Файл: Куликов, С. Я. Сопротивление материалов учеб. пособие.pdf

зестно, основными концентраторами напряжений при изго­ товлении вала являются галтели, шпоночные канавки, о верстия, шлицы и прессовые посадки. Так, увеличение радиуса галтели при переходе одного сечения в друго резко снижается концентрация напряжений. С целью пов шения усталостной прочности материала считается рацио нальным производить замену шпоночных соединений шлицевыми. Для уменьшения концентрации на заданном участке

В случае, когда имеем несколько рядом расположен ных концентраторов как при напрессовке втулки на ва точках В (рис.13.15),вследствие чего возникает значи­

личину (несколько десятых миллиметра) меньше диаметра

555

б) Металлургические требования предусматривают правильный выбор материала и оптимального режима термо­ обработки, чтобы избежать появления трещин, усадочных

воляющих повышать усталостную прочность деталей машин. Установлено, что поверхностные слои материала обладают пониженной выносливостью, так как при изгибе и круче­ нии максимальные нормальные и касательные напряжения возникают именно в этих слоях. Таким образом, упрочне­ ние поверхностных слоев обусловливает повышение устало­ стной прочности детали. В настоящее зремя применяются следующие способы поверхностного упрочнения:

а) механические способы предусматривают упрочнение поверхности слоя механическим наклепом (дробеструйной обработкой, обкаткой роликами и т . д . ) . Дробеструйная обработка поверхности детали осуществляется в камере специальной установки. В этом случае готовая деталь после механической и термической обработки подвергается действию непрерывных ударов с помощью множества отдель­ ных дробинок, движущихся с большой скоростью. Вследст­ вие этого происходит наклеп поверхностного слоя дета­ ли, что обеспечивает повышение усталостной прочности ее .

Другим прогрессивным способом является обкатка деталей стальными закаленными роликами.

При этом обеспечивается соприкосновение поверх­ ности вращения одного или нескольких роликов с обкаты­ ваемой поверхностью под давлением. Это давление фикси-

556

руется специальным приспособлением, установленным на токарном и револьверном станке, где осуществляется об­ катка.

Это дает возможность повысить усталостную проч­ ность детали на 20-30^.

б) термохимические способы позволяют упрочнять по­ верхностный слой детали за счет насыщения его элемента­ ми, образующими стойкие и твердые химические соединения (азотирование, цементирование, цианирование и т . д . ) .

в) термическая обработка сталей предусматривает осуществление отжига, нормализации, закалки и отпуска. В настоящее время широкое распространение получила по­ верхностная закалка токами высокой частоты. Преимущест­ вом этого способа является незначительная продолжитель­ ность нагрева, вследствие чего закалку получает только поверхностный слой детали.

Осуществление указанных процессов имеет целью упрочнение поверхностного слоя и накопления остаточных напряжений сжатия, в результате чего повышается устало­ стная прочность детали (кулачковые валы, шестерни и

т. д . ) .

§5.13. Основы расчетов на прочность при переменных

напряжениях

Обычно, расчет деталей, подвергающихся переменным напряжениям, начинают со статического расчета. Этот расчет служит для предварительного определения размеров детали из условия статической прочности. Затем произво­ дится проверочный расчет детали на выносливость.

В этом случае переменные напряжения могут изме­ няться по установившемуся режиму и переменные напряже­

557

крйвошипно-шатунного механизма двигателя).

При проектировании машин особо важное место за­ нимает вопрос о выборе соответствующего коэффициента запаса прочности. В связи с этим, рассмотрим методы определения коэффициентов запаса прочности деталей, ис пытывающих напряжения симметричного и асимметричного циклов, а также при сочетании изгиба с кручением.

I . Определение коэффициента запаса прочности при действии напряжений симметричного цикла.

Назначение проверочного расчета при действии ста­ тических нагрузок состоит в том, чтобы определить вели

где /2 - фактически существующий коэффициент запаса прочности;

Q" - рабочее напряжение в опасной точке рассмат­ риваемой детали.

При действии касательных напряжений эта формула жет быть записана аналогично, т.е.

П= *" (26.13)

В том случае, когда производится проверочный рас­ чет деталей, испытывающих переменные напряжения, предел

ьа

обеспечено при условии, если коэффициенты(Х=^с^*-/ . Следовательно, прочность детали будет обеспечена если будет выполнено условие:

558