ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Практические меры по борьбе с изломами усталости из "Сопротивление материалов Издание 13 " Результаты, изложенные в предыдущих параграфах, дают возможность установить те практические меры, которые позволяют инженеру обеспечить прочность деталей машин и конструкций при переменных напряжениях. [c.764] Эти меры могут быть разделены на две категории. С одной стороны, необходимо обеспечить изготовление элементов машин и конструкций из материала, который наилучшим образом сопротивлялся бы действию переменных напряжений. Как мы видели, требования к материалу в этом отношении сводятся к двум положениям во-пер-вых, желательно применять металл с возможно более высоким пределом прочности при достаточной пластичности, что обеспечит высокое значение предела выносливости во-вторых, материал должен быть свободен от всяких внутренних факторов концентрации это требует возможно более однородной, мелкозернистой структуры, отсутствия всяких остаточных напряжений (например, закалочных) или нарушений сплошности материала в виде трещин, газовых пузырьков, неметаллических включений. [c.764] Указанные требования к материалу объясняют, почему для ответственных деталей, работающих на переменную нагрузку, применяют так часто легированные (хромоникелевые, хромованадиевые) стали с очень высоким пределом прочности, которым при помощи тщательной термической обработки (закалка с последующим отпуском) придана мелкозернистая структура, свободная от внутренних напряжений. [c.764] В таблице 38 приведены результаты испытаний четырех марок хромоникелевой стали, из которых одна (1) имела флокенй как видно из таблицы, наличие этого порока могло вскрыть только испытание на усталость все прочие характеристики (предел прочности и т. д.), полученные при статических испытаниях для всех четырёх марок, примерно одинаковы, а предел выносливости для первой марки резко снижен. [c.765] Вторая категория мер, обеспечивающих прочность деталей при переменной нагрузке, сводится к грамотной, культурной проектировке внешних очертаний детали и тщательной обработке её поверхности. Основная цель, которую должны ставить себе при этом конструктор и технолог, сводится к возможному снижению коэффициентов концентрации напряжений, вызываемых всякого рода резкими изменениями очертания детали и дефектами обработки поверхности. Снижение местных напряжений достигается прежде всего возможно более плавными очертаниями переходов, выемок, надрезов, галтелей. Совершенно необходимо решительно не допускать переходов, вовсе не смягчённых кривой хотя бы не очень большого радиуса везде, где возможно, следует применять радиус, достаточный для существенного снижения местных напряжений. Данные, позволяющие соответствующим образом выбрать числовую величину этих радиусов, приведены на фиг. 627 и 628. Надо заметить, что иногда даже небольшое увеличение радиуса перехода избавляет деталь от опасности. [c.765] Известен случай большого количества изломов коленчатых валов авиационных двигателей в английском воздушном флоте эти изломы происходили на галтели око.ю места насадки пропеллера стоило увеличить радиус галтели всего на 1/8 я 3 мм, и изломы прекратились. [c.765] Балки проезжей части. [c.766] Валы автомобильных двигателей. [c.766] Штоки и шатуны паровых двигателей. [c.766] Валы паровых турбин. [c.766] Лопатки паровых турбин. . [c.766] Коэффициент концентрации, отнесенный к нормальным напряжениям от изгиба в сечении, перпендикулярном к оси вала, достигает величины 1,8—2,0. На фиг. 644, а дан график величины нормальных напряжений о в крайних волокнах изгибаемого вала, на который насажена с натягом ступица шкива. Напряжения определены оптическим методом. [c.767] На чертеже видно, что около края ступицы напряжения о, особенно в сжатой зоне, дают резкое местное повышение. [c.767] Во всех приведённых примерах изменения формы детали имеют целью создать возможно более плавное изменение напряжений в месте перехода. [c.767] Необходимо отметить, что вопросы о выборе материала и о правильном проектировании формы детали нельзя отрывать друг от друга. Чем лучше материал, чем выше его предел прочности, тем более тщательной обработки он требует. Применяя дорогостоящую легированную сталь высокого качества и не обращая внимания на снижение местных напряжений, мы рискуем свести на-нет все преимущества применения качественной стали. Коэффициент чувствительности к местным напряжениям для такой стали будет значительно выше, чем для более мягкой, простой углеродистой стали. На эго уже было указано в 239. [c.768] На фиг. 647 и 648 показаны диаграммы — р для всех сортов материала обыкновенной углеродистой стали и высококачественной легированной стали. На этих диаграммах линии АМВ соответствуют разрушению за счёт развития трещин усталости, линии же ОЫ — за счёт образования пластических деформаций при превышении напряжениями предела текучести. [c.768] Линии АММ, заштрихованные на чертеже, представляют диаграмму разрушающих напряжений (в широком смысле слова). Как мы видим, для легированной стали возможность разрушения за счёт развития трещины усталости гораздо значительнее, чем для обычной углеродистой стали. Смягчения местных напряжений за счёт пластических деформаций в первом случае ждать гораздо труднее, чем во втором. Этим в значительной степени и объясняется повышенная чувствительность качественной стали к концентрации напряжений. [c.768] Резюмируя, можно сказать, что чем лучше применяемая нами сталь как материал, тем более культурной и тщательной обработки она требует, чтобы все её преимущества могли быть использованы в полной мере. [c.768] Вернуться к основной статье