает его громоздкость. Поэтому практически ограничиваются

3…4 –мя ступенями.

Затем ступенчатый переменный режим нагружения заменяют условным постоянным – эквивалентным по своему действию на усталость детали заданному переменному.

Такая замена базируется на суммировании усталостных повреждений детали на разных ступенях ее нагружения. В 1924 г. ПАЛЬМГРЕН предложил гипотезу линейного суммирования усталостных повреждений.

Основные её положения:

• Чередование нагрузки не влияет на разрушение;

• Одинаковая степень нагружения дает одинаковую степень разрушения.

Усталостное разрушение детали наступает, когда ∑N_i /N_i'=1

На показанной на рис. кривой усталости N₁, N₂ и т.д. обозначены фактические числа циклов нагружения детали на разных ступенях блока нагружения. Согласно уточнённой линейной гипотезе (т.к. позже доказано, что чередование нагрузки влияет на разрушение) усталостное разрушение наступает, когда ∑N_i /N_i'=a

a – экспериментально устанавливаемый коэф., зависящий от характера изменения нагрузки. 0,2<a<2

∑σ_i^тN_i=aС - основная формула суммирования усталостных повреждений