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

64139. Розробка схеми генератора низьких частот та керівництво по експлуатації 2.9 MB
  Підсилювачі електричних сигналів, застосовуються в багатьох областях сучасної науки й техніки. Особливо широке застосування підсилювачі мають у радіозв'язку й радіомовленні, радіолокації, радіонавігації, радіопеленгації...
64140. Организация технического обслуживания и ремонта стрелочных электроприводов 2.52 MB
  Стрелочные электроприводы предназначены для перемещения остряков стрелочного перевода из одного крайнего положения в другое, их запирания и контроля положения стрелок, включенных в электрическую централизацию. Кроме этого они должны контролировать промежуточное положение остряков и взрез стрелки.
64141. Оценка эффективности использования основных средств ФКУ ИК-3 УФСИН России по Республике Марий Эл 2.62 MB
  Предметом исследования является оценка эффективности использования основных средств ФКУ ИК3 УФСИН России по Республике Марий Эл. Цель работы рассмотрение вопросов связанных с оценкой эффективности использования основных средств для выработки рекомендаций и путей повышения использования основных средств.
64143. Разработка предложений по развитию MICE-туризма в Санкт-Петербурге на период 2015-2020 годов 2.32 MB
  Целью дипломного проекта является разработка предложений, которые влияют на увеличение потока деловых туристов в Санкт-Петербург посредством создания всех необходимых условий для развития MICE-индустрии.
64145. Система коррекционной работы с детьми с общим недоразвитием речи 87.83 KB
  Попытки внедрять различные модели оздоровительных, коррекционно-развивающих программ, новые формы занятий, предлагаемых различными авторами без учета возможностей дошкольного образовательного учреждения и знания контингента занимающихся, не приводят к желаемым результатам
64146. Рекламная деятельность предприятий гостиничного бизнеса (на примере ООО «Мираж») 4.66 MB
  Сущность содержание и функции рекламы в гостиничной индустрии. Особенно велико значение рекламы в областях экономики и общественной жизни. Экономическая роль рекламы реализуется в том что она способствует росту общественного производства объема капиталовложений и числа рабочих мест.
64147. Технико-экономическое обоснование инвестиционного проекта производства пива в г. Озерск Челябинской области на примере ООО «СоХо Плюс» 4.64 MB
  Вкус и аромат пива обуславливают содержащиеся в нем экстрактивные вещества, извлеченные из зернового сырья, горькие и ароматические вещества хмеля, а также спирт, диоксид углерода и другие продукты брожения.