Нагрузки. Расчет деталей на прочность. Сдвиг, кручение
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
p;
,
и средняя величина ?m напряжения:
.
а)б)
Рис. 8.2
Пульсирующий, или отнулевой, цикл нагружения (Рис. 8.2, б) характерен для зубьев зубчатой передачи.
Основным параметром цикла нагружения является коэффициент ассиметричности цикла k:
,
равный -1 для симметричного цикла и 0 - для отнулевого цикла. Значение k выносится в индекс величины напряжения ? (?-1 и ?0) и показывает способность выдерживать динамическую нагрузку.
Предел выносливости материала детали - физико-механическая характеристика материала, предельное напряжение, которое выдерживает материал без разрушения длительное время при данном цикле нагружения. Как и все физико-механические характеристики материала, предел выносливости не рассчитывается теоретически, а определяется экспериментально. Основным способом определения предела выносливости является вращение жестко заделанного с одной стороны вала с подвешенным на нем грузом (сила F) (Рис. 8.3, а).
а)б)
Рис. 8.3
Испытание партии стандартных образцов сводится к построению кривой усталости (Рис. 8.3, б), показывающие зависимость между числом циклом N нагружения до разрушения и действующими напряжениями разрушения ?разр. Для большинства сталей кривая усталости после N ? 107 циклов становится практически горизонтальной, т. е. образцы, выдержавшие указанное число циклов, способны и далее воспринимать динамические нагрузки.
Факторы, влияющие на усталостную прочность.
. Концентратор напряжений - место с резким изменением размера и формы детали. В сечениях деталей, где имеются резкие изменения размеров, надреза, острые углы, отверстия, как правило, развиваются трещины усталости, приводящие в итоге к разрушению детали (Рис. 8.4, а). Поэтому при конструировании и изготовлении деталей машин концентраторы напряжений исключаются из конструкций с помощью фасок или скруглений или шлифовкой поверхности концентратора при изготовлении детали (Рис. 8.4, б).
а) б)
Рис. 8.4
При расчетах концентраторы оцениваются с помощью эффективного коэффициента концентратора напряжений k?, определяемым пределом выносливости ?-1 образца детали без концентраторов напряжения и пределом выносливости ??-1 образца с концентраторами напряжений:
.
. Частота обработки поверхности - сочетание выступов и впадин на поверхности детали, которое представляет собой изначальные трещины, которые при циклическом нагружении развиваются, что приводит к более раннему износу детали. Поэтому в реальном проектировании наиболее ответственные места шлифуются. В практике проектирования фактор шероховатости оценивается экспериментально:
,
где ?? - коэффициент влияния шероховатости;
??-1 - предел выносливости реальной шероховатой детали;
?-1 - предел выносливости полированного образца.
3. Габаритность детали.
Практика показывает, что в при больших габаритах детали большая вероятность появления и развития внутренних дефектов. Так, большие заготовки для валов гидротурбин изготавливаются тщательнее, вследствие того, что чаще всего в них встречаются дефекты.
Для оценки габаритности детали вводят коэффициент габаритности ??:
,
где ??-1 - предел выносливости реального габарита детали;
?-1 - предел выносливости образца.
При расчете детали машины на усталостную прочность учитываются все эти коэффициенты, при этом вводится общий коэффициент запаса прочности n, определяемый пределом выносливости ?-1 материала данной детали и эквивалентным напряжением ?экв:
.
Среднее значение коэффициента запаса прочности n определяется коэффициентами запаса прочности при изгибе n? и n? - при кручении:
Эквивалентное напряжение ?экв, в свою очередь, учитывает параметры циклических нагружений - амплитуду нагружения ?а и среднее напряжение ?m детали:
,
где ? - коэффициент, учитывающий влияние цикла на структуру материала детали.
Усталость - опасное явление, поэтому все машины рассчитываются на выносливость. При этом расчет ведется в два этапа: оценивается статическая прочность проектируемой детали (на основании чего определяются геометрические характеристики детали), после чего проводится расчет на усталостную прочность уже для готовой конструкции.
9. Механические передачи вращательного движения
В биомеханике вращательное движение практически не встречается, в основном преобладают возвратно-поступательные механизмы с шарнирными сочленениями. В технике вращательное движение используется весьма широко, а именно - при передачи механической энергии (движения) от двигателя к исполнительному органу машины или прибора, а так же для преобразования видов движения, моментов и усилий в передаточных механизмах (устройствах). Примером передаточного механизма может послужить привод механического перемешивающего устройства (Рис. IX. 1), состоящий из двигателя 1, передаточного устройства 3 и исполнительного механизма 4 со своим рабочим органом, соединенных с помощью муфт 2.
Рис. 9.1
Приводом оборудования называется сочетание двигателя и передаточного устройства. Назначение двигателя сводится к превращению одного вида энергии в другой. Так, двигатель внутреннего сгорания превращает потенциальную энергию топлива в механическую энергию выходного вала, электродвигатель преобразует элект?/p>