Детали машин - Батурин А.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Обращаясь еще раз к курсу «Сопротивление материалов», напоминаем, что допускаемое напряжение, обозначаемое [а] в случае нормальных и [т] в случае касательных напряжений, выбирается как некоторая доля от предельного (опасного) напряжения:
г_1 _ Опред
LUJ fnl
M =
[П] '
где опРед (Тпред) — предельное напряжение, при достижении которого нарушается нормальная работа: появляются трещины, возникают пластические деформации или происходит разрушение детали; в зависимости от характера нагружения детали и ее материала в качестве предельного напряжения принимается одна из следующих механических характеристик материала: предел прочности, предел текучести или предел выносливости;
In] — коэффициент запаса прочности 1 или коэффициент безопасности, зависящий от ряда факторов, основными из которых являются:
1 При расчетах на прочность, как известно из курса сопротивления материалов, следует разграничивать понятия и обозначения требуемого или нормативного коэффициента запаса прочности (будем обозначать его [п]) и фактического коэффициента запаса прочности, обозначаемого п и представляющего собой отношение предельного напряжения к наибольшему рабочему напряжению, возникающему в опасной точке детали,
п __ О пред I _ тпре8 \ °"max \ Ттах /
Во многих случаях при проверочных расчетах на прочность определяется фактический коэффициент запаса прочности и сравнивается с требуемым (нормативным); при этом условие прочности имеет вид: п> [и].
2*
20
ВВЕДЕНИЕ
а) точность применяемых методов расчета и расчетных схем;
б) правильность учета действующих на деталь нагрузок и характера их приложения (статическое, ударное и т. п.);
в) степень однородности применяемого материала и изученность его свойств;
г) форма детали, ее абсолютные размеры, состояние и качество поверхности;
д) степень ответственности детали.
Однако перечисленные факторы не исчерпывают всего многообразия обстоятельств, подлежащих учету. Так, например, иногда приходится повышать коэффициент запаса прочности (снижать допускаемое напряжение), для того чтобы обеспечить требуемую жесткость детали, хотя прочность ее была бы обеспечена и при более высоких допускаемых напряжениях.
Для наиболее дифференцированного учета основных факторов, влияющих на величину коэффициента запаса прочности, принято представлять общий коэффициент запаса как произведевие ряда частных коэффициентов, каждый из которых учитывает один или несколько факторов. Следуя методике, приведенной в «Справочнике машиностроителя», представим общий коэффициент запаса прочности как произведение трех частных коэффициентов:
[п] = [Hl]-K]-[Tl3],
где [Ti1] отражает влияние точности определения действующих на деталь нагрузок, достоверность найденных расчетом внутренних сил и моментов (отклонения расчетных и действительных усилий зависят главным образом от точности расчетной схемы), разницу в величине действительных и расчетных напряжений, связанную, например, с отсутствием достоверных данных о концентрации напряжений.
Значение [т] при применении достаточно точных методов расчета должно находиться в пределах 1—1,5.
При менее достоверных методах определения напряженности, а также при повышенных требованиях к жесткости значение [Ti1] принимается равным 2—3, а в отдельных случаях и выше.
[н2] отражает однородность материала, чувствительность его к недостаткам механической обработки, отклонения механических свойств от нормативных в результате нарушения технологии изготовления детали.
Значения К] приведены ниже применительно к выбору допускаемых напряжений при основных случаях нагружения деталей.
Коэффициент [Ti3] вводится для обеспечения дополнительного вапаса прочности тех деталей, которые должны быть особенно надежны в условиях эксплуатации и являются особо ответственными. Величина In3] принимается в пределах 1 —1,5.
Величина предельного напряжения зависит в первую очередь от материала детали, вида деформации (растяжение, кручение и т. д.) и от характера изменения во времени действующих в детали напря-
допускаемые напряжения
21
жений. Для упрощения вопроса вместо рассмотрения всех возможных вариантов изменения напряжений во времени в ряде случаев ограничиваются лишь тремя основными, обычно называемыми соответственно I, II и III родами нагружения;
I — напряжения постоянные во времени;
II — напряжения, меняющиеся от нуля до некоторого максимума и обратно до нуля (так называемый пульсирующий цикл изменения напряжений);
III — напряжения знакопеременные, причем максимальное и минимальное напряжения равны по абсолютной величине (так называемый симметричный цикл изменения напряжений).
в
(Г)
Фиг. 1. в)
На фиг. 1, а—в показан примерный характер изменения напряжений для указанных трех случаев 1.
Для выбора допускаемых напряжений важно учитывать именно изменение напряжений, а не нагрузок, так как в отдельных случаях даже при постоянной нагрузке, действующей на деталь, в ней возникают переменные напряжения. Например, в поперечном сечении вращающейся оси, нагруженной постоянной силой, напряжения изгиба будут изменяться по симметричному циклу.
