Переменным напряжениям

тивлении переменным нагрузкам. Расчет усталостного ресурса материалов металлических конструкций с помощью предложенного метода позволяет значительно и обоснованно его повысить и снизить в связи с этим расход дорогостоящих материалов. Метод технологически несложен и легко может быть реализован при наличии усталостной машины и серийно выпускаемых промышленностью рентгеновских аппаратов ДРОН, УРС. Следует также отметить возможность применения метода и при определении высокочастотной усталостной долговечности, так как кинетика процесса и в этом случае может быть прослежен^ по анализу зависимости Ad/d от N. Кроме того, метод с успехом может быть использован и в условиях коррозионной усталости, а кинетика изменения микродеформаций кристаллической решетки при этом достаточно четко коррелирует с другими параметрами, отражающими состояние металлов (твердость, микротвердость, электрохимические свойства).

Выглаживание и обдувка дробью являются методами обработки давлением в холодном состоянии и относятся к области «упрочняющей» технологии. Эти методы обработки уплотняют поверхностный слой, благодаря чему увеличивается сопротивление детали переменным нагрузкам, а также увеличивается сопротивление износу трущихся поверхностей сопряженйых пар.

Посадки Н8/х8, H8/z8 применяют в соединениях, подверженных переменным нагрузкам, ударам и вибрациям, а также для соединения толстостенных и сплошного сечения деталей, в материале которых могут возникать большие напряжения.

Наибольшим сопротивлением переменным нагрузкам обладают стыковые соединения, особенно при снятых механической обработкой утолщениях.

Усталостный износ. Весьма часты случаи, когда деталь или несколько деталей, подвергающихся в течение продолжительного времени переменным нагрузкам, ломаются при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности материала детали. Под переменными нагрузками в данном случае понимают напряжения, которые возникают под действием усилий, многократно изменяющихся по величине или направлению, либо одновременно и по величине, и по направлению. Полное или частичное разрушение детали под действием напряжений, величина которых меньше предела прочности, называют усталостным износом. Усталостному разрушению предшествует появление трещин в виде острых надрезов, у дна которых создаются объемные напряженные состояния. В резуль-

Технически чистый никель нетоксичен, поэтому широко используется для изготовления деталей оборудования пищевой промышленности. Никель как легирующий элемент входит в состав многих специальных сталей и износостойких чугунов, работающих деталей при больших удельных давлениях и подвергающихся ударным и переменным нагрузкам.

В соединениях, подверженных вибрациям, ударам и переменным нагрузкам, возможно самоотвинчивание гаек, в результате чего нарушается соединение деталей. Существует много способов защиты от самоотвинчивания. Наиболее широко применяются следующие:

Детали бурового оборудования условно разделяются на основные, несущие, работающие в условиях статических, динамических, знакопеременных нагрузок, и вспомогательные слабонагруженные, не более 0,4 расчетного сопротивления. Для изготовления деталей бурового оборудования и несущих элементов сварных конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках, применяют стали различных марок: ВСтЗкп, ВСтЗпс, ВСтЗпс2, ВСтЗГпс2, ВСтЗсп5 (ГОСТ 380—71). Из углеродистых конструкционных качественных марок сталей 10, 20 изготавливают детали буровых установок, компрессоров, которые не испытывают значительных статических и динамических нагрузок; стали марок 35, 40, 45 (ГОСТ 1050—74) применяют для изготовления корпусных деталей, узлов, легконагруженных зубчатых колес, осей валов, шестерен, фланцев. Для изготовления нагруженных валов, втулок, тяжелонагруженных шестерен применяют стали марок 40Х, 40ХН, 40ХНМА, 40ХН2МА, 10Г2 (ГОСТ 4543—71) и 09Г2С (ГОСТ 19282—73). Для изготовления пружинных элементов используют углеродистую сталь 70 и легированную 65Г (ГОСТ 1050—74); для специальных пружин, рессор с высоким сопротивлением ударным и переменным нагрузкам— сталь 60С2 (ГОСТ 14959—79); для тела качения долот — стали 55СМА (шарики) и 50ХН (ролики). Химический состав сталей 55СМА и 50ХН приведен ниже.

Усталостный износ. Весьма часты случаи, когда деталь или несколько деталей, подвергающихся в течение продолжительного времени переменным нагрузкам, ломаются при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности материала детали. Под переменными нагрузками в данном случае понимают напряжения, которые возникают под действием усилий, многократно изменяющихся по величине или направлению, либо одновременно и по величине, и по направлению. Полное или частичное разрушение детали под действием напряжений, величина которых меньше предела прочности, называют усталостным износом. Усталостному разрушению предшествует появление трещин в виде осчрых надрезов, у дна которых создаются объемные напряженные состояния. В резуль-

нагрева, трубопроводов (барабанов) и заполняющей их среды, изоляции, обмуровки, пылегазовоздухопроводов, опирающихся на каркас, некоторых видов оборудования, устройств обдувки и очистки поверхностей нагрева. К переменным нагрузкам относят длительные, кратковременные и особые.

нагрева, трубопроводов (барабанов) и заполняющей их среды, изоляции, обмуровки, пылегазовоздухопроводов, опирающихся на каркас, некоторых видов оборудования, устройств обдувки и очистки поверхностей нагрева. К переменным нагрузкам относят длительные, кратковременные и особые.

Запас прочности по переменным напряжениям подсчитывают по формуле (см. курс сопротивления материалов)

Пружины статического, ограниченно кратного действия и подвергаемые переменным напряжениям с коэффициентами цикла, по сильно отличными от единицы, дополнительно подвергают пластическому деформированию, так называемому зане-поливанию.

Пружины, подвергающиеся переменным напряжениям с большим числом циклов (например, клапанные пружины), нужно дополнительно рассчитывать на сопротивление усталости.

Пример. Ступенчатый вал (а„ = 1,5) нагружен переменным напряжением изгиба от момента М„ = 3000 Н-м (рис. 15.10). Вал изготовлен из среднеуглеродистой стали с пределом прочности ов = = 500 МПа, пределом выносливости при изгибе o_j=220 МПа. Определить запас прочности по переменным напряжениям. 1. Определяем максимальные напряжения изгиба

При резонансных колебаниях сварных деталей возрастает лишь амплитуда переменных напряжений. Запас прочности по переменным напряжениям

Запас прочности резьбового соединения по переменным напряжениям

Усталость материалов характерна только для деталей машин, испытывающих во время работы переменные напряжения. Опыты показывают, что детали машин, подвергающиеся длительное время переменным напряжениям, могут разрушаться при напряжениях, значительно меньших предела прочности ав, а во многих случаях даже меньших предела текучести ат данного материала детали при статическом напряжении. При этом разрушение происходит без заметных остаточных деформаций мгновенно, т. е. имеет ярко выраженный хрупкий характер даже в случае, если материал детали обладает высокой пластичностью.

Детали машин и части сооружений, подвергающиеся длительное время переменным напряжениям (нагрузкам), могут разру. шаться внезапно без заметных остаточных деформаций при на-

Стали с бором. Добавление бора в сталь увеличивает ее прокаливаемость и позволяет экономить значительное количество дорогостоящих легирующих элементов. Стали с бором могут удовлетворить растущую потребность промышленности в легированных сталях, подвергающихся высоким переменным напряжениям и требующих повышенной прокаливаемости, например, для ответственных болтов, шатунов, валов.

Следовательно, экстраполяция кривой усталости должна быть выполнена не по кривой А, а по кривой А2, что соответствует более точной оценке запасов прочности по переменным напряжениям.

Скорость накопления усталостных изменений возрастает с увеличением уровня переменной напряженности, и потому число' циклов, необходимое для возникновения трещины или для окончательного разруше-ния> зависит от величины напряжения. Эта зависимость в виде кривой ус/галостй является основной хар-кой сопротивления металлов переменным напряжениям (см. Выносливость, Усталости полная вероятностная диаграмма). На рис. 1 представ-