Напряжений концентрация у отверстий в валах

Трещины в большинстве случаев возникают вследствие усталости материала деталей, работающих в условиях циклических знакопеременных нагрузок. Наиболее часто они появляются в деталях рамы, кузовах, коленчатых валах, поворотных цапфах, рессорах, в местах концентрации напряжений (у отверстий, в галтелях и т.п.). Размеры трещин по ширине могут быть самыми разными от видимых невооруженным глазом до микроскопических, которые обнаруживают с помощью специальных приборов. [c.147]

Таким образом, задача об определении величины концентрации напряжений у радиального отверстия в стенке скручиваемого трубчатого вала сводится к определению концентрации напряжений в пластинке с отверстием, подверженной во взаимно перпендикулярных направлениях действию растяжения п сжатия напряжениями о = т. [c.239]

Такое высокое значение коэффициентов концентрации при кручении валов с отверстием (часто такие отверстия делают для смазки) обязывает особенно осторожно подходить к выбору размеров валов, изготавливаемых из хрупких материалов. Для снижения концентрации напряжений в машиностроительной практике приходится прибегать к различным технологическим мерам сглаживанию резких переходов, закруглению кромок (у отверстий) и т. п. [c.240]

Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в области резких изменений в форме упругого тела (внутренние углы, отверстия, выточки), а также в зоне контакта деталей возникают повышенные напряжения. Например, при растяжении полосы с небольшим отверстием (рис. 41], а) закон равномерного распределения напряжений вблизи отверстия нарушается. Напряженное состояние становится двухосным, а у края отверстия появляется пик осевого напряжения. Аналогично при изгибе ступенчатого стержня (рис. 411, б) в зоне внутреннего угла возникает повышенное напряжение, величина которого зависит в первую очередь от радиуса закругления г. При прессовой посадке втулки на вал (рис. 411, в) у концов втулки и вала также возникают местные напряжения. Подобных примеров можно привести очень много. Описанная особенность распределения напряжений получила название концентрации напряжений. Зона распространения повышенных напряжений ограничена узкой областью, расположенной в окрестности очага концентрации, и в связи [c.393]

Опасными местами коленчатого вала при расчёте на усталость являются те, где при значительных номинальных напряжениях возникает концентрация напряжений, т. е. места у галтелей, смазочных отверстий и т. д. Для коленчатого вала, изображённого на фиг. 51, такими местами являются а) места у смазочных отверстий — точки 3 и 6 б) во входящем угле, в местах перехода щеки в шейку — точки 1, 2, 4 и в) у галтелей — точки 7, 8, 9 и 10. В валах с толстыми щеками (большой [c.527]

Концентрации напряжений возникают у галтели при переходе от одного сечения вала к другому, галтелей основания зуба шестерни, у дна канавки резьбы, шпоночного паза, около отверстий в деталях, у дна выточек и др. Фактическое снижение предела выносливости детали вследствие концентрации напряжений характеризуется коэффициентом [c.317]

При расчете по методу Р. С. Кинасошвили о прочности вала судят по запасам прочности его элементов, определяемым с учетом концентрации напряжений у краев масляных отверстий в шейках, а также в галтелях сопряжения шеек со щеками. Для этого определяются максимальные амплитуды номинальных напряжений в элементах вала. [c.266]

Влияние концентраторов напряжения может быть учтено в первом приближении посредством эффективного коэффициента р концентрации напряжения. Этот коэффициент показывает, во сколько раз предел выносливости эталонного образца больше предела выносливости материала. Концентрация напряжений возникает в местах резкого изменения диаметра вала или оси у шпоночных канавок, в местах расположения шлицев, резьбы, отверстий и т. д., а также при наличии внутренних напряжений в местах неподвижной посадки сопряженных деталей и коррозионных изъянов. Концентраторами напряжений являются также заклепочные и сварные швы. [c.119]

Резкое изменение поперечных сечений и направления отдельных эле.ментов кривошипа, а также характер распределения действующих сил приводят к неравномерному распределению напряжений по длине вала и по его поперечным сечениям. Неравномерность напряжений усиливается концентрацией напряжений в галтелях щек и у краев масляных отверстий шеек вала. В связи с этим действительные напряжения могут значительно превышать номинальные, вычисленные по формулам сопротивления. материалов. [c.466]

Необходимо иметь в виду, что концентрация напряжения в этом случае даёт отношение наибольшего местного напряжения не к наибольшему напряжению у поверхности целого вала, а к величине того напряжения, которое получилось бы в том месте, где расположено отверстие. [c.107]

Коленчатые валы разрушаются от усталости в местах наибольшей концентрации напряжений, обычно у выхода отверстия для смазочного материала на коренных и шатунных шейках вала и у галтелей в сопряжениях шеек со щеками. [c.256]

В шестой главе рассмотрена неправильность в распределении напряжений, вызываемая резкими изменениями поперечных сечений вследствие наличия отверстий и вырезов, и рассмотрено практическое значение концентрации напряжений. - Описан также оптический метод, который оказался весьма полезным при исследовании концентрации напряжений. Объяснена мембранная аналогия в задачах кручения и ее приложение к исследованию концентрации напряжений во входящих углах, а также в прокатных и трубчатых сечениях. Рассмотрены также валы переменного диаметра, и при объяснении местных напряжений у выкружек таких валов использована электрическая аналогия. [c.7]

При невозможности осуществления перехода ступеней, обеспечивающего необходимую высоту заплечика, применяют промежуточные упорные кольца (рис. 111, з). Величина фаски в отверстии таких колец значительно меньше, чем у соответствующих подшипников, что и дает возможность уменьшения высоты заплечиков. При этом уменьшается радиус галтели у заплечика, что допустимо для относительно легко нагруженных валов и осей. Для валов и осей, подверженных действию тяжелых нагрузок, требуется, напротив, увеличение радиусов галтелей и применение галтелей специальной формы (см. рис. 102), что возможно при постановке промежуточных колец с фасками большими, чем у внутренних колец подшипников (см. рис. 111,и). В особо тяжелых случаях даже применение специальных галтелей иногда является недостаточным, тогда для устранения местной концентрации напряжений делают плавные переходы между ступенями, посредством пологих конических участков, а для упора вводят специальные промежуточные втулки. [c.148]

Местные ослабления, отверстия, переходы и вообще всякие резкие изменения сечений и формы элементов деталей уменьшают их прочность и жесткость. Концентрация напряжений, возникающая на таких участках, при наличии переменных нагрузок, которым обычно подвергаются детали автомобильных и тракторных двигателей, становится особенно опасной, если детали недостаточно качественна обработаны. Так, например, местные напряжения у края отверстий для смазки в шейках коленчатого вала по данным ЦИАМ в 2,0—2,5 раза больше средних по сечению напряжений. Определение влияния концентрации напряжений с достаточной точностью пока еще возможно лишь в простейших случаях. Поэтому для обеспечения желаемой прочности и надежности необходимо правильно выбирать материал и форму деталей, форму и способы обработки каналов (особенно их выходных отверстий), предусматривать плавные переходы между элементами детали с разными сечениями. [c.48]

При наличии по перечных отверстий эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе вала и при кручении кх принимают в зависимости от отношения диаметра отверстия к диаметру вала а/й и временного сопротивления материала сТв. Значения ка и к при а/с =0,05- -0,25 и 0в = 7Он-120 дан/ммР лежат в пределах от 1,5 до 2,5. Увеличение сТв ведет к увеличению к я к . Увеличение диаметра отверстия при данном диаметре вала ведет к снижению местных напряжений у кромок. [c.266]

У выправленных чеканкой коленчатых валов не наблюдается увеличения концентраций напряжений в опасных сечениях, поэтому их усталостная прочность не снижается. Изношенные отверстия под штифты фланца развертывают под ремонтный размер, который превышает [c.266]

При шпоночном соединении гнездо для конца винта лучше сверлить в шпонке (рис. 2.20). Это устраняет концентрацию напряжений у вала и не нарушает правильности ( рмы посадочной поверхности вала вследствие выпучивания кромок отверстия при сверлении. Сверление гнезда [c.72]

Профильным соединением называется такое, у которого втулка сажается не на круглую поверхность вала. Простейшим профильным соединением является соединение с квадратным валом (рис. 6.13). Недостатки этого соединения — сложность изготовления отверстия и концентрация напряжений в углах. [c.100]

Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных деталей машины (стационарного двигателя внутреннего сгорания, компрессора, эксцентрикового пресса и др.) и испытывает динамические знакопеременные нагрузки. Поломки коленчатых валов могут происходить по разным причинам усталости металла в результате длительной работы, большой выработки (эллипс) шеек, неточной укладки вала в подшипниках, приложения внезапных ударных нагрузок, заниженной прочности элементов (например, концентрации напряжений в местах переходов, у смазочных отверстий и галтелей), плохого изготовления фундамента и др. [c.93]

Меньшие значения относятся к случаю концентрации напряжений у поперечного отверстия. при условии закалки по всей зоне концентрации напряжения н при сохранении пластичной сердцевины. Обкатка подступичной части валов с напрессованными деталями, галтели прямых ступенчатых валов, обжатие пуансоном края отверстия в валу с поперечным отверстием и т. п. Обкатка галтели коленчатого вала. При нагреве и в условиях длительной службы влияние упрочнения от наклёпа ослабевает. Цифры, заключённые в скобки, нуждаются в дополнителыюй проверке [c.525]

Частой причиной поломок являются маслоподБодящие отверстия в валах (фиг. 563, а). Для уменьшения вредного влияния отверстий применяются, различные конструктивные мероприя тия. На фиг. 563, б показано отверстие,, раззенкованное с внешней стороны (в случае, если вал испытывает большое напряжение, следует скруглить и другой конец отверстия, у внутренней поверхности А). Значительно уменьшает концентрацию напряжений снятие лыски (фиг. 563, в). [c.750]

Давление р должно быть таким, чтобы силы трения, возникающие на посадочной поверхности соединения, оказались больше внешних зада шых сдвигающих сил и моментов. Контактные давления в направлении длины втулки изменяются по некоторой кривой, приближенной характер KOTopoii изображен па рис. Il3. Здесь наблюдается концентрация давлений (напряжений) у краев отверстия, вызванная вытеснением сжатого металла от середины отверстия в обе стороны. Для уменьшения концентрации напряжений посадочную часть вала выполняют короче ступицы. [c.59]

Развитие усталостных трещин в эксплуатации имело место в дисках III ступени турбины двигателя НК-8-2у на самолетах Ту-154Б в зонах высокой концентрации нагрузки по отверстиям крепления дисков к валу двигателя. Расчеты методом конечных элементов показали наличие сложного напряженного состояния в тех местах диска, в которых обычными традиционными методами расчета оценивали напряженное состояние как линейное [1, 2]. При применении решения на основе обобщенного представления о плосконапряженном состоянии в ряде сечений не учитывается наличие касательных напряжений и неполностью учитывается объемно-наиряженное состояние дисков в ободной части, в том числе и в местах лабиринтных уплотнений. Тем более погрешности в оценке реального напряженного состояния возникают в местах концентрации нагрузок у отверстий под болты, соединяющие диск с валом турбины. Как показала практика эксплуатации таких дисков, именно у крепежных отверстий возникают усталостные трещины, которые в последующем распространяются в направлении ступичной части диска к валу. Реализуемое напряженное состояние материала диска по сечениям отличалось от расчетного, поскольку максимальная интенсивность напряженного состояния по расчету соответствовала сечению, расположенному перпендикулярно к плоскости роста трещины [2]. [c.542]

Местные напряжения, вызываемые отверстиями и желобками, исследованы Дж. Лармором ). Он показал, что просверленное в валу круглое отверстие малого диаметра, параллельное оси вала, удваивает максимальное напряжение в той части вала, где просверлено отверстие. Влияние полукруглых выточек на поверхности круглого вала, параллельных его оси, проявляется в том, что наибольшее касательное напряжение у основания выточки приблизительно вдвое больше, чем касательное напряжение, вычисленное для поверхности вала в том предположении, что выточки нет. Коэффициент концентрации напряжения в случае отверстия или выточки эллиптической формы равен (1+а/Ь), где avib — полуоси эллипса соответственно в радиальном и перпендикулярном к нему направлениях. [c.571]

Конструктивная прочность. Чугун является металлом, наименее чувствительным к концентрации напряжений, особенно в малых сечениях (см. табл. 35 первой части). Коэффициент концентрации напряжений Рк у образцов чугуна с надрезами во многих случаях близок к единице. Отверстия, создающие концентрацию напряжений, выражающуюся для стали коэффициентом Рк = 1,7—2,5, в случае чугуна характеризуются значениями Рк = 1,2—1,5. Резкие (д = 0) или недостаточно плавные переходы сечений могут создавать в чугуне значительные концентрации напряженпй, выражаемые коэффициентом Рк = = 2,7—2,2 однако, переход к более плавным изменениям сечений вызывает понижение Рк чугуна до 1,7—1,8. Литые чугунные валы, обладающие выгодными в отношении расиределен11я напряжений формами, имеют сопротивляемость усталости, близкую к уровню [c.681]

Если детали имеют форму и размеры поперечных сечений, изме-няюш,иеся по их длине (коленчатый вал, шатун, клапаны, силовые шпильки и др.), то в местах нереходов, в галтелях, у краев отверстий и шпоночных канавок, в резьбе, зубьях шестерен, между ребрами, повышающими жесткость конструкции, и т. п. вознпкает концентрация напряжений, которая возрастает тем в большей степени, чем меньше пластичность металла и чем выше его статические характеристики прочности. [c.376]

Существенный недостаток соединения с натягом — зависимость его нагрузочной способности от ряда факторов, трудно поддающихся учету 1пирокого рассеивания значений коэффициента трения и натяга, влияния рабочих температур на прочность соедине-ния и т. д. К недостаткам соединения относятся также наличие высоких сборочных напряжений в деталях и уменьшение их сопротивления усталости вследствие концентрации давлений у краев отверстия. Влияние этих недостатков снижается по мере накопления результатов экспериментальных и теоретических исследований, позволяющих совершенствовать расчет, технологию и конструкцию соединения. Развитие технологической культуры и особенно точности производства деталей обеспечивает этому соединению все более широкое применение. С помощью натяга с валом соединяют зубчатые колеса, маховики, подшипники качения, роторы электродвигателей, диски турбин и т. п. Посадки с натягом используют при изготовлении составных коленчатых валов (рис. 7.9), червячных колес (рис. 7.10 и пр. На практике часто применяют соединение натягом совместно со шпоночным (рис. 7.10). При этом соединение с натягом может быть основным или вспомогательным. В первом случае большая доля нагрузки в>.х принимается посадкой, а шпонка только гарантирует прочность соединения. Во втором случае посадку используют для частичной разгрузки шпонки и центрирования деталей. Точный расчет комбинированного соединения еще не разработан. Сложность такого расчета заключается в определении доли нагрузки, которую передает каждое из соединений. Поэтому в инженерной практике используют приближенный расчет, в котором полагают, что вся нагрузка воспринимается только основным соединением — с натягом или шпоночным. Неточность такого расчета компенсируют выбором повышенных допускаемых напряжений для шпоночных соединений. [c.113]

И. Гейгер ) и X. Хольцер исследовали эту же задачу в связи с крутильными колебаниями коленчатых валов. Е. Мейер ) и Зеель-ман ) произвели ряд опытов над кручением коленчатых валов. Большая часть поломок коленчатых валов должна быть приписана развитию трещин, появляющихся обыкновенно в точках более высокой концентрации напряжения у выкружек и отверстий. Влияние, обусловленное изменением радиуса выкружки на сопротивление усталости коленчатых валов, было исследовано Т. Стентоном и Дж. Бетсоном ). Эти опыты показывают, что влияние ослабления концентрации напряжения увеличивается с понижением пластичности материала. [c.591]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...