Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







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 oh **> которые образуются в месте контакта криволинейных поверхностей двух прижатых друг к другу деталей- (рис. 3.6).

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

 

* Влияние асимметрии цикла на сопротивление усталости обычно незначительно и в формулах (3.10) и (3.11) не учитывается.

*•* Индекс Н в честь основоположника теории контактных напряже­ний Г. Герца (Hertz).

 

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. 3.6). Наибольшее значение ан 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 он определяется по формуле Герца, полученной для зоны касания двух цилиндров (рис. 3.6):

 

 

Рис. 3.6. Эпюра контактных напря­жений

 

(3.13)

 

 

где q — Fr/b - - нормальная нагрузка на единицу длины контакт­ной линии; Fr - - сила, нормальная к площадке контакта; Ъ — рабочая длина контактной линии; рпр - - приведенный радиус кри­визны,

 

(3.14) рпр = р1 р2/(p1+p2)

 

p1 и р2 - - радиусы кривизны в точках контакта (знак минус берет­ся для случая контакта выпуклой поверхности радиуса pi с вогну­той поверхностью радиуса р2); £пр - - приведенный модуль упру­гости,

 

(3.15) Епр = 2Е1 Е2/(Е12)

Е1 и Е2 - - модули упругости материалов цилиндров; если матери­алы цилиндров одинаковы, то Епр =Е12 , н - коэффициент Пуассона.

Условием контактной прочности является

(3.16)

 

где [о]н - - допускаемое контактное напряжение.

При вращении деталей под нагрузкой каждая точка их сопря­женных поверхностей периодически нагружается только во время прохождения зоны контакта, а контактные напряжения <зн в этих точках изменяются по прерывистому отнулевому циклу (рис.3.7).

Время одногооборота

 

Рис. 3.7. Прерывистый отнулевой цикл изменения он

 

Если значения то в результате циклического дейст­вия контактных напряжений в сопряженных поверхностях дета­лей возникают усталостные микротрещины. Под влиянием сил трения качения эти микротрещины располагаются наклонно вследствие пластического течения металла (рис. 3.8, а).

Дальнейшее развитие трещин обусловлено наличием в зоне контакта смазочного материала. При вращении деталей в на­чальный момент контакта поверхностей силы трения раскрывают трещины и масло заполняет их (рис. 0.8, а). Переходя затем в зону высоких контактных напряжений, трещины смыкаются и давление масла внутри их резко возрастает, расклинивая ме­талл, что приводит к постепенному развитию трещин.



 

Проверочный расчет

 

Проверочным расчетом фактических характеристик главного критерия работоспособно­сти детали и сравнение их с допускаемыми значениями. При проверочном расчете определяют фактические (расчетные) на­пряжения и коэффициенты запаса прочности, действительные прогибы и углы наклона сечений, температуру и т. д.

Проверочный расчет является уточненным; его производят, когда форма и размеры детали известны из проектировочного расчета или приняты конструктивно.

Расчет и конструирование органически связаны. Констру­ированием называется творческий процесс создания меха­низма или машины в чертежах на основе проектных и провероч­ных расчетов. При разработке конструкции машины рассматри­вают различные варианты для получения оптимальной конструк­ции, обеспечивающей требуемые характеристики машины при наименьшей стоимости ее изготовления и эксплуатации.

Конструирование требует всестороннего анализа статического материала, отражающего опыт эксплуатации машин данного типа, учета специфических факторов и параметров проектируе­мой машины, а также всех требований современного машиностроения.


Контрольные вопросы

1. Какая разница между механизмом и машиной?

2. Что следует понимать под деталью машин? Какие детали называются деталями общего назначения?

3. Какие основные требования предъявляются к машинам и их деталям?

4. Что следует понимать под надежностью машин и их деталей? Чем оценивается надежность?

5. Что называется циклом перемены напряжений? Перечислите ха­рактеристики цикла и укажите зависимость между ними.

6. Что называется усталостным разрушением и каковы его причины?

7. Что называется пределом выносливости материала?

8. Что такое концентрация напряжений и что ее вызывает?

9. При каких обстоятельствах и где возникают контактные напряжения ? По какой формуле,определяется их наибольшее значение при начальном контакте, по линии?

10. В чем сущность усталостного выкрашивания рабочих поверхно­стей? Назовите меры по повышению сопротивляемости поверхностей вы­крашиванию.

11. Каковы основные критерии работоспособности и расчета деталей машин?

12. Каково различие между проектировочным и проверочным рас­четами?


ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.