Расчет на прочность деталей машин

5.Асбестовый картон ГОСТ 2850-95.

6.Прокладки эластичные из паронита ГОСТ 15180-86.

7.Фторопласт плёнка и лента ГОСТ 24222-80.

8.Картон прокладочный ГОСТ20376-74.

9.Фторопласт-4 (бруски) ГОСТ 10001-80.

10.Фибра листовая ГОСТ 14613-83.

11.Конвейерные резинотканевые ленты ГОСТ 20-85.

12.Фанера декоративная ГОСТ 14614-79.

13.Кожа техническая ГОСТ 25874-83.

14.Резиновые пластины ГОСТ 7338-90.

3.4 Допускаемые напряжения при расчётах на прочность

Наиболее применяемым в настоящее время методом оценки прочности нагруженных деталей машин и механизмов является сравнение максимальных напряжений, полученных расчётом для опасного сечения детали, с допускаемыми напряжениями, определёнными для материала, из которого деталь изготовлена.

Поэтому в качестве условия прочности принимают неравенства:
max или	max ,	(3.2.1)

где max , max – допускаемые напряжения.

В таблицах приведены допускаемые напряжения для нетиповых деталей машиностроения. Допускаемые напряжения приведены отдельно для углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества (табл. 5), для углеродистых качественных конструкционных сталей (табл. 6), для легированных конструкционных сталей (табл. 7), для отливок из углеродистых и легированных сталей (табл. 8) и для отливок из серого чугуна (табл. 9). Значения допускаемых напряжений рассчитаны исходя из соответствующих механических характеристик материала [1, 18].

Допускаемые напряжения даны без учёта концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полированных образцов диаметром 6 – 12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. Учёт концентрации напряжений следует производить при определении максимальных напряжений в рассчитываемой детали. Для учёта размеров детали сле-

дует допускаемые табличные напряжения корректировать по формулам:
[σ] [σ]таблε и [τ] [τ]таблε,	(3.2.2)
где – масштабный фактор (рис. 2, 3).

11

Т
0,95
0,90
0,85
0,80
0,75
0,70
0,6510	20 30 50 100		300	500 d, мм
	40	70	200	400
Рис. 2. Масштабный фактор для стали при статических нагрузках Т

Т		2		1
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50							d, мм
6,5	15	30	50		70 100	200
10		20	40	60 80		150	300
Рис. 3. Масштабный фактор для стали при переменных нагрузках Т :
1 – углеродистая сталь ( В 400…500 Н/мм2);
2 – легированная закалённая сталь ( В 1200…1400 Н/мм2)

12

Таблица 5 Механические характеристики и допускаемые напряжения углеродистых сталей

обыкновенного качества

	В		Т					Допускаемые напряжения, Н/мм2
Марки стали (ГОСТ 38094)	Предел прочности		Предел текучести	при растя-						при				при				при			при смя-
				жении				изгибе					кручение				срезе				тии
					Р				из					кр				ср			см
	Н/мм2			I	II		III	I		II		III	I	II	III	I		II		III	I	II
Ст. 2	330…440	220		115	80		50	140		100	80		85	65	50	70		50		40	175	120
Ст 3	370…490	240		125	90		70	150		110		85	95	65	50	75		50		40	190	135
Ст 4	410…540	260		140	95		75	170		120		95	105	75	60	85		65		50	210	145
Ст 5	500…640	290		165	115		90	200		140	110125			90	70	100		65		55	250	175
Ст 6	600	320		195	140	110		230		170	135145			105	80	115		85		65	290	210

Примечания: Римскими цифрами обозначен вид нагрузки; I – статическая; II – переменная, действующая от 0 до max и от max до 0; III – знакопеременная (симметричная).

Таблица 6 Механические характеристики и допускаемые напряжения углеродистых

качественных конструкционных сталей

					Предел					Допускаемые напряжения, Н/мм2
					вынос-
		Термообработка	В	Т	ливости
			Предел прочности		р
Марка стали				Предел текучести
	ГОСТ				при растяжении		при кручении															при
						при изгибе		при растя-			при изги-				при кру-			при срезе
								жении р			бе из				чении кр				ср			смятии
																						см
				Н/мм2				I	II	III	I		II	III	I	II	III	I		II	III	I	II
08	1050-88	Н	350	200	120	150	90	110	80	60	130		95	75	80	60	45	80		45	35	165	120
		Н	340	210	125	155	95	110	80	60	45		100	75	80	60	45	80		45	35	165	120
10		-859	400	250	145	180	110	130	90	70	155		115	90	100	65	55	70		50	40	195	135
		Ц

13

																Продолжение табл. 6
					Предел					Допускаемые напряжения, Н/мм2
					вынос-
			В	Т	ливости
Маркастали	ГОСТ	Термообработка	прочностиПредел		р	изгибепри	кручениипри
				текучестиПредел	растяжениипри
								при растя-			при изги-			при кру-			при срезе					при смя-
								жении р			бе из			чении кр				ср				тии см
				Н/мм2				I	II	III	I	II	III	I	II	III	I		II		III	I	II
		Н	380	230	135	170	100	125	85	65	150	110	85	95	65	50	75		50		40	185	125
15		-859	450	250	160	200	120	145	50	80	175	125	100	110	80	60	85		60		45	210	175
		Ц
		Н	420	250	150	190	115	140	115	95	170	120	95	105	70	55	85		60		45	210	175
20
		-859	500	300	180	225	135	165	115	90	200	140	110	125	75	55	100		60		45	240	175
		Ц
		Н	460	280	170	210	125	150	110	85	180	130	105	110	80	60	90		65		50	220	165
25		-859	550	350	200	250	150	180	130	100	210	160	125	135	95	75	110		80		60	270	195
		Ц
		Н	500	300	180	225	135	165	115	90	200	140	110	125	90	70	100		65		55	240	175
30	1050-88	Ц-859	600	350	215	270	160	200	140	105	240	175	135	150	105	80	120		85		65	300	210
		Н	540	320	190	240	145	180	125	95	210	155	120	135	90	70	110		75		55	270	190
35
		У	650	380	230	290	275	210	150	115	260	185	145	160	110	85	130		90		70	520	220
		-35	990	650	350	450	270	330	230	180	400	290	220	250	165	135	200		140	110		500	350
		В
		Н	580	340	210	260	155	190	130	105	230	165	130	140	100	75	115		80		60	280	200
40
		У	700	400	250	315	190	230	160	125	270	200	155	170	120	95	140		100	60		340	240
		-35	990	650	350	450	270	330	230	340	400	290	220	250	165	135	200		140	110		500	350
		В
45		Н	610	360	220	275	165	200	140	110	240	175	135	150	105	80	125		85		65	300	210
		У	750	450	270	340	205	240	170	135	290	215	170	185	130	100	145		105	80		360	260

14

																	Окончание табл. 6
					Предел					Допускаемые напряжения, Н/мм2
					вынос-
			В	Т	ливости
Маркастали	ГОСТ	Термообработка	прочностиПредел		р	изгибепри	кручениипри
				текучестиПредел	растяжениипри
								при рас				при			при			при		при
								тяжении			изгибе			кручении			срезе			смятии
									р		из				кр			ср		см
				Н/мм2				I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II
		-35	900	650	325	405	245	300	210	160	360	260	200	230	165	120	185	125	95	450	310
		М
45	1050-88	В-48	1200	950	430	540	325	400	280	210	480	340	270	300	210	160	240	170	130	600	420
		ТВЧ-56	750	450	270	340	205	240	170	135	290	215	170	185	130	100	145	105	80	360	260
50		Н	640	380	230	290	275	210	140	115	250	185	145	160	110	85	125	85	65	310	220
		У	900	700	325	405	245	300	210	160	360	260	200	230	180	120	185	125	95	450	310
Г		Н	460	280	165	205	125	150	100	80	180	130	100	110	80	60	90	65	50	220	160
20
		В	570	420	205	255	150	195	130	100	230	165	125	145	100	75	115	80	60	290	190
Г		Н	550	320	200	250	150	180	130	100	210	160	125	135	95	75	110	80	60	270	190
30
		В	680	560	245	305	180	230	160	120	270	195	150	170	120	90	140	100	75	340	240
Г		Н	600	360	220	270	160	200	140	110	240	175	135	150	105	80	120	85	65	300	210
Г40	4543-71
		-ВН45	840	590	350	380	230	280	190	150	330	240	190	210	150	115	170	120	95	420	290
50			660	400	235	295	175	210	150	115	260	185	145	160	110	75	130	90	70	320	220
		В	820	560	300	370	220	270	190	150	330	250	185	250	155	110	165	105	75	410	290
		Н	750	440	270	340	200	240	175	135	290	210	170	185	130	110	145	105	80	360	260
65Г
		У	900	700	325	405	245	300	210	160	360	260	200	230	160	120	185	125	95	450	350
		-45	1500	1250530		670	400	500	350	260	600	430	330	380	260	200	300	210	160	760	520
		М

15

Таблица 7 Механические характеристики и допускаемые напряжения легированных

конструкционных сталей

					Предел							Допускаемые напряжения, Н/мм2
					выносли-
					вости
Маркастали	ГОСТ	Термообработка	прочностиПредел	текучестиПредел	растяжениипри		изгибепри		кручениипри
			В	Т	р
										при рас-			при из-			при кру-					при		при
										тяжении			гибе			чении				срезе			смя-
											р		из			кр				ср			тии
																							см
				Н/мм2						I	II	III	I	II	III	I	II		III	I	II	III	I	II
		Н	600	300	210	260		150		190	135	105	230	165	130	140	100		75	115	85	60	230	200
Х		У	700	500	280	350		200		240	175	140	290	220	175	180	130	100		145	105	80	360	260
20
		-59
		М-Ц	850	530	340	420		240		290	210	170	350	280	220	220	155	120		175	125	95	430	320
		Н	630	330	250	310		180		200	155	125	240	190	155	150	115		90	120	95	75	300	230
Х		У	800	650	320	400		230		270	200	160	320	250	200	200	150	115		160	115	90	400	300
40	4543-71
		М-39	1100	900	440	550		320		380	280	220	450	340	270	280	200	160		230	165	130560		420
18ХГТ		Н	700	430	280	350		200		230	175	140	270	210	175	170	120	100		140	100	80 340		260
		М- -59	1000	800	400	500		290		330	250	200	400	310	250	250	180	145		200	145	115490		380
		Ц
		-43	1250	1050	500	620		360		430	310	250	510	390	310	320	230	180		260	185	140640		460
30ХГТ		М
		М- -59	1100	800	440	550		320		370	270	220	440	340	270	280	200	160		220	160	125550		410
		Ц

16

																					Продолжение табл. 7
						Предел								Допускаемые напряжения, Н/мм2
						выносли-
		Термообработка	В			вости
Маркастали	ГОСТ				текучестиПредел	растяжениипри			изгибепри		кручениипри
			прочностиПредел
					Т	р
												при растя-			при изгибе				при круче-				при		при
																									смя-
												жении р				из			нии кр			срезе ср			тии
																									см
					Н/мм2							I	II	III	I		II	III	I	II	III	I	II	III	I	II
40ХН	4543-71	Н	780		460	310	390			225		260	195	160	310		240	195	190	140	110	155	115	90	390	290
		-43	1200100			480	600			345		410	310	240	490		370	300	310	220	170	250	175	135	620	460
		М
12ХНЗА		У	950 700			380	470			270		320	140	190	380		280	230	240	175	140	190	140	110	480	300
		ТВЧ-59	1000850			400	500			300		340	260	200	410		310	250	250	190	150	200	150	120	510	380
	-71
		О	700 300			280	350			200		220	170	140	260		210	175	165	125	100	130	100	80	330	250
ХМЮА38	4543
		М-275 У	1050900			420	520			300		360	260	210	430		330	260	270	200	150	220	155	120	540	400
			1000850			400	500			290		340	250	200	400		310	250	250	185	145	200	145	115	510	380
		НВ
ХФА50	79-14959	-М
		269НВ46-	13001100			520	650			340		440	330	260	540		400	320	340	220	170	260	180	135	660	500
		М	15001300			600	750			360		520	380	300	620		470	380	390	240	180	310	200	145	770	570

17

																					Окончание табл. 7
							Предел							Допускаемые напряжения, Н/мм2
							выносливо-
									сти
Маркастали	ГОСТ	Термообработка	прочностиПредел		текучестиПредел		растяжениипри		изгибепри		кручениипри
			В		Т		р
												при рас-			при			при кру-			при				при
												тяжении			изгибе			чении			срезе ср				смятии
													р			из			кр						см
					Н/мм2							I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II		III	I	II
С502	79-	-М
		240НВ	12001100				480		600		345				420300240500380300310220170250175135										620	450
	14959
С602		269НВ-М	13001200				520		650		340				440330260540400320340220170260180135										670	500
С602А	79-	269НВ-М	16001400				640		800		465				550400320660500400410300230330240185										820	600
	14959
С703А		269НВ-М	17001500				680		850		495				580430340700530425435310240350250195										870	640
		О	600	380			240		300		180			200150120240180150150110 90							120	90		75	300	220
ШХ15	801-78
		-52	22001700				460		650		330			740350230890480550550250165440200130											1100	520
		М

18

Таблица 8 Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок

из углеродистых сталей

			-		Предел вы-						Допускаемые напряжения, Н/мм2
					носливости
			рас	Т
					р
								при рас-							при кру-						при				при
												при из-
			к					тяжении							чении					срезе					смятии
Маркастали	ГОСТ	Термообработка	Пределпрочностипри тяжении	Пределтекучести	растяжениипри	при изгибе	прикручении					гибе из
										р							кр					ср			см
				Н/мм2				I		II	III	I	II	III	I		II		III	I		II		III	I	II
20Л		Н	420	220	120	170	100	90		63	48	110	84	68	63		50		40	50		40		32	135	95
25Л		Н	450	240	125	180	110	95		65	50	115	90	72	63		52		44	52		42		35	145	105
Л		Н	480	260	135	190	115	100		70	53	120	93	76	70		55		46	55		44		36	150	110
30
35Л		Н	500	280	140	200	120	110		74	56	130100		80	75		60		48	60		47		38	165	120
45Л	-75	Н	550	320	155	220	130	125		84	83	150110		88	87		65		52	70		53		42	190	125
	977
55Л		Н	600	350	170	240	145	140		92	68	170125		96	100		74		58	75		55		43	210	150
20ГЛ		Н	550	300	155	220	130	120		83	63	145110		88	85		65		52	65		50		40	180	125
		О	600	400	170	240	145	160		95	68	190130		96	110		76		58	88		60		46	240	150
35ГЛ
		Н	550	300	155	220	130	120		83	63	145105		88	85		65		52	65		50		40	180	125
		52	600	350	170	240	145	140		92	68	170125		96	100		74		58	75		55		43	210	150
		-
		М

Примечания: Условные обозначения видов термической обработки материалов. Н – нормализация, У – улучшение (закалка с последующим высоким отпуском), Ц – цементация, О – отжиг, В – закалка в воде, М – закалка в масле, ТВЧ – закалка с нагревом токами высокой частоты.

Для определения действительных допускаемых напряжений следует учиты-

вать масштабный фактор Т . [ ] [ ]табл. Т , и [ ] [ ]табл. Т , по графикам

(рис.2, 3).

19

Таблица 9 Механические свойства и допускаемые напряжениядля отливок из серого чугуна

чугуна(ГОСТ1412-85)	Пределпрочно-							Предел							Допускаемыенапряжения, Н/мм2
								вынос-
			сти					ливости				Формасечения
											ТвердостьНВ
			р							1
	из		растяжении		сж		кр	–1		–			приизгибе					прикруче-			прирастя-			присжатии
	изгибе				сжатии		кручении	изгибе		кручении
														из				нии кр			жении р				сж
Марка	при		при		при		при	при		при
					Н/мм2								I		II		III	I	II	III	I	II	III	I		II		III
СЧ15											163…229		70		40		30	53	30	22
	320	150		650		240		70		50			60		35		25	40	23	16	33	20	14	145		83		14
													50		29		21	33	18	13
СЧ18											170…229		80		50		35	58	36	26
	360	180		700		260		80		60			66		41		30	43	27	20	40	25	18	155		95		18
													56		35		25	37	23	16
СЧ20											170…241		88		57		43	62	45	35
	400	200		750		280		100		80			73		47		35	45	33	25	45	30	22	165110			22
													60		40		30	40	28	22
СЧ25											180…250		97		67		52	65	52	43
	450	250		850		300		120		100			80		55		43	50	38	32	53	35	28	185125			28
													68		47		35	40	32	22
СЧ30											181…255		108		78		60	81	60	48
	500	300		1050370				140		110			91		64		50	61	45	35	66	47	36	230160			36
													77		54		42	52	37	30
СЧ35											197…269		125		85		65	90	65	50
	550	350		1200400				150		115			100		70		55	65	47	37	78	55	42	260185			42
													87		60		45	55	40	30
СЧ40											207…285		130		85		65	100	65	50
	600	400		1300460				150		115			100		70		55	75	47	37	85	57	43	280190			43
													90		60		45	63	40	30
СЧ45											229…289		140105			85		110	80	65
	650	450		1400500				200		150			115 85				70	80	60	50	100	75	60	310190			60
													100 75				60	75	55	45

20