Знакопеременных напряжений

Условия прочности не удовлетворяются. Следовательно, нужно увеличивать ширину листов и ставить четыре точки в ряду или выполнять трехрядное соединение по три точки в ряду. Этот пример показывает, как плохо работают точечные соединения при знакопеременных нагрузках,

Конструкционные стали применяют для изготовления деталей машин и механизмов. В зависимости от условий работы они должны обладать необходимыми механическими свойствами: высокой прочностью при больших статических нагрузках, пластичностью и вязкостью при динамических воздействиях, достаточной выносливостью при знакопеременных нагрузках, твердостью и износоустойчивостью. На рис. 12.1 показана зависимость механических свойств стали от прочности.

Если соединение работает при редких знакопеременных нагрузках, допускаемые напряжения понижают умножением на коэффициент

Назначение — ходовые винты, оси, валы, червяки и другие детали, работающие в условиях износа и при знакопеременных нагрузках при температурах до 200 °С. -

Назначение — различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, тормозные ленты моторов, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали.

Назначение — различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200 °С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.

1. Стабильность размеров - при знакопеременных нагрузках и повышенных температурах, вызывающих коробление деталей или изменение их литейных размеров.

Силовые клиновые соединения бывают ненапряженные, в которых нет напряжений до приложения внешней силы F (рис. 3.31, б), и напряженные, в которых осуществляется предварительный натяг силой Q (рис. 3.31, в, где натяг осуществляется с помощью буртика на стержне). Ненапряженные соединения применяют при постоянных односторонних нагрузках, напряженные — при знакопеременных нагрузках. Для обеспечения самоторможения соединения необходимо, чтобы угол скоса клина был меньше удвоенного угла трения, т. е. а<2ср.

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.

Бронзы оловянные (БрО10Ф1, БрОбЦбСЗ и др.) обладают наилучшими антифрикционными свойствами. Алюминиево-железные (БрА9ЖЗ и др.), свинцовые (БрСЗО) имеют достаточно высокие механические характеристики, но сравнительно плохо прирабатываются, вызывают повышенное изнашивание цапф, поэтому применяются в паре с закаленными цапфами. Свинцовую бронзу применяют для покрытия рабочих поверхностей вкладышей при значительных ударных и знакопеременных нагрузках, например подшипники коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания и т. п. Бронзы широко применяют в крупносерийном и массовом производстве.

поверхностных слоев и наличие дефектов [133]. Например, возникающие в поверхностном слое при механической обработке растягивающие остаточные напряжения обычно снижают предел выносливости, сжимающие, наоборот, могут улучшить прочностные характеристики. Это влияние особенно сказывается на деталях, работающих при знакопеременных нагрузках и высоких температурах. Поэтому для них важно выбрать оптимальный технологический процесс обработки, обеспечивающий необходимые физические параметры поверхностного слоя.

При коррозионной усталости наблюдается снижение предела усталости по сравнению с пределом усталости металла в отсутствие коррозионного воздействия агрессивной среды. Пределом коррозионной усталости или коррозионной выносливости называется то максимальное напряжение, которое может выдержать образец при данном числе циклов в условиях коррозионного воздействия. Предел коррозионной усталости является условной величиной, а не истинным пределом, так как металл при длительных выдержках разрушится и без знакопеременных напряжений, а лишь от одной коррозии. Поэтому предел коррозионной усталости обусловливают числом циклов знакопеременных нагрузок, которые при испытаниях выдерживают образец металла при данном напряжении, т. е. цифровые значения предела коррозионной усталости относят к определенной базе испытаний (числу циклов).

Ilpt одновременном воздействии агрессивной среды и знакопеременных напряжений никель обнаруживает понижение предела усталости.

Усталостное выкра ши в а н и е рабочих поверхностей. Перекатывание тел качения по кольцам связано с образованием в поверхностных слоях контактирую-• щих тел знакопеременных напряжений, которые после определенного числа циклов нагружений приводят к образованию начинающихся от поверхности микротрещин. Последние расклиниваются проникающим в них смазочным материалом, что приводит к выкрашиванию. Обычно выкрашивание

Нефтегазопромысловое оборудование эксплуатируется в весьма сложных условиях. Воздействие возникающих в металле растягивающих, циклических, знакопеременных напряжений, сил трения, кавитации, абразивного износа и др. в контакте с коррозионно-агрессивной средой приводит к специфическим видам коррозионного разрушения оборудования, таким, как коррозионное растрескивание, водородное охруп-чивание, питтинг и др., которые в значительной мере снижают долговечность и надежность оборудования.

Основной причиной выхода из строя подшипников, работающих при значительных нагрузках в условиях хорошей изоляции от загрязнений, является усталостное выкрашивание рабочих поверхностей, связанное с образованием в поверхностных слоях знакопеременных напряжений.

где da/dN — интенсивность развития трещин; Д& —коэффициент интенсивности знакопеременных напряжений; с, v — постоянные.

Машина для испытания на усталость кручением К-54-100 предназначена для испытания стандартных образцов на усталость при; повторно-переменном кручении крутящим моментом с изменением: знакопостоянных и знакопеременных напряжений. Габаритные размеры 2,3X0,96X1,35 м.

Размножение дислокаций под действием знакопеременных колебаний малой амплитуды. Характерной особенностью всех рассмотренных процессов является то, что возникший источник дислокаций сразу начинает работать, а число действующих источников определяется величиной деформации. Однако при воздействии знакопеременных напряжений малой амплитуды на кристалл, дислокации в котором закреплены точечными дефектами, работа источника становится возможной только после соответствующего перераспределения точечных дефектов, т. е. вероятность активации источника будет зависеть от времени. Оказывается, если все звенья дислокационной сетки имеют одинаковую длину и точечные дефекты распределены по длине дислокации с одинаковой вероятностью, то изменение плотности дислокаций со временем дается формулой [20]

В работе рассматривается вопрос изменения плотности дислокаций при упрочнении, ползучести и под действием знакопеременных напряжений для поликристаллических материалов и влияние на характер этого изменения энергии дефектов упаковки. Получены соотношения для плотности дислокаций, ползучести, коэрцитивной силы при упрочнении, термоэдс при упругой и пластической деформациях.

Наиболее полно гистерезисные и резонансные потерн внутренней энергии кристалла описывает теория Гранато и Люкке '[1], основанная на келеровском распределении дислокационных отрезков между примесными атомами. Согласно теории Гранато и Люкке, предполагается, что в процессе колебаний дислокационных отрезков под действием внешних знакопеременных напряжений точки закрепления остаются неподвижными. Однако, как показано в работах [2—6], внешние знакопеременные напряжения меняют распределение точек закрепления вдоль линий дислокаций. Это приводит к временной зависимости внутреннего трения.

При наложении симметричных знакопеременных напряжений составляющая Fj_ за период изменяет знак на противоположный, поэтому ее среднее значение равно нулю. Сила Рц не изменяет знака за период и Направлена в сторону короткого сегмента дислокации, в результате чего короткий сегмент стремится сократиться, а длинный еще более увеличиться.