ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие сведения. Прочность из "Детали машин Издание 3 " Детали машин должны удовлетворять условию надежности, т. е. способности, сохраняя свои эксплуатационные показатели, выполнять заданные функции в течение заданного срока службы, и условию экономичности, т. е. иметь минимально необходимую стоимость изготовления и эксплуатации. [c.11] Поэтому необходимо применять наиболее подходящие мате-риалЪх с учетом их стоимости и дефицитности, а также рассчитывать детали с минимальными коэффициентами безопасности. [c.11] Работоспособность и надежность деталей машин характеризуется определенными условиями или критериями. По одному или по нескольким из этих критериев ведут расчет, цель которого — определение размеров и материалов деталей машин. Часть критериев удовлетворяется заведомо и не требует проверки или вообще относится не ко всем деталям. [c.11] Важнейшие критерии 1) прочность, 2) жесткость, 3) износостойкость, 4) теплостойкость, 5) виброустойчивость. [c.11] Нагрузки на детали машин и напряжения в них, как известно, могут быть постоянными и переменными по времени. [c.11] Детали, подверженные постоянным напряжениям в чистом виде, в машинах почти не встречаются. Постоянная неподвижная в пространстве нагрузка вызывает во вращающихся деталях (валах, осях, зубьях зубчатых колес) переменные напряжения. Однако отдельные детали работают с мало изменяющимися напряжениями, которые при расчете можно принимать за постоянные. К таким деталям могут быть отнесены детали с большими нагрузками от веса (в транспортных и подъемно-транспортных машинах), детали с большой начальной затяжкой (заклепки, часть крепежных винтов и пружин) и детали с малым общим числом плавных нагружений, нагружаемые при начале длительного рабочего цикла машины и разгружаемые при остановке или окончании цикла, например элементы котлов и резервуаров. [c.11] менные напряжения, прежде всего, характеризуются циклом изменения напряжений. [c.11] Машины могут работать в условиях постоянных (установившихся, стационарных) режимов, при которых амплитуда и постоянные составляющие напряжений неизменны, или переменных (нестационарных) режимов, при которых амплитуда и постоянная составляющая или один из этих параметров переменны. Постоянные режимы характерны для машин центральных силовых и насосных станций и транспортных машин дальнего следования, переменные — для большинства машин — универсальных машин орудий, транспортных машин и т. д. [c.12] Нагрузки могут изменяться плавно или прикладываться внезапно (удары). Существенные ударные нагрузки действуют в машинах ударного действия и в транспортных машинах. Удары также бывают связаны с работой механизмов (переключением зубчатых колес и кулачковых муфт на ходу, использованием упоров и т. д.), с погрешностями изготовления и увеличенными зазорами в механизмах. Очень опасны удары при авариях. Основная характеристика сопротивления удару — ударная вязкость. [c.12] Расчеты на прочность ведут по номинальным допускаемым напряжениям, по коэффициентам запаса прочности или по вероятности безотказной работы. Расчеты по номинальным напрянтениям наиболее просты и удобны для обобщения опыта конструирования путем накопления данных о напряжениях в хорошо зарекомендовавших себя конструкциях, работающих в близких условиях. Наиболее полезны такие данные для машин массового выпуска, в частности автомобилей, опыт эксплуатации которых велик. Расчеты по коэффициентам безопасности учитывают в явной форме отдельные факторы, влияющие на прочность концентрацию напряжений, размеры деталей, упрочнения, а потому более точны. Вместе с тем эти расчеты сохраняют условность, так как коэффициент запаса вычисляют для некоторых условных характеристик материалов и значений нагрузок. [c.12] Наиболее прогрессивным является расчет по вероятности безотказной работы, как по истинному и физически ясному критерию. [c.12] Отдельные детали рассчитывают по предельным остаточным перел1ещениям, допустимым без нарушения нормальной работы узла. К таким деталям могут быть отнесены, например, грузовые крюки, рым-болты, прижимные планки для крепления деталей на станках и т. д. [c.13] Расчет на прочность при постоянных напряжениях и хрупком состоянии материала производят по заданному коэффициенту запаса относительно предела прочности. При неравномерном напряженном состоянии, в частности при изгибе, за исходную характеристику принимают предел прочности при этом напрян епном состоянии, который для хрупких материалов обычно отличен от предела прочности при растяжении. Например, для серых чугунов предел прочности при изгибе в среднем в 2 раза выше, чем при растяжении. Коэффициенты концентрации напряжений вводят в расчет для однородных материалов, чувствительных к концентрации напряжений (закаленная сталь), и их сильно уменьшают для неоднородных материалов со значительной внутренней концентрацией напряжений (серый чугун). [c.13] Для чугунов в среднем V = 0,3, для закаленных до НЙС 60 сталей V 0,5. [c.13] Расчет на прочность при установившихся режимах переменных напряжений обеспечивает требуемый запас прочности по отношению к пределу выносливости. [c.13] При пользовании приведенными формулами предполагается, что действие переменных напряжений превалирует над действием постоянных и несущая способность ограничивается усталостью материала, а но появлением пластических деформаций. В противном случае формулы трансформируются и запас прочности берется по отношению к пределу текучести. [c.14] В отличие от расчетов при постоянных напряжениях в расчеты при переменных напряжениях коэффициенты концентрации напряжений вводят не только для хрупких, но и для пластических состояний материалов, а такню дополнительно вводят масштабный фактор. [c.14] Величины 5а и весьма малы, что указывает па незначительную роль постоянных составляющих напряжений. [c.14] Выбор коэффициентов запаса прочности является весьма ответственной задачей для конструктора. Коэффициент.запаса прежде всего зависит от критерия прочности и характеристики материала, по отношению к которой назначается запас прочности. [c.14] Вернуться к основной статье