20081

Конструирование при циклическом нагружении. Факторы, повышающие и снижающие предел выносливости

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Уменьшение концентрации напряжений. Если устранить концентраторы напряжений полностью невозможно то следует заменять сильные концентраторы умеренно действующими. Концентраторы следует удалять из наиболее напряженных участков детали и переносить если это допускает конструкция в зоны наименьших напряжений. С целью уменьшения номинальных напряжений целесообразно увеличивать сечения детали на участках расположения концентраторов.

Русский

2013-07-25

101.5 KB

5 чел.

Конструирование при циклическом нагружении. Факторы, повышающие и снижающие предел выносливости.

Уменьшение концентрации напряжений. Если устранить концентраторы напряжений полностью невозможно, то следует заменять сильные концентраторы умеренно действующими. Например, резьбовые отверстия, принадлежащие к числу наиболее сильных концентраторов, целесообразно заменять гладкими отверстиями, отрицательный эффект которых меньше и может быть ослаблен рядом мер.

Концентраторы следует удалять из наиболее напряженных участков детали и переносить, если это допускает конструкция, в зоны наименьших напряжений. С целью уменьшения номинальных напряжений целесообразно увеличивать сечения детали на участках расположения концентраторов.

Галтели. Концентрацию напряжений во входящих углах ступенчатых деталей, например ступенчатых валов, можно значительно снизить рациональной формой сопряжения ступеней.

Острые входящие углы на участках перехода (рис. 200, б) вызывают значительную концентрацию напряжений. Конические сопряжения (рис. 200, в) увеличивают прочность переходных участков, но сокращают длину цилиндрической поверхности малого диаметра. Их применяют только на свободных переходах, где деталь конструктивно не связана со смежными деталями.

Чаще всего для снижения концентрации напряжений на участках перехода вводят галтели (рис. 200, г, ж).

   б) в) г)    д)      е)  ж)

Рис. 200 Снижение концентрации напряжений

во входящих углах ступенчатых валов.

Концентрация напряжений падает с уменьшением перепада диаметров и увеличением относительного радиуса галтели ρ= R/d). Достаточно низкие значения эффективного коэффициента концентрации напряжений (кЭ = 1,5) получаются при ρ = 0,05 ÷ 0,08 для малых перепадов и ρ = = 0,1 ÷ 0,15 для больших.

Эллиптические галтели (см. рис. 200, е) обеспечивают при одинаковых перепадах диаметров относительно большее (примерно на 20%) увеличение прочности. Эффективность таких галтелей зависит от отношения большой полуоси b эллипса к диаметру d вала. При b = (0,4 ÷ 0,45) ·d и a/b = 0,4 коэффициент концентрации напряжений не превышает  1,5.

Недостатком эллиптических галтелей является сокращение длины цилиндрической части вала, что нежелательно как в случаях установки насадных деталей, так и при установке шейки вала в подшипниках скольжения.

Сокращения длины цилиндрической части вала можно избежать, если применить поднутренные галтели (см. рис. 200,.ж), которые по эффективности приблизительно равноценны круговым галтелям с одинаковыми значениями R/d. Поднутрение целесообразно применять в случаях сопряжения цилиндрических валов с призматическими частями, когда есть место для расположения галтели достаточно большого радиуса.

Рис. 201 Введение галтелей

На рис. 201 показаны примеры введения галтелей в шпоночных, шлицевых соединениях и зубчатых передачах (а, в, д - неправильные, б, г, е — правильные конструкции). В зубчатых передачах наиболее высокую циклическую прочность обеспечивает выполнение впадины между зубьями по радиусу, для фрезерованных зубьев — по рис. 201, ж, для шлифованных — по рис. 201, з.

Рис. 202 Обработка отверстий в циклически нагруженных деталях

Отверстия. Участки деталей, ослабленные отверстиями, упрочняют путем увеличения сечений в зоне расположения отверстий, скругления кромок отверстий, обжатия кромок, дорнования отверстий и т. д.

На рис. 202 приведена последовательность операций при обработке отверстий в высоко нагруженных деталях (разгрузочные отверстия дисков турбин): а – сверление; б – снятие фаски; в – зенкерование; г – развертывание; д – скругление кромок; е – уплотнение галтели; ж – прошивание отверстия шариком.

Рис. 203 Устранение концентрации нагрузки на кромках зубьев

Устранение концентрации нагрузки.

Важное правило конструирования циклически нагруженных деталей — это устранение местных скачков напряжений, возникающих в точках приложения сосредоточенных нагрузок.

В зубчатых колесах непрямолинейность зуба, погрешности угла наклона спиральных зубьев, перекос осей колес могут вызвать сосредоточение нагрузки на кромках и, как следствие, повышенные напряжения изгиба и смятия. Обязательно снятие фасок или галтелей на углах зубьев (рис. 203,а). Полезно увеличивать   податливость   зуба   путем   уменьшения

жесткости обода по направлению к торцам (рис. 203,6).

Действенным средством предупреждения повышенных кромочных давлений является придание зубу слегка бочкообразной формы (бомбинирование) с одновременным скруглением торцовых кромок (рис. 203, в). Этот способ обеспечивает при возможных перекосах и неточностях наиболее благоприятное расположение пятна контакта примерно в центре зуба.

Посадки с натягом. Задача упрочнения прессовых соединений заключается прежде всего в уменьшении давления на посадочных поверхностях и напряжений в охватывающей и охватываемой деталях рациональным выбором параметров соединения.

       а)     б)  в)  г)  д)

Рис. 204 Увеличение циклической прочности соединений с натягом

Значительное повышение прочности дает круговое накатывание посадочной поверхности вала. Не рекомендуется применять накатывание ограниченных кольцевых участков у торцов соединения (рис. 204, д), так как на границах этих участков возникают скачки напряжений.

Эффективный способ повышения сопротивления усталости прессовых соединений — это упрочнение контактных поверхностей химико-термической обработкой.

Циклически нагруженные соединения. Соединения, передающие переменный момент или испытывающие знакопеременные радиальные нагрузки, подвержены усталостным повреждениям особого вида: фрикционной коррозии (фреттинг-коррозии), наклепу и схватыванию.

Основной причиной этих дефектов являются многократно повторные деформации и микро-сдвиги сопряженных поверхностей в окружном и продольном направлениях, вызывающие нагрев металла.

Рис. 205 Клеммовые соединения

В конструкции клеммных соединений необходимо обеспечивать равномерную затяжку по всей окружности клеммы. На рис. 205 показан пример ошибочной конструкции 1. Крутящий момент от шейки к щеке передают два шипа. При затяжке клеммы верхние грани шипов упираются в стенки пазов 2. Участок АА остается незатянутым; на нем неизбежно возникает наклеп. В правильной конструкции 3 шип расположен по оси симметрии клеммы. Равномерную затяжку обеспечивает также конструкция 4 с передачей крутящего момента призонным болтом, установленным в лунке шейки. По указанным выше причинам клеммная затяжка неприменима для нагруженных шлицевых соединений.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3939. Блокові та символьні пристрої для введення-виведення 111 KB
  Блокові та символьні пристрої для введення-виведення Блокові і символьні пристрої Типовий приклад блокового пристрою - пристрій керування дисками. Він виконує команди виду: read, write, seek (прочитати, записати або знайти блок із заданим номером)...
3940. Логические элементы. Диодно-транзисторная логика 913.5 KB
  Логические элементы Введение В настоящее время при разработке цифровых схем следующие типы логических элементов (ЛЭ): - диодно-транзисторные ЛЭ (ДТЛ) транзисторно-транзисторные ЛЭ (ТТЛ) эмиттерно-связанные ЛЭ (ЭСЛ) ЛЭ на М...
3941. Дискретний логарифм 103.5 KB
  Дискретний логарифм Проблема обчислення дискретного логарифма є не лише цікавою, а й вкрай корисною для систем захисту інформації. Ефективний алгоритм знаходження дискретного логарифму значною мірою знизив би безпеку систем ідентифікації користувача...
3942. Особливості побудови різних видів компютерних мереж та локальних технологій 127.21 KB
  За допомогою комп'ютерних мереж ми можемо обмінюватися різною інформацією не тільки в одному приміщенні, а й в різних куточках світу. На мій погляд це дуже комфортний і вигідний спосіб спростування обміну інформацією і допомоги людям...
3943. Microsoft Excel 97: Пособие для начинающих 444 KB
  Данное учебное пособие посвящено табличному процессору Microsoft Excel 97, который входит в пакет Microsoft Office 97. Пособие содержит описание основных операций создания и обработки таблиц с помощью Microsoft Excel. Пособие рассчитано на пользоват...
3944. Створення та дослідження програм взаємодії зі зовнішніми пристроями 219.5 KB
  Створення та дослідження програм взаємодії зі зовнішніми пристроями План заняття Мета заняття: Засвоїти принцип будови машинної команди. Засвоїти принцип будови комп’ютерної програми. Засвоїти найуживаніші машинні команди т...
3945. Дослідження роботи ЦАП і АЦП 427.5 KB
  Дослідження роботи ЦАП і АЦП Мета роботи: Виведення функціонального призначення мікросхем КР572ПА2, КР572ПВ1. Отримання навиків у експерементальному дослідженні роботи мікросхем ЦАП і АЦП. 2. Короткі теоретичні відомості: Аналого-цифровий пере...
3946. Перевезення вантажів змінними полупричепами 46.5 KB
  Перевезення вантажів змінними полупричепами. Мета роботи: Визначити необхідне число АТЗ для перевезення методом змінних полупричепів. Вхідні данні: Залізобетонні вироби з ДБК на будівництво перевозиться на автопоїздах (тягачах) марки КамАЗ-5410 з по...
3947. Защита информации с помощью пароля 18.2 KB
  Защита информации с помощью пароля Цель работы: исследование защиты с применением пароля, а также исследование методов противодействия атакам на пароль. Ход работы: Производим установку демо-версии программы ARCHPR на персональный компьютер. Пр...