рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Общая методика определения рабочих напряжений

Общая методика определения рабочих напряжений - раздел Философия, Тема «Предмет изучения, задачи, цели и место дисциплины в инженерной подготовке» Рабочие (Действующие) Нормальные Или Касательные Напряжения В Рассчитываемом ...

Рабочие (действующие) нормальные или касательные напряжения в рассчитываемом сечении детали, прежде всего, определяются величиной нагрузки и характерным геометрическим параметрам (ХГП) опасного сечения. В качестве нагрузок могут выступать сосредоточенные силы F, изгибающие М и крутящие моменты Т, распределенные силы q и т. п., а к ХГП относят площадь сечения А, осевые и полярные моменты сопротивления ( ) и инерции ( ) опасных сечений. Рабочие напряжения определяют для сечений деталей, в которых наиболее вероятно разрушение – опасных сечений. Зависимость для определения рабочих напряжений в общем виде может быть представлена в следующей форме:

 

~

Кроме того, величина рабочих напряжений существенно зависит от распределения их по сечению детали. Оценку неравномерности распределения производят с помощью коэффициента концентрации напряжений. При этом существует два способа расчёта: по номинальным и местным напряжениям. В первом из них концентрацию напряжений учитывают при определении допускаемых напряжений (именно такой способ рассмотрен выше), а во втором – это явление принимают во внимание непосредственно в определении рабочих напряжений. В настоящем конспекте расчёты проводят по номинальным напряжениям.

С целью конкретизации записанного соотношения рассмотрим примеры определения рабочих напряжений для наиболее типичных видов деформаций (табл.1.3).

1. Напряжения растяжения (сжатия) – . Растяжению (сжатию) подвергаются многие детали машин: детали резьбовых, сварных, паяных и других соединений, элементы металлоконструкций и т.д. В случае расчёта по номинальным напряжениям полагают, что напряжения распределяются равномерно (см. эпюру на эскизе 1 табл. 1.3) и потому очевидна зависимость (1.16).

2. Напряжения смятия – возникают в месте контакта двух сжимаемых деталей (эскиз 2 в табл. 1.4). На смятие работают шпоночные и шлицевые соединения; тела заклёпок, болтов, штифтов, соединяющих детали, которые нагружаются сдвигающей силой. Совершенно очевидно однотипность формул для определения и . В качестве ХГП здесь принимают площадь смятия – площадь совместной площадки контакта двух деталей.

3. Касательные напряжения среза (сдвига) – возникают в заклёпках, штифтах, болтах, которые соединяют детали, нагруженные сдвигающей силой (эскиз 3 в табл. 1.3). Как и в предыдущих примерах полагают, что рабочие напряжения распределяются равномерно по площадкам среза и потому аналогичны расчётные зависимости (1.16)…(1.18)

4. Напряжения изгиба – возникают в элементах машин, нагружаемых изгибающим моментом М (разнообразные оси, элементы корпусных деталей и металлоконструкций) (эскиз 4 в табл.1.3). Напряжения изгиба в предположении, что для рассчитываемой детали справедлива гипотеза плоских сечений, распределяются пропорционально удалению точек сечения относительно нейтрального волокна. В этом случае естественно, что максимальные напряжения будут иметь место в наиболее удалённых точках. Их значения определяются в соответствии с (1.19).

 

Таблица 1.3. Типичные примеры определения рабочих напряжений

Схема нагружения и вид деформаций Расчётные зависимости
1. Растяжение, сжатие       (1.16) - площадь опасного сечения
2. Смятие     (1.17) - площадь смятия
3. Срез (сдвиг)       (1.18) - суммарная площадь площадок среза (сдвига)
4. Изгиб     (1.19) Напряжение в точке 1 рассчитываемого сечения ( ) W,I – осевые моменты сопротивления и инерции соответственно
5.Кручение       (1.20) Напряжение в точке 1 расчитываемого сечения ( ) - полярные моменты сопротивления и инерции рассчитываемого сечения
6. Сложные деформации 6.1. Растяжение (сжатие) и изгиб         (1.21)    
6.2. Изгиб и кручение            
7. Контактные деформации 7.1. Начальный контакт по линии           = =

 

Если возникает необходимость определения в некоторой точке 1 рассматриваемого сечения, отстоящей на Z относительно нейтрального волокна, то используют ( ). В формулах (1.19) и ( ) W и I – соответственно осевые моменты сопротивления и инерции.

5. Касательные напряжения кручения – характерны для деталей, нагруженных крутящим моментом Т (элементы металлоконструкций, сварные и паяные соединения) (эскиз 5 в табл. 1.3). Напряжения распределяются так же, как и при изгибе – пропорционально удалению от нейтрального волокна, но для определения их значения используют полярные моменты сопротивления и инерции (1.20 и ).

6. Комбинированная нагрузка деталей. Большинство деталей машин подвержены воздействию нескольких силовых факторов, вызывающих их комбинированные деформации. Из множества возможных комбинаций в качестве примера рассмотрим два случая:

6.1. Деталь нагружена растягивающей (сжимающей) силой и изгибающим моментом (элементы металлоконструкций, сварные и паяные соединения, зубья зубчатых колёс). Оба силовых фактора приводят к деформациям растяжения (сжатия), поэтому их значения суммируются с учётом знака деформаций. В случае приложения растягивающей силы F, как на эскизе 6.1 таблицы, в точке А напряжения суммируются, а в точке Б – вычитаются (см. суммарную эпюру и зависимости 1.21).

6.2. Деталь нагружена совместно действующими изгибающим и крутящим моментами (разнообразные валы, элементы резьбовых соединений и т. п.) (эскиз 6.2 в таблице). Комбинацию нормальных и касательных напряжений, возникающих в сечениях вала от левого торца вала до точки приложения силы , заменяют эквивалентными с прочностных позиций нормальными напряжениями . Значение определяют на основе теорий (гипотез) прочности. В расчётах валов широко практикуется энергетическая теория прочности, что и отражается в (1.22).

7. Контактные напряжения. Контактными напряжениями называют напряжения смятия при малых площадках соприкосновения, которые разделяют при начальном контакте (контакте без деформаций) по линии и в точке. Очевидно, что начальный контакт по линии имеет место, если соприкасаются тела цилиндрической, конической форм между собой или с прямолинейной плоскостью и т.п., а контакт в точке характерен в сопряжениях сферических тел. В технике контакт деталей представлен в обеих формах. Например, по линии контактируют катки цилиндрической и конической форм во фрикционных передачах, зубья эвольвентных зубчатых колёс, цилиндрические ролики с рабочими поверхностями колец роликоподшипников. Начальный точечный контакт характерен для шарикоподшипников. В таблицу 1.3 включён лишь случай линейного начального контакта (эскиз 7).

Нагрузка в (1.23) представлена нормальной к поверхности контакта силой . Площадку контакта характеризуют длина контактирующих цилиндров l и размер , который определяется соотношением радиусов кривизны рабочих поверхностей и , равных в рассматриваемой задаче радиусам контактирующих цилиндров, и упругими свойствами использованных материалов для их изготовления. Учёт неравенства кривизны сопряжённых тел осуществляется посредством введения понятия приведённого радиуса кривизны, которую вычисляют из выражения:

(1.24)

Знак «+» в этом выражении принимается для контакта двух выпуклых тел (случай «а» в п.7 табл. 1.3); если контактируют выпуклая и вогнутая поверхности (случай «б» в п.7), то в (1.24) подставляют «-». Упругие свойства материалов, как очевидно из этой формулы, учитывают с помощью модуля упругости Е и коэффициента Пуассона . В случае использования разных материалов контактирующих тел применяют понятие приведённого модуля упругости:

, (1.25)

где и - модули упругости материалов контактирующих тел.

Из (1.25) очевидно, что в случае изготовления их из одного и того же материала . К примеру, для контакта стальных деталей МПа. Коэффициент Пуассона, характеризующий соотношение продольной и поперечной деформации, в стальных деталях составляет 0,25 0,35. В расчётах обычно используют его среднее значение.

 

2.5. Расчёты элементов машин на износостойкость

Критерий износостойкости характеризует сопротивление деталей износу. Износом называют процесс постепенного изменения формы и размеров поверхностей контактирующих тел за счёт удаления с них отдельных частиц материалов при их относительном перемещении или деформировании этих поверхностей.

В результате изнашивания происходит изменение качества поверхностей трения, что может приводить к увеличению сил трения и потерь на трение; появлению вибраций; снижению точности базирования деталей фрикционной пары и уменьшению толщины защитных покрытий; во вращательных парах увеличиваются зазоры и возрастают динамические нагрузки. Подобные изменения, как правило, не исключают возможность функционирования пар трения, но считать их работоспособными не следует, так как снижаются параметры качества их работы (параметрические отказы). Отказы параметрические в большинстве случаев в дальнейшем стимулируют отказы функциональные.

Существует достаточно большое разнообразие видов изнашивания. Их многообразие, возможность комбинирования, сложность явлений, происходящих при износе, не привело к созданию общепринятой классификации видов изнашивания. Остановимся на наиболее распространённых общепринятых видах [1-3]:

1.Механическое изнашивание (абразивное, усталостное, деформационное);

2. Молекулярно - механическое (адгезионное);

3. Коррозионно-механическое (окислительное, водородное и т.п.)

Коррозионно-механическое изнашивание в связи с ограниченностью времени в дальнейшем не рассматривается.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Тема «Предмет изучения, задачи, цели и место дисциплины в инженерной подготовке»

Современный период технического образования характеризуется существенным сокращением времени аудиторных занятий и перенесением центра тяжести в... Настоящее пособие предназначено для студентов механических специальностей... Конкретизация задач общей методологии процессов проектирования производится на базе наиболее разработанных элементов...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Общая методика определения рабочих напряжений

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Терминология и общие понятия о конструкторском проектировании
Предметом изучения дисциплины являются технические объекты (ТО): машины, механизмы, сборочные единицы и отдельные детали. Напомним содержание данных терминов: Машин

Работоспособность. Отказы и критерии работоспособности деталей машин
Для деталей технических объектов первичным функциональным требованием является требование работоспособности. Нарушение работоспособности простейших элементов машин, механизмов общемашиностроительно

Расчеты деталей машин на прочность. Поломки деталей машин и характеризующие их параметры
  Нарушение прочности деталей происходит при их поломках. Наиболее объективным параметром опасности поломки являются рабочие напряжения, возникающие под действием

Методы расчетов деталей машин на прочность. Расчет по номинальным напряжениям
Прочностные инженерные расчёты проводятся в трех формах: по номинальным напряжениям, по коэффициенту запаса прочности и по вероятности поломки или вероятности безотказной работы. В наиболее универс

Определение предельных напряжений
Как отмечалось выше, σlim определяется видом поломки, который в свою очередь зависит от характера нагрузки. По этой причине для определения σlim прежде

Определение коэффициента запаса прочности и коэффициента, учитывающего конструктивные особенности.
Коэффициент запаса прочности S учитывает целый ряд факторов, среди которых наиболее важными являются степень ответственности детали и последствия поломок, точность расчетных формул и оценки

Механическое изнашивание. Методы расчета
Абразивное изнашивание. Абразивное изнашивание представляет собой процесс микрорезания, микроцарапания поверхностей трения за счёт попадания в зону трения частиц более высокой твёрдости, чем

Особенности расчетов деталей машин на прочность и износостойкость при переменных нагрузках
На практ. зан. 1 было показано, что нагрузка на элементы машин, прежде всего, формируется сопротивлением движению рабочего органа, которое в большинстве случаев во времени не является величиной пос

Переменные проектирования в расчетах на прочность и износостойкость
В проверочных прочностных расчетах при получении неудовлетворительных результатов (σ > [σ]) требуется выявить пути достижения положительного решения задачи. Очевидно, что

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги