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

83125. Число і цифра 8. Написання цифри 8. Порівняння чисел в межах 8 87 KB
  Мета. Ознайомити учнів із числом 8, пояснити утворення числа 8 додаванням одиниці до попереднього числа; закріпити знання взаємозв’язку між частиною і цілим; вчити користуватися у мовленні числівниками; розвивати логічні мислення учнів, пам’ять, уважність, спостережливість...
83126. Текст. Типи текстів 1.3 MB
  Мета: закріпити вміння учнів визначати тип тексту складати тексти різних типів удосконалювати навички побудови зв’язного тексту стимулювати пізнавальну активність; розвивати усне й писемне мовлення; розвивати уяву пам’ять увагу; вміння самоаналізу результатів роботи...
83127. Я и Украина. Гражданское образование 210 KB
  Цель: формировать у детей представление о добре, доброте, о хороших, добрых поступках; расширять знания учащихся о роли доброты в жизни каждого человека. Задачи урока Раскрыть смысл понятия «доброта». Помочь детям задуматься о разных сторонах жизни и свойствах человеческого характера.
83128. Заходь у гості, щедра осінь 371.5 KB
  Мета. Формувати читацькі інтереси. Вчити дітей бачити красу рідного краю, вміти милуватися нею. Збагачувати словниковий запас, розвивати спостережливість, бажання пізнавати й передавати словами красу осені. Виховувати інтерес до книги, любов і бережне ставлення до природи.
83129. Сучасний урок на свіжому повітрі. Лісові голоси 2.73 MB
  Мета: Формувати уявлення про красу навколишнього світу, сповненого розмаїття звуків, кольорів. Ознайомити з основними елементами художньо-образної мови, музики, з можливостями різних видів мистецтва створювати виразні образи. Дати поняття про тривалість звука, висоту...
83130. До джерела народної мудрості 5.17 MB
  Мета: залучати учнів до джерел і витоків народної мудрості, збагатити та дати ширші уявлення про фольклорні жанри, формувати вміння повноцінно орієнтуватися в літературі, розвивати логічне мислення, пошукові та пізнавальні інтереси; виховувати любов до рідного краю, мови, почуття гордості за свій народ.
83131. Надзвичайні ситуації природного і техногенного характеру, причини їх виникнення. Правила поведінки під час надзвичайних ситуацій 619.5 KB
  Мета: Сформувати поняття «надзвичайна ситуація», «аварія», «катастрофа», уявлення про причини виникнення та наслідки надзвичайних ситуацій, про правила поведінки під час надзвичайних ситуацій. Розвивати вміння поводити себе в надзвичайних ситуаціях; виробляти вольові якості...
83132. Приди, весна красная!... Е. Серова «Ландыш», «Гвоздика», «Незабудки» 227 KB
  Люди любят этот цветок называют его в легендах: фонарики гномов рассыпавшиеся бусы Белоснежки слезы царевны б Чтение учителем стихотворения Что представили себе Почему кажется что ландыш зазвенит Снежно-белые колокольчики словно из тончайшего фарфора с тонким нежным запахом.
83133. Які осінні турботи у людей у містах і селах восени? 93 KB
  Мета: обговорити з учнями, чим займаються люди в місті та селі восени; розвивати логічне мислення; розширювати світогляд; виховати бажання допомагати дорослим. Обладнання: таблиці «Овочі», «Фрукти», «Комахи», оповідання А.М’ясківського «Казка про яблуню».