Предотвращение усталостных разрушений

Для предотвращения усталостных разрушений головок зубьев их толщину на окружности вершин назначают из условий Sa [c.192]

Sp - расчетный коэффициент запаса прочности для предотвращения усталостного разрушения материала [c.556]

Проблема предотвращения усталостных разрушений весьма актуальна во всех отраслях машиностроения, особенно в таких, где аварии вследствие разрушения ответственных деталей ведут к катастрофическим последствиям (авиация, железнодорожный транспорт и т. д.). Эта проблема приобретает еще большее значение в связи с быстрым ростом мощностей в одном агрегате (без существенного изменения габаритов), увеличением скоростей, сил и других параметров рабочих процессов машин. [c.5]

При испытании гладких образцов долговечность определяется зарождением малой трещины в полосе скольжения на гладкой поверхности. Зарождению трещины должно предшествовать знакопеременное пластическое течение поверхностных слоев, поэтому обработки, применяемые для предотвращения усталостного разрушения таких деталей, как коленчатые валы, заключаются прежде всего в упрочнении поверхности, для того чтобы затруднить пластическое течение. Поверхностная закалка или цементация увеличивают предел текучести дробеструйный наклеп и азотирование (или цианирование) создают в поверхностных слоях остаточные сжимающие напряжения, приводящие к росту амплитуд напряжений, требуемых для зарождения трещин (см. рис. 127). Однако при этих обработках ухудшается качество по-224 [c.224]

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ УСТАЛОСТНЫХ РАЗРУШЕНИЙ [c.21]

Таким образом, для предотвращения усталостного разрушения конструкции необходимо обеспечить в про- [c.21]

Необходимо заметить, что в стальных конструкциях встречаются второстепенные детали, образующие надрез или резкое изменение контуров элементов, а также мелкие дефекты технологического происхождения, которые могут не оказывать влияния на статическую прочность конструкции, но в то же время могут существенно снижать прочность нри переменных напряжениях из-за возникающей концентрации напряжений. Можно надеяться, что распространение сведений >гипа приведенных в данной книге поможет обратить внимание конструкторов и технологов на важность правильного выполнения деталей конструкции и контроля качества изготовления в деле предотвращения усталостных разрушений стальных конструкций. [c.276]

Предотвращение усталостного разрушения деталей машин и сооружений становится все более актуальным. Это вызвано, во-первых, требованием снижения материалоемкости машин, выполнение которого связано с повышением уровня напряженности их детален и в первую очередь вибрационной напряженности, во-вторых — требованием увеличения ресурса машин, что приводит к большому количеству циклов переменных напряжений за срок их службы и к возрастанию влияния малых переменных нагрузок, которых трудно избежать в процессе эксплуатации, в-третьих — расширением набора используемых в технике материалов, характеристики сопротивления усталостному разрушению которых, с учетом влияния технологии, изучены недостаточно. Поэтому знание достоверных характеристик сопротивления усталостному разрушению материалов имеет большое начение. [c.13]

Для того, чтобы не допустить усталостного выкрашивания рабочих поверхностей зубьев закрытых зубчатых передач, выполняется проектный расчет на усталость по контактным напряжениям. Определив на основе этого расчета размеры колес и параметры зацепления, выполняют затем проверочный расчет на усталость зубьев по напряжениям изгиба, чтобы установить,не появляется ли опасность усталостного разрушения зубьев, приводящая к излому. Как правило, такая проверка показывает, что напряжения изгиба в зубьях, рассчитанных на контактную прочность, оказываются ниже допускаемых. Тем не менее при выборе слишком большого числа зубьев колес или применении термохимической обработки поверхностей зубьев до высокой твердости (выше НРС 45) опасность излома зубьев может возникнуть. Для предотвращения этого следует размеры зубьев определить из расчета их на усталость по напряжениям изгиба. [c.449]

Наработка конструкции в условиях эксплуатации измеряется числом летных часов или числом посадок. При значительной наработке дальнейшее продление ресурса обеспечивается предотвращением возникновения усталостных разрушений. Для этого последовательно вводят местные конструктивные усиления, необходимость которых выявляется при лабораторных испытаниях образцов конструкции с наработкой. [c.113]

Другая проблема, связанная с разрушением деталей из меди, возникает в объединенных статорных обмотках. Существуют медные трубчатые проводники, которые монтируют в пазы статора и выводят к водяным кожухам, где их соединяют. Эти обмотки подвергаются действию электромагнитных сил, возникающих при прохождении через них тока и возбуждающих вибрацию, которая может привести к усталостному разрушению. К сожалению, пока нет возможности повысить усталостную прочность меди настолько, чтобы она могла успешно сопротивляться действию этих сил, поэтому для предотвращения разрушения обмоток их необходимо жестко закреплять при намотке изоляции, [c.236]

Основными задачами, которые приходится решать каждому конструктору при анализе прочности и выборе средств предотвращения разрушения конструкции, являются установление наиболее вероятных из разнообразных видов механического разрушения, встречающихся в инженерной практике, и оценка возможности разрушения конструкции в процессе ее эксплуатации. В соответствии с этим в книге сначала приводятся определения и указываются характерные признаки различных видов механического разрушения, а затем наиболее важным из них посвящаются целые главы. Вследствие большого практического значения очень подробно рассматривается усталостное разрушение, причем уделяется внимание как многоцикловой, так и малоцикловой усталости. Достаточно подробно рассматриваются также хрупкое разрушение, ползучесть, разрыв при ползучести, фреттинг-усталость, фреттинг-износ, удар, выпучивание и некоторые другие виды разрушения. Отдельная глава посвящена концентрации напряжений. Основные понятия механики разрушения излагаются при описании хрупкого и усталостного разрушения. [c.7]

Конструкционное торможение трещин. Принципы, положенные в основу создания конструкций с повышенным сопротивлением усталости, обеспечивают одновременно с этим и повышение трещиностойкости конструкции. Вместе с тем конструкторские решения задачи о повышении живучести имеют и некоторые особенности. о относится к методам предотвращения быстрого разрушения после появления усталостных трещин. Эти методы направлены на торможений развивающихся трещин. В частности, для этого могут быть использованы системы остановочных и разгружающих отверстий, а также применены подкрепления в виде ребер жесткости. [c.62]

Наряду с разрушениями в первых рабочих витках резьбы и под головкой нередки усталостные поломки соединений по сбегу резьбы. Для предотвращения таких разрушений необходимо увеличить длину резьбовой части так, чтобы она распространялась под опорную поверхность гайки на 4—5 витков. [c.64]

Зубчатые зацепления рассчитывают на прочность поверхностей зубьев и прочность их по изгибу. Прочность поверхностей зубьев рассчитывают на предотвращение усталостного выкрашивания и на предотвращение пластической деформации или хрупкого разрушения. Прочность зубьев по изгибу рассчитывают на усталостное разрушение и на предотвращение пластической деформации или хрупкого разрушения. [c.154]

Иллюстрацией могут служить результаты испытания однотипных образцов, сваренных электродами 48Н-1 и УОНИ-13/45 с основным покрытием и электродами АНО-4 с рутил-карбонатным покрытием. Стыковые образцы в средней части шва имели непровары глубиной 5 мм и протяженностью 50 мм. Соединения, выполненные электродами с основным покрытием, имеют более высокий предел выносливости, чем сваренные электродами с рутил-карбонатным покрытием, хотя данные на рис. 6-56 для электродов 48Н-1 несколько завышены. Этот эффект следует использовать с целью увеличения долговечности и предотвращения преждевременных усталостных разрушений сварных соединений, если в них нельзя гарантировать отсутствия дефектов. [c.284]

Закрытые, заключенные в отдельный корпус (например, редукторного типа) или встроенные в машину такие передачи обеспечиваются достаточной смазкой, могут работать продолжительное время с относительно высокой окружной скоростью порядка десятков м/с. Проектный расчет их выполняют на выносливость по контактным напряжениям, чтобы не допустить усталостного выкрашивания рабочих поверхностей зубьев. Определив на основе этого расчета размеры колес и параметры зацепления, выполняют затем проверочный расчет на выносливость зубьев по напряжениям изгиба, чтобы установить, не появляется ли опасность усталостного разрушения зубьев. Как правило, такая проверка показывает, что напряжения изгиба в зубьях, рассчитанных на контактную прочность, оказываются ниже допускаемых. Однако при выборе слишком большого суммарного числа зубьев колес (порядка > 200) или применении термохимической обработки поверхностей зубьев до высокой твердости (выше ННС 45) может возникнуть опасность излома зубьев. Для предотвращения этого следует размеры зубьев определять из расчета их на выносливость по напряжениям изгиба. [c.22]

Особое внимание приходится уделять при конструировании предотвращению или хотя бы уменьшению активности вибрационных процессов. Эти процессы способствуют деструкции смазочных материалов и появлению различных усталостных разрушений. [c.514]

Тем не менее, усталостные разрушения ни в коей мере не являются редкими. Они вполне обычны для таких деталей, разрушение которых ие приводит к серьезным последствиям. Дело здесь заключается просто в том, что в этих случаях не окупились бы средства, затраченные на предотвращение разрушений (если вопрос не сводится к привлечению более квалифицированных конструкторов). Почти в любом гараже можно найти много подтверждений сказанному. [c.18]

При работе передач зуб испытывает сложное напряженное состояние. Главными напряжениями, влияющими на работоспособность зуба, являются контактные напряжения и напряжения изгиба. Эти напряжения действуют переменно и вызывают усталостное разрушение зубьев — поломку от действия напряжений изгиба и выкрашивание их поверхностей от контактных напряжений. С целью предотвращения преждевременного выхода из строя зубчатых колес из-за поломок зубьев и разрушения их активных поверхностей в результате развития усталостного выкрашивания ГОСТ 21354—87 устанавливает основные расчетные зависимости для определения контактной прочности активных поверхностей зубьев и прочности зубьев при изгибе. [c.54]

ГОСТ 21354—75 рекомендует следующие расчеты зубьев передач 1) на контактную выносливость в целях предотвращения усталостного выкрашивания активных поверхностей зубьев 2) на контактную прочность при действии максимальной нагрузки для предотвращения остаточной деформации или хрупкого разрушения поверхностного слоя 3) на выносливость при изгибе для предотвращения усталостного излома зубьев 4) на малоцикловую выносливость нри изгибе с целью предотвращения излома зубьев от малоцикловой усталости при плавном и ударном нагружении (см. приложение 1 к ГОСТ 21364—75) [c.40]

Наиболее серьезную проблему создают, также немассовые, случаи разрушения дефлекторов и дисков из-за возникновения и распространения в них усталостных трещин. Последствия от таких ситуаций всегда связаны с нелокализованными разрушениями элементов конструкции турбины двигателя. Так, например, в одном из случаев при разбеге для взлета самолета Ту-134 на скорости 230 км/ч раздался хлопок, самолет начал терять скорость и появился разворачивающий момент влево. Взлет был прекращен, но отказ сопровождался пожаром двигателя, который был последовательно предотвращен первой, второй и третьей очередями системы пожаротушения. При осмотре двигателя были обнаружены разрушения в зоне турбины с разрывом наружного кожуха камеры сгорания и сопловых аппаратов I и И ступеней тур- [c.535]

Лабораторные испытания образцов композиционных материалов и элементов конструкций подтвердили возможность значительного повышения усталостной прочности и предотвращения разрушения за счет присущих этим комбинированным системам материал — конструкция статически неопределимых характеристик. [c.42]

При числе циклов нагружения 10 зубчатые передачи грузоподъемных машин рассчитывают на усталостную прочность рабочей поверхности зубьев и на усталостную прочность при изгибе, а при < Ю — на статическую прочность, но максимальной нагрузке, возникаюш,ей в процессах пуска и торможения, по условию предотвращения пластической деформации или хрупкого разрушения зуба от изгиба. [c.40]

Минимальные и максимальные значения параметров совокупности Хпг в неравенствах (4.56). .. (4.59) определяются границами диапазонов применения используемых в модели расчетных соотношений и технологическими требованиями к ЗПГК. Введение ограничения (4.60) обусловлено термическим разложением дифенильной смеси. Это неравенство должно выполняться по всей длине парогенерирующего канала. Для предотвращения усталостного разрушения канала в зоне кризиса теплоотдачи второго рода в соответствии с рекомендациями [93 1 должно соблюдаться условие (4.61). Удовлетворение неравенства (4.62) в зоне поверхностного кипения и теплоотдачи к двухфазному парожидкостному [c.81]

В машиностроении наклеп используется для поверхностного упрочнения деталей. Так, поверхности некоторьпс видов валов, в особенности их опорные шейки, подвергаются интенсивной холодной обработке давлением твердыми роликами с целью наклепа для уменьшения износа и предотвращения усталостного разрушения. [c.24]

Азотирование оправдало себя в многочисленных случаях,, причем выдающимся случаем является применение этого метода для обработки коленчатых валов авиационных двигателей. Обычно данный метод 5/вляетря полезным для уменьшения или предотвращения усталостного разрушения деталей с канавками, коррозии трения и точечной коррозии шестерен. [c.386]

Применительно к стыковочному узлу концевой и хвостовой балок вертолета Ми-8 на начальном этапе эксплуатации наблюдались слз чаи отрыва в полете концевой балки из-за раскрытия стыка, которое приводило к усталостному разрушению болтов ее крепления к хвостовой балке. Для предотвращения раскрытия стыка была проведена конструктивная доработка, по которой болты 08 мм были заменены болтами 010 мм, а болты 010 мм — болтами 012 мм. Дополнительно было введено усиление угольников стыка концевой и хвостовой балок, которые изготавливают из алюминиевого сплава Д16Т. В процессе замены угольников имело место разрушение неусиленного угольника при выполнении вертолетом висения на высоте 5-7 м, в результате чего произошел отрыв концевой балки от хвостовой балки (рис. 13.34). К моменту происшествия вертолет налетал 8176 ч и совершил 12901 посадку. [c.713]

Для предотвращения отрицательного влияния на прочность и выносливость деталей при их травлении следует контролировать качество их поверхности перед данной операцией. Царапины, микротрёщины и другие дефекты ускоряют действие адсорбционно-расклинивающего эффекта, который заключается в том, что проникающие в такие трещины молекулы поверхностно-активных веществ способствуют ускорению процессов усталостного разрушения. Следовательно, чем ниже чистота и качество поверхности деталей, тем меньше должна быть продолжительность их травления и тем тщательней их последующая промывка. [c.235]

Зона долома 5 образуется на последней стадии излома и обладает признаками макрохрупкого разрушения. Изучение формы и свойств поверхности усталостных изломов дает возможность в ряде случаев судить о характере усилий, вызвавших разрушение, о степени перегруженности сломавшейся детали и т. д., что позволяет правильно определить причину, вызвавшую разрушение детали и наметить мероприятия по предотвращению повторных разрушений. Развитие трещины после образования ее зародыша зависит от ха- [c.12]

Предотвращение аварийного разрушения. В большинстве случаев разрушение работающего подшипника происходит после постепенного развития какого-либо повреждения, например усталостного выкрашивания или износа уплотнений. Развитие повреждений обычно сопрововдается внешними признаками [c.360]

При работе зубчатой передачи между зубьями сопряженных зубчатых колес возникает сила давления f рис. 12.15), направленная по линии зацепления. Кроме того, от скольжения зубьев между ними образуется сила трения = где / — коэффициент трения. Сила невелика по сравнению с силой Р, поэтому при выводе расчетных формул ее не учитывают, т. е. принимают, что сила взаимодействия между ЗЫБЯМИ направлена по нормали к их профилям. Под действием силы F и F зубья находятся в сложном напряженном состоянии. На их работоспособность оказывают влияние напряжения изгиба в поперечных сечениях зубьев и контактные напряжения Стд в поверхностных слоях зубьев. Оба эти напряжения, переменные во времени, и могут бьггь причиной усталостного разрушения зубьев или их рабочих поверхностей. Напряжения изгиба Tf вызывают поломку зубьев, а контактные напряжения Он — усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев. Поломка зубьев — опасный вид разрушения, так как при этом может выйти из строя не только зубчатая передача, но и валы и подшипники из-за попадания в них отколовшихся кусков зубьев. Поломка зубьев возникает в результате больших нагрузок, в особенности ударного действия, и многократных повторных нагрузок, вызывающих усталость материала зубьев. Во избежание поломки зубьев их рассчитывают на изгиб. Усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев — распространенный и опасный вид разрушения большинства закрытых и хорошо смазываемых зубчатых передач. Выкрашивание заключается в том, что при больших контактных напряжениях на рабочей поверхности зубьев обычно на ножках, вблизи полюсной линии) появляются усталостные трещины. Это приводит к выкрашиванию мелких частиц материала зубьев и образованию небольших осповидных углублений, которые затем под влиянием давления масла, вдавливаемого с большой силой сопряженным зубом в образовавшиеся углубления и трещины, растут и превращаются в раковины. Для предотвращения выкрашивания зубьев их рассчитывают на контактную прочность. [c.181]

У всех деталей, показанных на фото IV, разрушение было мгновенным. Это вообще характерно для усталостного разрупгения, и поэтому последствия усталостного разрушения могут быть весьма серьезными. На фото V, а показан ротор воздушного осевого компрессора реактивного двигателя при работе он вращается со скоростью порядка 10 ООО об/мин. Поток воздуха в компрессоре может вызвать вибрации одной или нескольких лопаток, причем после разрушения хотя бы одной лопатки удары ее обломков о другие лонаткп могут повлечь разрушения и остальных лопаток (фото V, б). Поэтому вопрос о предотвращении вибраций лопаток газовых турбин имеет чрезвычайно серьезное значение. [c.17]

При изготовлении тонкостенных оболочковых конструкций для химического аппаратостроения в целях защиты их поверхности от воздействия агрессивной среды и сохранения прочности и пластичности металла при низкой температуре используют самые разнообразные материалы (биметаллы, цветные металлы и сплавы, среднелегированные стали и др ) В связи с этим технология сварки таких конструкции достаточно сложна, нередко требует сочетания различных способов, специальных присадков, дополнительных мероприятий по предотвращению трещинообразования, защите сварочной ванны от окисления и т.д Для операций сборки и сварки цилиндрической части сосудов обычно применяют роликовые стенды, оборуд>я их paзличны и приспособлениями флюсовыми подушками, стяжными скобами, автоматическими головками для сварки, распорками, центраторами и др Сварку обечайки с днищем производят стыковыми швами за один или несколько проходов В стенки сосудов и аппаратов приходится вваривать патрубки, лючки, штуцера и другие элементы, сварные соединения которых часто являются инициаторами разрушения конструкции На рис 19 приведены в качестве примера некоторые варианты конструктивного оформления шт церов в аппаратах химического производства. Варианты с дополнительно усиливающими кольцами (см. рис 1 9,й) и утолщенными патрубками (см рис 19,6) выполняются угловыми швами, в зонах которых возникает значительная концентрация напряжений В данном месте часто появляются усталостные трещины Более предпочтительными с точки зрения повышения работоспособности являются варианты соединений с вытяжкой горловины (см рис. [c.18]

А. Е. Аснис с сотрудниками производил усталостные испытания стыковых соединений (сталь СтЗпс, б = 14 мм) при симметричном изгибе [4]. Автоматическую сварку производили под ( )Люсом АН-348А проволокой Св-08А. Образцы после полного остывания дополнительно наплавляли продольными валиками при = = 34 м/ч. Из результатов испытаний (рис. 41) следует, что отпуск при температуре 650° С не увеличивает предела выносливости. Для сравнения на рис. 41 приведены результаты испытаний таких же образцов, подвергнутых по границам швов аргоно-дуговой обработке [3]. Эта обработка позволила повысить предел выносливости образцов на 75%. Авторы приходят к выводу, что в тех случаях, когда применяют отпуск для сварных конструкций из низкоуглеродистых или слаболегированных сталей (для уменьшения опасности хрупких разрушений или предотвращения нежелательных короблений), целесообразно не превышать температуру в 520— 550° С. [c.80]

Большинство металлов в отличие от хрупких стекол, исследованных Гриффитсом [1,2], обладают свойством пластичности, и поэтому вершины трещин, развивающихся в такого рода материалах, окружены зонами пластического течения, напряжения в которых конечны. Ирвин [3] и Орован [4] считали эти неизбежно возникающие зоны пластичности основными поглотителями энергии, предполагая, однако, что размерами зон пластичности можно пренебречь и что преобладающим в окрестности вершины является упругое распределение напряжений с асимптотикой Данное предположение оказалось основанием для распространения энергетического критерия устойчивости Гриффитса [1,2] на случай разрушения металлов н привело к бурному развитию линейной механики разрушения (ЛМР) в настоящее время. ЛМР применяется не только для анализа причин разрушения уже разрушившихся конструкций или поиска способов предотвращения разрушения, но и с успехом для выявления корреляции между напряженно-деформированным состоянием окрестности вершины трещины и скоростью распространения усталостной трещины [5], а также при исследовании коррозионного растрескивания. [c.49]

До сороковых годов нашего века развитие идей в этом направлении было незначительным. Процесс развития трещин оставался в стороне благодаря широко распространенному мнению о том, что разрушение происходит почти мгновенно. Иными словами, мгновенные разрушения, обусловленные трещинами, трактовались как разрушение без предупреждения . Считалось, что трещина появляется только на последних минутах жизни конструкции или сооружения, завершая процесс разрушения. Чуть позже научились выявлять трещины на ранних стадиях разрушения, по меры борьбы с ними по-прежнему оставались неясными. В такой ситуации при проектировании и изготовлении реальных конструкций старались вообще избегать решения проблемы возникновения и развития трещины. Даже в тех случаях, когда предотвращение роста трещин было абсолютно необходимо, основные усилия направляли на то, чтобы вовсе не допустить трещины как незваных гостей . К сожалению, это была продолжительная по времени эпоха, когда открыто, в полный голос о трещине не говорили. Но вот наступил новый период, и в последующие (после сороковых годов) десятилетия эта точка зрения была пересмотрена. Было установлено, что развитие трещины занимает значительный период, предшествующий разрушению, причем зто относится не только к пластическому, но и к усталостному и даже хрупкому разрушению (разрушению без остагочных деформации, когда из об- [c.71]

Разрушение поверхности зубьев может носить не только усталостный характер, но явиться следствием кратковременной нагрузки, если величина ее весьма велика. Такая нагрузка, называемая пиковой, может вызвать пластическую деформацию при твердости поверхности НВ 350 или хрупкое разрушение при большей твердости. Для предотвращения такого повреждения необходимо, чтобы а тах1 вычисленное по формуле (7.14) при подстановке в нее Л/р тах, не превышали предельного значения допускаемого контактного напряжения [c.231]

Таким образом, разрушение магастральных трубопроводов вызывается совместным действием коррозионных и усталостных процессов, протекающих в IvIaтepиaJ ax труб. Следовательно, одним из реальных путей повышения долговечности магистральных трубопроводов является снижение как статических, так и динамических напряжений в материале наружных поверхностных слоев труб. А для предотвращения аварий в связи с разрушением трубопроводов необходимо своевременное выявление наличия продольных усталостных трещин, зарождающихся на их наружной поверхности. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...