Распространенные конструкции

дящие в субмикроскопические трещины, которые подрастают во времени и объединяются, образуя макроскопическую усталостную трещину. Образование трещины длиной 0,1-0,5 мм - это первый этап усталостного разрушения. Дальнейшее действие циклических напряжений приводит к распространению усталостной трещины, которая заканчивается разрушением. Испытания на малоцикловую усталость проводят в большинстве случаев при малых частотах и в интервале 1-10 циклов в минуту на базе 103 - 105 циклов.

Наряду с размером зерна на характеристики усталости и циклической трещиностойкости большое влияние на металлы и сплавы оказывают изменение химического состава, морфология, распределение и количество фазовых составляющих и неметаллических включений, а также стабильность структуры в процессе циклического деформирования. На рис. 47, для примера, представлены данные по влиянию различных морфологии a+(i микроструктур (а-Ti с вытянутой, равноосной и видманштетовой структурой; р - Ti в стабильном и метастабильном состоянии) титанового сплава Ti - 6,ЗЗА1 - 3,53Мо -l,92Zr- 0,23Si на закономерности изменения кинетических диаграмм усталостного разрушения. Видно, что максимальное сопротивление распространению усталостной трещины наблюдается в сплаве с метастабильной р - матрицей вне зависимости от морфологии первоначальной a - фазы. В зависимости от структурного состояния и морфологии фаз размах порогового коэффициента интен-ТЕРЕНТЬЕВ В.Ф. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

а не в связи с увеличением темпа прироста трещины в каждом цикле нагружения вдоль всего фронта. Открытая система в процессе непрерывного обмена энергией с окружающей средой стремится к поддержанию своей устойчивости путем включения все более сложных процессов рассеивания энергии, которые позволяют сопротивляться распространению усталостной трещины наиболее длительное время.

той структуры, где материал не может проявить своих пластических свойств. Дальнейшее ускорение трещины при введении выдержки с постоянной нагрузкой такого материала может быть связано с тем, что выдержка вызывает еще большее снижение прочности межфазовых границ, приводя к ускорению трещины, либо с тем, что трещина начинает подрастать непосредственно во время выдержки. Возможно также сочетание этих факторов. Смена механизма роста трещины связана с переходом к распространению усталостной трещины во время выдержки образца под нагрузкой. В этом случае ускорение трещины в несколько раз происходит из-за квазихрупкого ее подрастания по границам пластинчатой структуры в соответствии со скоростью потери межфазовой прочности. Пластическая деформация материала в этом случае не проявляет себя в увеличении зоны пластической деформации и затуплении вершины трещины. Поскольку рост трещины не тормозится зоной пластической деформации, то интенсивность подрастания трещины в цикле нагружения может нарастать по мере увеличения длины трещины.

При исследовании другой системы с алюминиевой матрицей было показано, что оптимальные условия изготовления с точки зрения характеристик растяжения и усталости различаются. С помощью той же методики испытаний, что и использованная •Бэйкером [1] для композита алюминий — нержавеющая сталь, 'Бэйкер и Крэтчли [2] обнаружили, что слабая связь, формирующаяся в системе алюминий—двуокись кремния в процессе горячего прессования при 723 К, недостаточно прочна .и при усталостных 'испытаниях разрушается по тому же механизму, что и в системе •алюминий—нержавеющая сталь. С данными для последней системы согласуется и заключение, что при прочной связи, образующейся в процессе горячего прессования при 823 К, усталостные трещины на поверхности раздела могут не возникать. Трещины распространяются в матрице на определенном расстоянии от поверхности раздела, а это означает, что последняя прочнее, чем матрица из чистого алюминия. С другой стороны, согласно Крэтчли и Бэй'керу [8], характеристики растяжения композита выше после прессования при 723 К, чем после прессования при 823 К. Значит, прочность связи, необходимая для передачи через матрицу сдвиговых нагрузок при испытании на растяжение, много меньше, чем та, которая необходима для сопротивления распространению усталостной трещины. Возможно, однако, что этот вывод, полученный для композитов алюминий—двуокись кремния, не цриме-ним непосредственно к композитам алюминий—нержавеющая сталь. Бэйкер и др. [3] заключили, что в результате реакции между алюминием и двуокисью кремния образуются окись алюминия и кремний. С точки зрения типов поверхности раздела, рассмотренных в предыдущих главах книги, это означает, что система алюминий—двуокись кремния относится к третьему классу, поскольку в этой системе при контакте алюминия с двуокисью кремния и атомами кремния, диффундирующими через зону взаимодействия и растворяющимися в матрице, образуется окись алю-

напряжения равно 400 Н/мм2. Из рис. 2.34,а следует, что при числе циклов менее 103 прочность материала А становится равной величине максимальных напряжений и материал разрушается. Так как сопротивление материала В распространению усталостной трещины в направлении нагружения увеличивается, следует ожидать, что разрушение образца насту-

Путем исследования микрошлифов, приготовленных перпендикулярно поверхности излома по сечению, проходящему через очаг и совпадающему с направлением развития разрушения, было установлено, что усталостное разрушение в большинстве случаев возникает вблизи границы наиболее крупного в сечении образца зерна [21]. Этим наблюдением, а также анализом изломов при несимметричном нагружении подтверждено, что и при высокотемпературном нагружении крупнозернистая структура обладает меньшим сопротивлением возникновению усталостного разрушения, чем мелкозернистая структура. Вместе с тем обнаруживается, в частности, в литейном сплаве ЖС6У, что крупнозернистая структура по сравнению с мелкозернистой имеет большее сопротивление распространению усталостной трещины. В изломе это проявилось следующим образом,. Часть испытанных при 950°С образцов из сплава ЖС6У имела несиммет-

где OR — сопротивление распространению усталостной трещины; (0л)/1 — то же, на глубине h от поверхности детали; т — коэффициент упрочнения (постоянный для данного материала и напряженного состояния); f(h) — функция, характеризующая увеличение сопротивления усталости на глубине h; f(/z)=0 для /г = 0 и /(Л) = 1 для Л>0.

Процесс повреждения металлов при циклическом нагружении можно разделить на два этапа. К первому этапу относится повреждение, претерпеваемое материалом до появления способной к распространению усталостной трещины. Известно несколько моделей, характеризующих этот процесс [1, 2]. Для этого этапа повреждения характерна высокая неоднородность. Конечный результат этого процесса — появление способной к распространению трещины.

С точки зрения макроскопического подхода к распространению усталостной трещины процесс повреждения характеризуется скоростью распространения усталостной трещины. Сделаны попытки выразить ее в аналитической форме с помощью свойства материала и параметров нагружения. Разные авторы считают важными различные параметры свойств материала, характеризующие сопротивле-

ние распространению усталостной трещины. Поэтому существует множество зависимостей, описывающих скорость распространения усталостной трещины; 65 из них было собрано нами в работе [3]. При выводе зависимостей учитывались критерий деформаций и энергии или критерий напряжения в вершине усталостной трещины. В данной работе нами сделана попытка представить эту проблему по-новому.

Конструкции гибких колес. На рис. 10.3 покачаны наиболее распространенные конструкции гибких колес волновых передач: с гибким дном и фланцем для присоединения к валу (
Конструкции гибких колес. На рис. 15.3 показаны наиболее распространенные конструкции гибких колес волновых передач: на рис. 15.3, и с гибким дном к фланцем для присоединения к валу, на рис. 15.3, о, в с шлицевым присоединением к валу. Шлицы могут быть нарезаны на наружной (рис. 15.3, б) или на внутренней поверхности цилиндра (рис. 15.3,в). Шлицевое соединение снижает жесткость цилиндра и вследствие осевой подвижности уменьшает напряжения в нем.

Зубчатые храповые механизмы применяются при небольших скоростях ведущего звена, так как их включение сопровождается жесткими ударами собачки о зубья храпового колеса. На рис. 16.11 показаны наиболее распространенные конструкции храповых механизмов с внешним зацеплением. При больших окружных силах Р ось собачки располагается на касательной к средней

Муфты разнообразны по конструкции, наиболее распространенные из них стандартизованы. Ниже рассмотрены наиболее распространенные конструкции.

Генераторы волн различают по принципу действия: механические, электрические, гидравлические. Рассмотрим наиболее распространенные конструкции механических генераторов.

Конструкции гибких колес. На рис. 15.3 показаны наиболее распространенные конструкции гибких колес волновых передач: на рис. 15.3, а — с гибким дном и фланцем для присоединения к валу, на рис. 15.3, б, в --с шлицевым присоединением к валу. Шлицы могут быть нарезаны на наружной (рис. 15.3, б) или на внутренней поверхности цилиндра (рис. 15.3, в). Шлицевое соединение снижает жесткость цилиндра и вследствие осевой подвижности уменьшает напряжения в нем.

Рассмотрим наиболее распространенные конструкции проницаемых элементов.

Ниже в табл. 1 приводятся наиболее распространенные конструкции контактных уплотнений клапанного типа. Надежность и долговечность их широко проверена на стендах и в условиях рабочей эксплуатации машин. Результаты исследований показали, что описанные выше уплотнительные устройства удовлетворяют следующим основным требованиям:

Решение поставленной перед наладчиками задачи еще более осложняется тем, что существующие распространенные конструкции режущих инструментов для токарных автоматов и полуавтоматов и резцедержателей часто несовершенны, не обеспечивают наладчику возможности быстрой и точной наладки станка на размер без последующей регулировки.

Раздельное рассмотрение деформаций стержня болта, тела гайки и перемещений точек витков резьбы, присущее любой стержневой модели, позволяет осуществить простой переход к расчетным схемам, разобранным в предыдущей главе. Если принять, что в нагруженном соединении деформации тел болта и гайки компенсируются деформациями витков резьбы, и заменить контактирующие витки, как обычно, эквивалентным контактным слоем, то получим стержневую модель при действии осевой растягивающей силы. Модификации этой модели определяются конструктивными особенностями соединения. На рис. 3.8, а и б показаны две распространенные конструкции резьбовых соединений и их расчетные схемы.

нимается равным не менее 6 диаметрам каната. Наиболее распространенные конструкции зажимов и их нормальные размеры приведены в табл. 93 и 94.