dm_lektsii

8

8. Определение допускаемых напряжений в случае статического нагружения детали.

	T
		В	ПЧ
			= l/l

σТ , σ0,2 , σВ , σПЧ ; σmax ≤ [σ]

[σ]=σT K1 (KS [S]) - для стандартного образца d=7-8мм.

К1 – металлургич. фактор; учит.

размеры заготовки.

KS – коэф. концентрации напряжений. Пов-ные пластич. деф-ции (ППД)

KS ≤1, K1	KS ≈1 - для	мат-лов,	не прошедших	доп. ТО и ХТО.
σТД ≈σТ ,	[σ]=σВД [S]≈σB	[S]. Для	мат-лов после	ТО и ХТО σВД

определяют по таблице в зав. от размеров сечений и темп-ры отпуска.

9

9. Определение допускаемых напряжений в случае циклического нагружения Д при сим. . цикле изменения напряжений.

1. Симметричный цикл: R = −1

ПР
I		II
			кривая Веллера
Т					I– зона малоцикловой усталости;
-1N			N =10
				7	II–зона	многоцикловой
			B
					усталости
-1					У I и II	разный характер
2-5*10	4	N	6	N
			N =2 10		разрушения.
			G
NB - число циклов, при кот. деталь не должна разрушаться.
Уровень (0,6...0,65)σ−1			гарантирует неразрушение. σПРт			N = Const

σ−1N - огр. предел выносливости, зав. от кол-ва циклов.

σ−1N =σ−1 (NG N )1m , где K0 = (NG N )1m - коэф. долговечности.

K0 ≥1; σ−m1 NG =σ−m1N N; σ−1ДN = K1K0 K ; K1 =1

K - коэф. снижения предела выносливости для детали

K = (Kσ Kdσ +1KFσ −1)1K A KV ;

K = (Kτ Kdτ +1KFτ −1)1KV ; K A =1

10

10. Определение допускаемых напряжений в случае циклического нагружения Д при асим. цикле изменения напряжений. Диаграмма предельных амплитудных напряжений.

2. Несимметричный цикл: R ≠ −1

σR =σпр =σmax пр =σа пр +σm пр .

Предел выносилвости

R = σmin σmax ; tgγ = σa σm = σmax (1− R) / 2σmax (1+ R)/ 2

.. Т.е. если R=Const, то γ = Const .

t

Диаграмма.

Области:

1. Работоспособного состояния

2.Усталостного разрушения

3.Пластических деф-ций

4.Статического разрушения Д

Линия 1 – грубая аппроксимация. R>0. Линия 2 – уточненная аппроксимация.

σmax С =σ0 , − 2 ≤ R ≤ 0, ϕσ 2 <ϕσ1 , ϕσ1 = arctg(σ−1 σВ ),ψ = tg

σa пр = −ψσσт пр +σ−1; σR (1− R)2 = −ψσσR (1+ R)2 +σ−1; σR = 2σ−1 ((1− R) +ψσ (1+ R))

[σ]=σпр [S]=σRДN [S]

11

Определение коэффициента запаса прочности при простом и сложном напряженном состоянии.

1. При циклич. нагружении.

1) R=Const.

σR C =σa пр +σт пр	σmax = 2σ−1 [(1− R)K K0 +ψσ (1+ R)]σmax
S = OC OA =σRДN

S =σ−1 (σa KK0 +ψσσm )

2) σm = Const ; σR O <σR C

2. При сложном напряж. сост-нии. Допущение: Rσ = Rτ = −1

(*)(τa пр τa )2 + (σa пр σa )2 =1

S = OCOA =σa пр σa =τa пр τa ;

Sσ =σ−1 σa ; Sτ =τ−1 τa

Разделим (*) на τa и σa :

				(S Sτ )2 + (S Sσ )2 =1 S = Sσ Sτ Sσ2 + Sτ2 ≥ [S]
		-1
-1
		a
		a a_пр	-1

12

12. Конструкторские и технологические способы повышения нагрузочной способности и долговечности ДМ.

1.Повышение прочности материала

2.Индивидуальный подбор смазывающих масел

3.Простота деталей

4.Использование стандартных размеров

5.Упрочняющие технологии

6.Использование предохранительных устройств

13

13. Общая характеристика и критерии работоспособности соединений с натягом.

Нагрузочная способность такого соединения зав. в осн. от натяга (положит. разности диаметров вала и отверстия).

Достоинства:

1.Простота конструкции

2.Низкая стоимость

3.Хорошо воспринимают ударные нагрузки

4.Не требуют осевой фиксации Недостатки:

1.Значительный разброс размеров Д

2.Значительная концентрация напряжений

3.Зависимость натяга от температуры

4.Высокая вероятность фреттинг-коррозии.

Способы сборки: запрессовка, нагрев втулки, охлаждение вала, гидрозапрессовка.

Критерии работоспособности:

1.Прочность

2.Жесткость

3.Износостойкость

4.Коррозионная стойкость

14

14. Расчет на нагрузочную способность (неподвижность) и прочность Д соединений с натягом.Влияние способа сборки и температуры Д на работоспособность соединения с натягом.

Ft тр d2 −T = 0 Ft тр = 2Td ; Fтр = Fa

F

П/2

t тр

F

F

тр

сдвиг.

Fсдв = Ft

2тр + Fa2 ≤ Fтр ; Fтр = fFn

= pπd f

Sсц

= Fтр

Fсдв. = fp πd Fсдв. ≥ [Sсц ]

Sсц

− коэф. запаса на сцепление

Формула Лямэ.

С = F δ

- коэф. жесткости.

d, l – номинальные размеры сопряжения.

λ =1 C - коэф. податливости.

p = N 2(λ1 + λ2 ) , где λ1 , λ2 - коэф. радиальной податливости.

d

1

+(d d )2

λ

=

1

−ν

2E1

1

1

−(d d )2

1

1

d

1+(d d

)2

λ

2

=

2

2

−ν

2E2

1−(d d

2 )

Расчет на прочность.

σэкв =σ1 −σ3 ; σ1 = p (1+ (dd2 )2 )(1−(dd2 )2 ); σ3 = −p; σэкв = p[(1+ (dd2 )2 )(1−(dd2 )2 )+1]

σэкв = 2 p(1−(dd2 )2 )≤ [σ]=σпред. Д [S]≈σТД S =σТД σэкв ≥1

Влияние способа сборки и температуры Д на работоспособность соединения с натягом.

Способы запрессовки:

1.Запрессовка. Недостатки: смятие и частичное срезание шероховатостей посадочных пов-тей, возможность неравномерных деф-ций Д и повреждения их торцов, след., ослабление прочности Д. до 1,5 раз по сравнению с темп-ной сборкой. Для облегчения сборки и уменьшения срезания концу вала и краю отверстия придают конич. форму.

2.Нагрев втулки. Недостатки: возможность изменения структуры Ме, появление окалины и коробления.

Влияние температуры:

Имеет место, если Д вып-на из разных мат-лов.

α1 <α2 .	Нагрев	до		t.
∆1 =α1d∆t =α1 (t −tср )d, ∆2 =α2 D∆t =α1 (t −tср )D; d ≈ D; tср = 20о С
∆2 + N расч. = N + ∆1; N расч. = N + ∆1 − ∆2 = N −(α2 −α1 )d(t −tср ).		Вывод: при	нагреве	натяг
уменьшается.	∆1 + N расч. = N + ∆2 ; N расч. = N + ∆2 − ∆1 = N + (α2	−α1 )d(t −tср ). При
Охлаждение.			охл-и	натяг
увеличивается.

15

15. Способы повышения нагрузочной способности соединений с натягом.

Для уменьшения жесткости:

1.Сделать канавки на отверстии

2.Сделать канавки на вале

3.Изменить форму вала

4.Сделать ступицу

При сборке запрессовкой – для облегчения сборки и уменьшения срезания шероховатостей посадочных поверхностей концу вала и краю отверстия придают коническую форму.

16

16. Общая хар-ка и область применения сварных соединений. Расчет на прочность стыковых,угловых сварных швов

Неразъемные соединения. В зав. от способа расплавления Ме получают след. образом:

1.Электродуговые

2.Трением

3.Электронным пучком

4.Лазерным пучком

Электродуговая сварка: ручная; полуавтоматическая; автоматическая.

Достоинства:

1.Возможность получения равнопрочных соединений

2.Относительно низкий вес

3.Низкая стоимость и возможность автоматизации

4.Отсутствие шума при сборке

Недостатки:

1.Качество швов зависит от квалификации сварщика

2.Изменение мех. cв-в мат-ла в зоне сварного шва

3.Коробление Ме-конструкций после сварки. Необх. рихтовка и отжиг для снятия внутренних напряжений

Виды швов: стыковой; угловой; тавровый; нахлесточный. Применяют в массовом производстве сварки труб, арматуры, корпусов самолетов; венцы и шейки зубчатых колес и коленчатых валов; часто заменяют литые и кованые Д.

Расчет на прочность стыковых,угловых сварных швов.

При растяжении: σ p = F A = Fδb ≤ [σ]′; [σ]′ =ϕ[σ]. ϕ - коэф. прочности сварного шва.

При изгибе: σи = M W = M (δ 2b6) ≤ϕ[σ]. При кручении: τкр =TWP =T(πd 316) ≤ϕ[τ]

Материалы для сварных Ме-конструкций: низкоуглеродистые стали; низколегированные стали.

17

17. Расчет сварных соединений с фланговыми, лобовыми и тавровыми швами на статич. прочность.

1. Фланговый шов	2. Лобовой шов
3. Тавровый шов

	2				T
					a)
F	1	F	F	F	F
			l		b
			Л

l	б)
ф

 

k

τ = F A = F2 0,7k ф ≤ [τ′]

Ф ≤ 50k;			];
τ = F A = F	2	′
		0,7k л ≤ [τ
[τ ]=ϕ[σ]P =ϕσT [S];
′

ϕ = 0,6...065. Предполагаем, что касательное напряжение действуетвдольшвов

а) σE =σT +σF = TWX + F A ≤ [σ′];

WX = δb2 6; A = δb

′	];
б) τ =τT +τF = T WX + F A ≤ [τ

WX = 2 0,7kb2 b;

A = 2b0,7k