Каковы методы выбора допускаемых напряжений и запасов прочности

В чем сущность расчетов деталей машин на прочность и жесткость.

Работоспособность деталей оценивается рядом критериев, которые диктуются условиями их работы. К ним относятся: прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость.

Прочность. Основным критерием работоспособности всех деталей является прочность, τ е. способность детали сопротивляться разрушению или возникновению пластических деформаций под действием приложенных к ней нагрузок. Методы расчетов на прочность изучаются в курсе сопротивления материалов. В расчетах на прочность первостепенное значение имеет правильное определение допускаемых напряжений [а]или [τ], которые зависят от многих факторов. К ним относятся.

а) выбранный материал и способ получения заготовки (литье, поковка и др.), термообработка,

б) степень ответственности детали и ее режим работы;

в) конфигурация детали и ее размеры,

г) Шероховатость поверхностей и др

Контактная прочность деталей машин

Работоспособность ряда деталей машин (зубчатых колес, подшипников качения и др.) определяется контактной прочностью, т. е. прочностью их рабочих (контактирующих) поверхностей.

Разрушение этих поверхностей вызывается действием контактных напряжений σ//, которые образуются в месте контакта криволинейных поверхностей двух прижатых друг к другу деталей.

При отсутствии внешней нагрузки начальный контакт криволинейных поверхностей происходит в точке (контакт двух шаров и др.) или по линии (контакт двух цилиндров и др.).

После приложения внешней нагрузки начальный контакт этих поверхностей переходит в контакт по малой площадке с высокими значениями контактных напряжений. Эти напряжения распределяются по эллиптическому закону (рис. 0.6). Наибольшее значение а// используется в качестве главного критерия работоспособности зубчатых, червячных и других передач, а также подшипников качения.

В случае начального контакта по линии, характерного для работы пары зубчатых колес и др., наибольшее значение контактных напряжений σΗ определяется по формуле Герца, полученной для зоны касания двух цилиндров.

Существуют два главных направления выбора напряжений и запасов прочности.Первое направление (в значительной мере устаревшее) заключается в предварительном выборе запаса прочности, установлении допустимых напряжений на основании этого запаса и определении сечений и моментов инерции деталей по формулам сопротивления материалов и теории упругости с учетом главных нагрузок на расчетном режиме (обычно режим максимальной мощности или частоты вращения).Метод применяют и в обратной последовательности: сначала ориентировочно назначают размеры деталей, затем делают проверочный расчет, определяя действующие в опасных сечениях напряжения, и в заключение находят запас прочности. Если последний соответствует установившимся традиционным величинам, то расчет считают законченным, если нет, то размеры деталей корректируют.В данном методе все факторы, обусловливающие отклонения истинных напряжений от расчетных, суммарно входят в запас прочности, который вследствие этого приобретает большое числовое значение.Второе, современное направление стремится к полному и точному выяснению фактических напряжений, действующих в детали. В помощь аналитическому определению напряжений привлекают экспериментальные методы. Сочетание аналитических и экспериментальных методов позволяет более точно установить распределение напряжений. По мере совершенствования и уточнения расчетных методов число неизвестных факторов уменьшается, а число определяемых увеличивается.В числе неопределимых факторов остаются внутренние напряжения, вызываемые макро-и микродефектами структуры, а также напряжения, возникающие из-за Неточностей изготовления и монтажа. Эти факторы необходимо учитывать при установлении запаса прочности.Кроме того, в запасе прочности должна быть отражена степень ответственности детали и возможные последствия ее поломки. Если поломка детали сопряжена с опасностью аварии и выхода из строя машины, то запас прочности увеличивают.Метод уточнения напряжений и выделения в запас прочности только немногих случайных и не поддающихся учету факторов является наиболее правильным. Естественно, при уточненной методике расчета запас прочности снижается (в среднем до 1,5—3). Однако точные методы расчета выработаны пока для ограниченных случаев нагружения и типовдеталей.Третье, промежуточное направление пытается восполнить пробелы современных методов расчета перенесением неизвестных величин в запас прочности, но только в дифференцированном виде.Запас прочности представляют как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает одну из неопределенностей расчета. Некоторые исследователи проводят дифференциацию еще дальше, представляя запас прочности как произведение многих (до десяти и более) частных коэффициентов, охватывающих все или почти все факторы неопределенности, перечисленные выше. Затем дают рецепты по выбору численных значений каждого из них в зависимости от степени достоверности расчета, качества изготовления, сложности формы деталей и т. д.Эта система мало отличается от старой системы валового запаса прочности. Если раньше конструктор допускал одну крупную ошибку при выборе запаса прочности, то при дифференцированной системе он может допустить несколько мелких ошибок, накладывающихся одна на другую.При этом метоле оценка факторов неопределенности является условной. Численная оценка этого фактора по сути предполагает существование точного расчета, позволяющего определить истинные напряжения. Но тогда нет необходимости в поправочном коэффициенте, а достаточно ввести в расчет эти напряжения.Кроме того, численные значения поправочных коэффициентов столь разнородных категорий, как, например, точности расчета и совершенства технологии изготовления, принципиально несопоставимы.

Дата добавления: 2015-06-04