Запас прочности и напряжений деталей ГПМ

Запас прочности и напряжений деталей ГПМ

19 января 2016
Федотов С. П.
Директор ООО «ТЭКРА»
e-mail:Tekrа-21@jandex.ru

Пикеев С. А.
Технический директор ООО «ТЭКРА»
e-mail:Tekrа-21@jandex.ru

Крыцовкин Д. В.
Технический директор ООО «ТЭКРА»
e-mail:Tekrа-21@jandex.ru

Киселева Н. Н.
Заместитель директора
ООО "Промэксперт"
e-mail:promexp31@mail.ru

Стопычев И. В.
Инженер
ООО «Диатэк»
e-mail:diatec@yandex.ru


Обычные методы расчета позволяют определить напряжения с удовлетворительной степенью точности лишь для сравнительно немногих простейших случаев нагружения.

В некоторых случаях величина и распределение напряжений в теле деталей не поддаются расчету. К нерасчетным деталям относятся в основном все базовые и корпусные детали типа станин, картеров, отдельных видов опор.

Если рассмотреть расчетные детали, то их расчет производится при допущениях, которые далеко не всегда выдерживаются в реальных условиях. Главными причинами, обуславливающими отклонения истинных величин запасов прочности и допускаемых напряжений от величин, определяемых расчетами, являются:

•рассеяние характеристик прочности материала по сравнению с номинальными значениями, которые определяются как среднестатистические по результатам испытаний большого числа образцов;
•неоднородность материала в пределах сечения и по длине детали;
•изменение прочности материала в зависимости от характера нагружения;
•отклонение расчетной сжемы от действительных условий нагружения;
• отклонение фактических величин действующих сил от номинальных значений;
•отклонение фактических напряжений от номинальных, обусловленное упругостью системы;
•игнорирование в расчете на прочность и жесткость деталей, сопряженных с рассматриваемой;
•возникновение местных напряжений на участках заделки деталей и на участках приложения сил;
• возникновение дополнительных сил и напряжений, вызванных неточностью изготовления и монтажа;
• возникновение перегрузок вследствие превышения расчетных режимов эксплуатации;
• наличие внутренних напряжений, возникающих при изготовлении детали, обусловленных макро- и микронеоднородностями материала.

В настоящее время существуют три основных направления выбора-коэффициентов запаса и допускаемых напряжений и базируется на использовании упрощенных расчетных методик.

а) - при проектных расчетах предварительно назначается запас прочности, по нему выбираются допускаемые напряжения и по известным формулам сопротивления материалов и теории упругости определяются размеры сечений.
б) при проверочных расчетах назначаются размеры сечений, определяются напряжения в этих сечениях и сравниваются с механическими характеристиками материала из которого сделана деталь, а затем оценивают значение коэффициента запаса прочности.

Это направление чревато опасностью очень большой величины коэффициента запаса прочности (5 - 10).

2. - базируется на полном и точном выяснений фактических напряжений, действующих в детали. Здесь в помощь аналитическому методу определения напряжений используются экспериментальные методы. Однако и это направление имеет свои недостатки. Эти методы разрабатываются для ограниченного числа отдельных типов деталей.

3. - для современных расчетов применяется третье, промежуточное направление, где сделана попытка восполнить пробелы теоретических методов расчета путем представления запаса прочности в виде произведения ряда сомножителей, каждый из которых отражает ту или иную неопределенность расчета.

g46.png

где n1 - коэффициет, учитывающий влияние внутренних пороков материала на его механические характеристики:
- при усталостном нагружении:

• для стальных отливок n1=1,3
• для проката и поковок n1=1,1
- при статическом нагружении: n1=1,0;
n2 - коэффициент, учитывающий назначение или степень ответственности механизма;
n3 - коэффициент, учитывающий режим нагружения механизма (в том числе - инерционные силы при пуске и торможении, характер и частоту приложения нагрузки и т.п.).

Расчеты на прочность и выносливость деталей ГПМ производятся по формуле
σ≤[σ]= σo/n ,
где σ - максимальное действующее в детали напряжение, получаемое с учетом концентраторов напряжений, чистоты поверхности и посадок;
[σ] - допускаемое напряжение;
σo - опасное напряжение для материала при данном напряженном состоянии, которое определяется:
• при расчетах на выносливость σo=σ-1, где б-1 - предел выносливости материала детали;
• при прочностных расчетах σo=σT
σo=σB
где σт - предел текучести материала детали;
σB - предел прочности материала детали.

Для определения значений σo существуют определенные соотношения, регламентируемые стандартами.

При расчете на изгиб и кручение для пластичных материалов необходимо учитывать повышение несущей способности в результате перераспределения напряжений по сечению за счет пластических деформаций. Степень повышения несущей способности зависит от многих факторов, главными из которых являются:

• форма сечения детали;
• механические характеристики материала.

Практически это учитывается путем условного повышения σT при изгибе и кручении:

σuт=1,2•σpт - для проката круглого и прямоугольного сечения из углеродистой стали;
σuт=1,0•σpт - для углеродистой стали остальных сечений и для легированной стали остальных сечений;
σкт=0,6•σрт - для углеродистой и легированной стали круглого сечения.



Короткая ссылка на новость: https://a-economics.ru/~9N3q0