Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Машиностроение

Основные критерии работоспособности деталей машин  Просмотрен 34

 

Критерий – это «мерило значения чего-либо», граница допустимости решения, ограничение целевой функции.

Важнейшими критериями работоспособности деталей машин являются прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, вибрационная устойчивость.

При конструировании работоспособность деталей обеспечивают выбором материала и расчетом размеров по основному критерию. Выбор критерия обусловлен характером воздействия нагрузки, среды и вызываемым видом отказа.

В настоящее время самым распространенным критерием работоспособности является прочность.

Прочность – это способность детали сопротивляться разрушению или потере формы под действием приложенных к детали нагрузок. Этому критерию должны удовлетворять все детали и узлы.

На основании принципа независимости действия сил любое сложное напряженное состояние можно разложить на простые виды: растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг (кручение), срез –это внутренние напряжения в сечениях деталей.

На поверхности соприкосновения (контакта) двух деталей под нагрузкой возникают поверхностные напряжения. Если размеры площадок контакта одного порядка с другими размерами деталей, то говорят о напряжениях смятияsсм. Если хотя бы один из размеров площадки контактасущественно мал по сравнению с другими размерами, то возникают контактные напряжения.

Исследованием контактных напряжений занимался Генрих Герц (Hertz). В его честь эти напряжения обозначают с индексом «Н»:sНН.

В «Теории упругости»различают две контактные задачи:

а) с первоначальным(доприложениянагрузки)контактомполинии,

например, сжатие двух цилиндров по общей образующей (рис. 1.1);

Вследствиеупругихдеформацийподдействиемсжимающейнагрузки w = F/ l линия контакта переходит в узкую полоску шириной 2а (2а<<r), на которой возникают контактные напряжения sН, изменяющиеся по эллиптическому закону.

Формула Герцадля первоначального контакта по линии:

 

sН= ZE(w / rпр)1/2£ [sH], (1.1)

 

гдеw = F/ l – удельная (на 1 мм длины линии контакта) линейная нагрузка, Н/мм;ZE – коэффициентвлияниямеханическихсвойствматериалов деталей;

1/ rпр = 1/r1± 1/r2 – приведенная кривизна поверхностей контакта:r1 и r2 – радиусы кривизны. Знак плюсконтакт двух выпуклых тел (рис. 1.1), знак минусконтакт выпуклогоr1и вогнутогоr2тел.

 

 
 

 


Рис. 1.1 Рис. 1.2


б) с первоначальным контактом в точке, например, сжатие шара на плоскости (рис. 1.2).

Числовые значения sНнамного превышают другие виды напряжений и даже пределы текучестиsТ и прочности sВ.Например,вподшипникахкаченияsНmax = = 4200 МПа, аsТ = 1700 МПа и sВ = 1900 МПа у стали ШХ15 для них.

КромеsН, взонеконтактавозникаюттакжекасательныенапряжения

tНmax = 0,3sНmax в точке, отстоящей от поверхности контакта на глубину 0,78а.

Отсутствие мгновенного разрушения объясняется тем, что в зоне действия sН и tНматериал находится в условиях всестороннего объемного сжатия.

Рассчитав величины отдельных составляющих напряжений, по принципу суперпозиции (наложения) с учетом векторного характера, можно определить суммарное или эквивалентное напряжениеsЕ. Например, для совместных напряжений изгиба s и кручения t:sЕ = (s2 + 3t2) 1/2£ [s].

По критерию [s] делают оценку прочности изделия.

Предыдущая статья:Резьбовые соединения Следующая статья:Переменные напряжения
page speed (0.0207 sec, direct)