За определяне на допустимите напрежения в машиностроенето се използват следните основни методи.
1. Диференциран коефициент на безопасност се намира като продукт на редица частични коефициенти, които отчитат надеждността на материала, степента на отговорност на частта, точността на изчислителните формули и действащите сили и други фактори, които определят условията на работа на частите.
2. Табличен - допустимите напрежения се вземат по стандарти, систематизирани под формата на таблици
(Таблица 1 - 7). Този метод е по-малко точен, но е най-простият и удобен за практическо използване при проектиране и тестване на якостни изчисления.
В работата на конструкторските бюра и при изчисленията на машинни части, както диференцирани, така и таблични методи, както и тяхната комбинация. В табл 4 - 6 показват допустимите напрежения за нестандартни отливки, за които не са разработени специални методи за изчисление и съответните допустими напрежения. Типичните части (например зъбни колела и червячни колела, шайби) трябва да се изчисляват по методите, дадени в съответния раздел на справочника или специализирана литература.
Посочените допустими напрежения са предназначени за приблизителни изчисления само за основни натоварвания. За по-точни изчисления, като се вземат предвид допълнителни натоварвания (например динамични), стойностите на таблицата трябва да се увеличат с 20 - 30%.
Допустимите напрежения са дадени без да се вземат предвид концентрацията на напрежение и размерите на детайла, изчислени за гладки полирани стоманени проби с диаметър 6-12 mm и за необработени кръгли чугунени отливки с диаметър 30 mm. При определяне на най-високите напрежения в изчисляваната част е необходимо номиналните напрежения σ nom и τ nom да се умножат по фактора на концентрация k σ или k τ:
1. Допустими напрежения*
за въглеродни стомани с обикновено качество в горещовалцувано състояние
| Марка да стане | Допустимо напрежение **, MPa | |||||||||||||
| под напрежение [σ p ] | по време на огъване [σ от ] | по време на усукване [τ cr] | при рязане [τ ср.] | при компресия [σ cm] | ||||||||||
| аз | II | III | аз | II | III | аз | II | III | аз | II | III | аз | II | |
| St2 St3 St4 St5 St6 | 115 125 140 165 195 | 80 90 95 115 140 | 60 70 75 90 110 | 140 150 170 200 230 | 100 110 120 140 170 | 80 85 95 110 135 | 85 95 105 125 145 | 65 65 75 80 105 | 50 50 60 70 80 | 70 75 85 100 115 | 50 50 65 65 85 | 40 40 50 55 65 | 175 190 210 250 290 | 120 135 145 175 210 |
* Горски А. И. Иванов-Емин Е. Б.. Кареновски А. И. Определяне на допустимите напрежения при изчисления на якост. НИИмаш, М., 1974.
** Римските цифри показват вида на натоварването: I - статично; II - променлива, работеща от нула до максимум, от максимум до нула (пулсираща); III - редуващи се (симетрични).
2. Механични свойства и допустими напрежения
структурни стомани с въглеродно качество
3. Механични свойства и допустими напрежения
легирани конструкционни стомани
4. Механични свойства и допустими напрежения
за отливки от въглеродни и легирани стомани
5. Механични свойства и допустими напрежения
за отливки от сив чугун
6. Механични свойства и допустими напрежения
за отливки от сферографитен чугун
7. Допустими напрежения за пластмасови детайли
За пластични (незакалени) стоманиза статични напрежения (I тип натоварване), коефициентът на концентрация не се взема предвид. За хомогенни стомани (σ в > 1300 MPa, както и в случай на тяхната работа при ниски температури), коефициентът на концентрация при наличие на концентрация на напрежение се въвежда в изчислението при натоварвания азтип (k > 1). За пластичните стомани при променливи натоварвания и при наличие на концентрации на напрежение тези напрежения трябва да се вземат предвид.
За излято желязов повечето случаи коефициентът на концентрация на напрежението е приблизително равен на единица за всички видове товари (I - III). При изчисляване на якостта, за да се вземат предвид размерите на детайла, дадените таблични допустими напрежения за ляти части трябва да се умножат по мащабен коефициент, равен на 1,4 ... 5.
Приблизителни емпирични зависимости на границите на издръжливост за случаи на натоварване със симетричен цикъл:
за въглеродни стомани:
- при огъване, σ -1 = (0,40÷0,46)σ инча;
σ -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- по време на усукване, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1;
за легирани стомани:
- при огъване, σ -1 = (0,45÷0,55)σ инча;
- при разтягане или компресиране, σ -1р = (0,70÷0,90)σ -1;
- по време на усукване, τ -1 = (0,50÷0,65)σ -1;
за леене на стомана:
- при огъване, σ -1 = (0,35÷0,45)σ инча;
- при разтягане или компресиране, σ -1р = (0,65÷0,75)σ -1;
- по време на усукване, τ -1 = (0,55÷0,65)σ -1.
Механични свойства и допустими напрежения на антифрикционния чугун:
- максимална якост на огъване 250 ÷ 300 MPa,
- допустими напрежения на огъване: 95 MPa за I; 70 MPa - II: 45 MPa - III, където I. II, III са обозначения на видове натоварване, виж таблицата. 1.
Приблизителни допустими напрежения за цветни метали при опън и натиск. MPa:
- 30...110 - за мед;
- 60...130 - месинг;
- 50...110 - бронз;
- 25...70 - алуминий;
- 70...140 - дуралуминий.
Крайно напрежениеТе разглеждат напрежението, при което възниква опасно състояние в материала (счупване или опасна деформация).
За пластмасаматериали се взема предвид крайното напрежение провлачване,защото получените пластични деформации не изчезват след отстраняване на товара:
За чупливматериали, при които няма пластични деформации и се получава счупване от крехък тип (не се образува шия), се взема пределното напрежение издръжливост на опън:
За пластично-крехъкматериали, крайното напрежение се счита за напрежение, съответстващо на максимална деформация от 0,2% (сто,2):
Допустимо напрежение- максималното напрежение, при което материалът трябва да работи нормално.
Допустимите напрежения се получават съгласно граничните стойности, като се вземе предвид коефициентът на безопасност:
където [σ] е допустимото напрежение; с- коефициент на безопасност; [s] - допустим коефициент на безопасност.
Забележка.Обичайно е допустимата стойност на количеството да се посочва в квадратни скоби.
Допустим коефициент на безопасностзависи от качеството на материала, условията на работа на детайла, предназначението на детайла, точността на обработка и изчисляване и др.
Може да варира от 1,25 за прости части до 12,5 за сложни части, работещи при променливи натоварвания в условия на удар и вибрации.
Характеристики на поведението на материалите по време на тестове за компресия:
1. Пластмасовите материали работят почти еднакво при напрежение и компресия. Механичните характеристики при опън и компресия са еднакви.
2. Крехките материали обикновено имат по-голяма якост на натиск от якостта на опън: σ vr< σ вс.
Ако допустимото напрежение при опън и натиск е различно, те се обозначават [σ р ] (напрежение), [σ с ] (натиск).
Изчисляване на якостта на опън и натиск
Изчисленията на якост се извършват според условията на якост - неравенства, чието изпълнение гарантира здравината на частта при дадени условия.
За да се осигури здравина, проектното напрежение не трябва да надвишава допустимото напрежение:
Проектно напрежение АЗависи на натоварване и размернапречно сечение, разрешено само от материала на часттаи условия на труд.
Има три вида изчисления на якост.
1. Проектно изчисление - уточняват се проектната схема и натоварванията; материалът или размерите на частта са избрани:
Определяне на размерите на напречното сечение:
Избор на материал
Въз основа на стойността на σ е възможно да се избере класът на материала.
2. Проверете изчислението - натоварванията, материалът, размерите на частта са известни; необходимо проверете дали здравината е осигурена.
Неравенството се проверява
3. Определяне на товароносимостта(максимално натоварване):
Примери за решаване на проблеми
Правият лъч се разтяга със сила 150 kN (фиг. 22.6), материалът е стомана σ t = 570 MPa, σ b = 720 MPa, коефициент на безопасност [s] = 1,5. Определете размерите на напречното сечение на гредата.
Решение
1. Състояние на якост:
2. Необходимата площ на напречното сечение се определя от отношението
3. Допустимото напрежение за материала се изчислява от посочените механични характеристики. Наличието на граница на провлачване означава, че материалът е пластичен.
4. Определяме необходимата площ на напречното сечение на гредата и избираме размери за два случая.
Напречното сечение е кръг, ние определяме диаметъра.
Получената стойност се закръгля нагоре d = 25 mm, A = 4,91 cm 2.
Раздел - равен ъглов ъгъл № 5 съгласно GOST 8509-86.
Най-близкото напречно сечение на ъгъла е A = 4,29 cm 2 (d = 5 mm). 4,91 > 4,29 (Приложение 1).
Тестови въпроси и задачи
1. Какво явление се нарича течливост?
2. Какво е "врат", в коя точка на диаграмата на разтягане се образува?
3. Защо механичните характеристики, получени по време на изпитването, са условни?
4. Избройте якостните характеристики.
5. Избройте характеристиките на пластичността.
6. Каква е разликата между автоматично изчертана диаграма на разтягане и дадена диаграма на разтягане?
7. Коя механична характеристика е избрана като ограничаващо напрежение за пластични и крехки материали?
8. Каква е разликата между пределно и допустимо напрежение?
9. Запишете условието за якост на опън и натиск. Различни ли са условията на якост при изчисленията на опън и натиск?
 |
Отговорете на въпросите от теста.
размер на шрифта
ИЗЧИСЛИТЕЛНИ СТАНДАРТИ ЗА ЯКОСТ НА СТАЦИОНАРНИ КОТЛИ И ТРЪБОПРОВОДИ ЗА ПАРА И ГОРЕЩА ВОДА - RD 10-249-98 (одобрени с Резолюция... Актуално през 2018 г.
2. ДОПУСТИМО НАПРЕЖЕНИЕ
2.1. Под номиналното допустимо напрежение [ О] трябва да разберете количеството напрежение, използвано за определяне на изчислената дебелина на стената на част или допустимото налягане въз основа на приетите първоначални данни и степен на метал.
Допустимите напрежения, посочени в тези стандарти и инструкциите за техния избор, са приложими при използване на метали и полуфабрикати, които са разрешени от Правилника за държавен минен и технически надзор.
Нивото на конструктивните характеристики на използваните метали и полуфабрикати трябва да бъде потвърдено чрез статистическа обработка на данни от изпитвания, периодичен контрол на качеството на продукта най-малко веднъж на всеки 5 години и положително заключение от специализирана изследователска организация в съответствие с изискванията на Правилата за държавен минно-технически надзор.
2.2. Номиналните допустими напрежения за валцувани или ковани марки стомана, широко използвани в котли и тръбопроводи, трябва да се вземат съгласно таблицата. 2.1-2.5.
Таблица 2.1
О] за въглеродни и манганови стомани, независимо от проектния живот, MPa
| T, °С | марка стомана | ||||||||
| St2kp | St3kp | St2sp, St2ps | St3sp, St3ps | St4ps, St4sp | S3Gps | 22K | 14GNMA | 16GNM, 16GNMA | |
| От 20 до 50 | 124 | 133 | 130 | 140 | 145 | 150 | 170 | 180 | 190 |
| 150 | 106 | 115 | 112 | 125 | 129 | 134 | 155 | 179 | 181 |
| 200 | 111 | 100 | 117 | 121 | 125 | 147 | 175 | 176 | |
| 250 | 80 | 102 | 86 | 107 | 111 | 115 | 140 | 171 | 172 |
| 275 | 102 | 106 | 109 | 135 | 170 | 169 | |||
| 300 | 70 | 98 | 103 | 130 | 169 | 167 | |||
| 320 | 126 | 164 | 165 | ||||||
| 340 | 122 | 161 | 163 | ||||||
| 350 | 120 | 159 | 161 | ||||||
| 360 | 157 | 159 | |||||||
| 370 | 155 | 157 | |||||||
| 380 | 152 | 154 | |||||||
Таблица 2.2
Номинално допустимо напрежение [ О] за въглеродни и манганови стомани, MPa
| T, °С | марка стомана | ||||||||||
| 08, 10, 12K | 15, 15K, 16K | 20, 20K, 18K | |||||||||
| Проектен живот, h | |||||||||||
| 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 3 x 10 (5) | 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 3 x 10 (5) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| От 20 до 100 | - | 130 | - | - | - | 140 | - | - | 147 | - | - |
| 200 | - | 120 | - | - | - | 130 | - | - | 140 | - | - |
| 250 | - | 108 | - | - | - | 120 | - | - | 132 | - | - |
| 275 | - | 102 | - | - | - | 113 | - | - | 126 | - | - |
| 300 | - | 96 | - | - | - | 106 | - | - | 119 | - | - |
| 320 | - | 92 | - | - | - | 101 | - | - | 114 | - | - |
| 340 | - | 87 | - | - | - | 96 | - | - | 109 | - | - |
| 350 | - | 85 | - | - | - | 93 | - | - | 106 | - | - |
| 360 | - | 82 | - | 82 | - | 90 | - | - | 103 | - | 103 |
| 380 | - | 76 | 76 | 71 | - | 85 | 85 | - | 97 | 97 | 88 |
| 400 | 73 | 73 | 66 | 60 | 80 | 80 | 72 | 92 | 92 | 78 | 71 |
| 410 | 70 | 68 | 61 | 55 | 77 | 72 | 65 | 89 | 86 | 70 | 63 |
| 420 | 68 | 62 | 57 | 50 | 74 | 66 | 58 | 86 | 79 | 63 | 56 |
| 430 | 66 | 57 | 51 | 45 | 71 | 60 | 52 | 83 | 72 | 57 | 50 |
| 440 | 63 | 51 | 45 | 40 | 68 | 53 | 45 | 80 | 66 | 50 | 44 |
| 450 | 61 | 46 | 38 | 35 | 65 | 47 | 38 | 77 | 59 | 46 | 39 |
| 460 | 58 | 40 | 33 | 29 | 62 | 40 | 33 | 74 | 52 | 38 | 34 |
| 470 | 52 | 34 | 28 | 24 | 54 | 34 | 28 | 64 | 46 | 32 | 28 |
| 480 | 45 | 28 | 22 | 18 | 46 | 28 | 22 | 56 | 39 | 27 | 24 |
| 490 | 39 | 24 | 40 | 24 | 49 | 33 | |||||
| 500 | 33 | 20 | 34 | 20 | 41 | 26 | |||||
| 510 | 26 | 35 | |||||||||
Продължение на таблицата. 2.2
| T, °С | марка стомана | ||||||||
| 16GS, 09G2S | 10G2S1, 17GS, 17G1S, 17G1SU | 15GS | |||||||
| Проектен живот, h | |||||||||
| 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| От 20 до 100 | - | 170 | - | - | 177 | - | - | 185 | - |
| 200 | - | 150 | - | - | 165 | - | - | 169 | - |
| 250 | - | 145 | - | - | 156 | - | - | 165 | - |
| 275 | - | 140 | - | - | 150 | - | - | 161 | - |
| 300 | - | 133 | - | - | 144 | - | - | 153 | - |
| 320 | - | 127 | - | - | 139 | - | - | 145 | - |
| 340 | - | 122 | - | - | 133 | - | - | 137 | - |
| 350 | - | 120 | - | - | 131 | - | - | 133 | - |
| 360 | - | 117 | - | - | 127 | - | - | 129 | - |
| 380 | - | 112 | 112 | - | 121 | 121 | - | 121 | 121 |
| 400 | 107 | 107 | 95 | 113 | 113 | 96 | 113 | 113 | 96 |
| 410 | 104 | 97 | 83 | 107 | 102 | 85 | 107 | 102 | 85 |
| 420 | 102 | 87 | 73 | 102 | 90 | 75 | 102 | 90 | 75 |
| 430 | 98 | 76 | 63 | 97 | 78 | 65 | 97 | 78 | 65 |
| 440 | 95 | 68 | 55 | 92 | 70 | 55 | 92 | 70 | 55 |
| 450 | 89 | 62 | 46 | 88 | 63 | 46 | 88 | 63 | 46 |
| 460 | 83 | 54 | 38 | 82 | 54 | 38 | 82 | 54 | 38 |
| 470 | 71 | 46 | 32 | 71 | 46 | 32 | 71 | 46 | 32 |
| 480 | 60 | 60 | 60 | ||||||
| 490 | |||||||||
2. Стойностите на допустимите напрежения в колоните за ресурс от 10 (4) и 2 х 10 (5) часа, отбелязани по-горе със знака "-", се приемат равни на съответните стойности в колоната за ресурс от 10(5) часа.
Таблица 2.3
Номинално допустимо напрежение [ О] за топлоустойчива стомана, MPa
| T, °С | марка стомана | |||||||
| 12ХМ, 12МХ | 15ХМ | |||||||
| Проектен живот, h | ||||||||
| 10 | 10 | 2 х 10 | 3 х 10 | 10 | 10 | 2 х 10 | 3 х 10 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| От 20 до 150 | - | 147 | - | - | - | 153 | - | - |
| 250 | - | 145 | - | - | - | 152 | - | - |
| 300 | - | 141 | - | - | - | 147 | - | - |
| 350 | - | 137 | - | - | - | 140 | - | - |
| 400 | - | 132 | - | - | - | 133 | - | - |
| 420 | - | 129 | - | - | - | 131 | - | - |
| 440 | - | 126 | - | - | - | 128 | - | - |
| 450 | - | 125 | - | - | - | 127 | - | - |
| 460 | - | 123 | 123 | 123 | - | 125 | 125 | 125 |
| 480 | 120 | 120 | 102 | 102 | 122 | 122 | 113 | 103 |
| 500 | 116 | 95 | 77 | 64 | 119 | 105 | 85 | 76 |
| 510 | 114 | 78 | 60 | 53 | 117 | 85 | 72 | 62 |
| 520 | 107 | 66 | 49 | 43 | 110 | 70 | 58 | 50 |
| 530 | 93 | 54 | 40 | 35 | 97 | 56 | 44 | 39 |
| 540 | 77 | 43 | 80 | 45 | 35 | 31 | ||
| 550 | 60 | 62 | 35 | 26 | 23 | |||
| 560 | 52 | 27 | ||||||
| 570 | 42 | 21 | ||||||
| 580 | ||||||||
| 590 | ||||||||
| 600 | ||||||||
| 610 | ||||||||
| 620 | ||||||||
Продължение на таблицата. 2.3
| T, °С | марка стомана | ||||||||||
| 12Х1МФ | 12X2MFSR | 15Х1 М1Ф | |||||||||
| Проектен живот, h | |||||||||||
| 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 3 x 10 (5) | 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 3 x 10 (5) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| От 20 до 150 | - | 173 | - | - | - | 167 | - | - | 192 | - | - |
| 250 | - | 166 | - | - | - | 160 | - | - | 186 | - | - |
| 300 | - | 159 | - | - | - | 153 | - | - | 180 | - | - |
| 350 | - | 152 | - | - | - | 147 | - | - | 172 | - | - |
| 400 | - | 145 | - | - | - | 140 | - | - | 162 | - | - |
| 420 | - | 142 | - | - | - | 137 | - | - | 158 | - | - |
| 440 | - | 139 | - | - | - | 134 | - | - | 154 | - | - |
| 450 | - | 138 | - | 138 | - | 133 | - | - | 152 | - | - |
| 460 | - | 136 | 136 | 130 | - | 131 | 131 | - | 150 | 150 | 150 |
| 480 | 133 | 133 | 120 | 107 | 128 | 128 | 119 | 146 | 145 | 130 | 123 |
| 500 | 130 | 113 | 96 | 88 | 121 | 106 | 97 | 140 | 120 | 108 | 100 |
| 510 | 120 | 101 | 86 | 79 | 115 | 94 | 87 | 137 | 107 | 96 | 90 |
| 520 | 112 | 90 | 77 | 72 | 105 | 85 | 79 | 125 | 96 | 86 | 80 |
| 530 | 100 | 81 | 69 | 65 | 95 | 78 | 70 | 111 | 86 | 77 | 72 |
| 540 | 88 | 73 | 62 | 58 | 87 | 70 | 63 | 100 | 78 | 69 | 65 |
| 550 | 80 | 66 | 56 | 52 | 80 | 63 | 56 | 90 | 71 | 63 | 58 |
| 560 | 72 | 59 | 50 | 46 | 72 | 57 | 50 | 81 | 64 | 57 | 52 |
| 570 | 65 | 53 | 44 | 41 | 65 | 52 | 45 | 73 | 57 | 51 | 47 |
| 580 | 59 | 47 | 39 | 36 | 59 | 46 | 41 | 66 | 52 | 46 | 43 |
| 590 | 53 | 41 | 35 | 32 | 53 | 41 | 36 | 60 | 47 | 42 | 39 |
| 600 | 47 | 37 | 31 | 29 | 47 | 37 | 33 | 54 | 43 | 38 | 35 |
| 610 | 41 | 33 | 41 | 33 | 28 | 48 | 40 | ||||
| 620 | 35 | 35 | 43 | ||||||||
Бележки: 1. Над линията са стойностите на напрежението, определени от границата на провлачване в зависимост от температурата.
3. Стойностите на допустимите напрежения, посочени по-долу, съответстват на работата на елементите при условия на пълзене и се определят от дългосрочната граница на якост за съответния ресурс.
Таблица 2.4
Номинално допустимо напрежение [ О] за стомани с високо съдържание на хром и аустенит, MPa
| T, °С | марка стомана | |||||||||
| 12Х11В2МФ | 12Х18Н12Т; 12Х18Н10Т | 09Х14Н19В2БР, 09Х16Н14В2БР, 10Х16Н16В2МБР | ||||||||
| Проектен живот, h | ||||||||||
| 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | 3 x 10 (5) | 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| От 20 до 150 | - | 195 | - | - | 147 | - | - | - | 147 | - |
| 250 | - | 183 | - | - | 125 | - | - | - | 131 | - |
| 300 | - | 175 | - | - | 120 | - | - | - | 128 | - |
| 350 | - | 167 | - | - | 116 | - | - | - | 125 | - |
| 400 | - | 158 | - | - | 111 | - | - | - | 123 | - |
| 450 | - | 152 | - | - | 107 | - | - | - | 120 | - |
| 500 | 145 | 145 | 145 | - | 104 | - | - | - | 117 | - |
| 520 | 143 | 134 | 128 | - | 103 | - | - | - | 116 | - |
| 530 | 141 | 124 | 119 | - | 103 | - | 102 | - | 116 | - |
| 540 | 140 | 115 | 108 | - | 102 | 102 | 100 | - | 115 | - |
| 550 | 130 | 107 | 100 | - | 102 | 100 | 93 | - | 115 | - |
| 560 | 121 | 97 | 90 | 101 | 101 | 91 | 87 | - | 114 | - |
| 570 | 113 | 87 | 80 | 101 | 97 | 87 | 81 | - | 114 | - |
| 580 | 104 | 78 | 72 | 100 | 90 | 81 | 74 | - | 113 | 113 |
| 590 | 95 | 69 | 64 | 98 | 81 | 73 | 68 | - | 113 | 109 |
| 600 | 87 | 60 | 55 | 94 | 74 | 66 | 62 | 112 | 112 | 102 |
| 610 | 78 | 51 | 47 | 88 | 68 | 59 | 55 | 111 | 104 | 94 |
| 620 | 70 | 47 | 39 | 82 | 62 | 53 | 50 | 111 | 97 | 87 |
| 630 | 62 | 37 | 31 | 78 | 57 | 49 | 46 | 110 | 89 | 79 |
| 640 | 54 | 27 | 23 | 72 | 52 | 45 | 42 | 110 | 81 | 72 |
| 650 | 45 | 20 | 65 | 48 | 41 | 38 | 109 | 74 | 64 | |
| 660 | 38 | 60 | 45 | 37 | 103 | 66 | 56 | |||
| 670 | 30 | 55 | 41 | 34 | 96 | 59 | 49 | |||
| 680 | 50 | 38 | 32 | 88 | 52 | 41 | ||||
| 690 | 45 | 34 | 28 | 79 | 44 | 34 | ||||
| 700 | 40 | 30 | 25 | 71 | 37 | 27 | ||||
Бележки: 1. Над линията са стойностите на напрежението, определени от границата на провлачване в зависимост от температурата.
2. Стойностите на допустимите напрежения в колоните за ресурс от 10 (4), 2 x 10 (5) и 3 x 10 (5) часа, отбелязани по-горе със знака "-", се приемат равни на съответните стойности в колоната за ресурс от 10(5 ) h.
3. Стойностите на допустимите напрежения, посочени по-долу, съответстват на работата на елементите при условия на пълзене и се определят от дългосрочната граница на якост за съответния ресурс.
Номинално допустимо напрежение [ о] за стомана 10Х9МФБ, MPa
| T, °С | Проектен живот, h | ||
| 10(4) | 10(5) | 2 x 10 (5) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| От 20 до 150 | - | 167 | - |
| 250 | - | 160 | - |
| 300 | - | 157 | - |
| 350 | - | 154 | - |
| 400 | - | 151 | - |
| 450 | - | 148 | - |
| 470 | - | 147 | 147 |
| 480 | 146 | 146 | 143 |
| 490 | 145 | 138 | 132 |
| 500 | 145 | 127 | 122 |
| 520 | 127 | 108 | 102 |
| 540 | 109 | 90 | 83 |
| 550 | 100 | ||
| 560 | |||
| 570 | |||
| 580 | 78 | ||
| 590 | 71 | 58 | 53 |
| 600 | 52* | ||
| 610 | 62* | 50* | |
| 620 | 60* | 48* | |
| 630 | 57* | 45* | |
| 640 | 55* | 43* | |
| 650 | 52* | 41* | |
Забележки: 1. Над линията са стойностите на допустимите напрежения, определени от границата на провлачване в зависимост от температурата.
2. Стойностите на допустимите напрежения в колоните за ресурс от 10 (4) и 2 х 10 (5) часа, отбелязани по-горе със знака "-", се приемат равни на съответните стойности в колоната за ресурс от 10(5) часа.
3. Стойностите на допустимите напрежения, посочени по-долу, съответстват на работата на елементите при условия на пълзене и се определят от дългосрочната граница на якост за съответния ресурс.
4. Стойностите на допустимите напрежения със знака * са получени чрез екстраполация от краткосрочни тестови бази и трябва да бъдат коригирани, като се вземат предвид изискванията на подраздел 2.1.
За междинните стойности на експлоатационния живот, посочени в таблиците, стойността на допустимото напрежение може да се определи чрез линейна интерполация на най-близките стойности между ресурсите, закръглени до 0,5 MPa, ако разликата между тези стойности прави не надвишава 20% от средната им стойност. В други случаи трябва да се използва "логаритмична" интерполация.
Екстраполацията на допустимите стойности на напрежение за експлоатационен живот по-малък от 10 (4) не е разрешена без споразумение със специализирани изследователски организации.
Допустимите напрежения за чуждестранни марки стомана, одобрени за употреба от Държавния минно-технически надзор на Русия, трябва да бъдат установени от специализирани изследователски организации. За стомана 2.1/4 Cr1Mo (10CrMo910 за тръби съгласно DIN 17175 и за листове съгласно DIN 17155) могат да се използват допустимите стойности на напрежение, дадени в табл. 2.6.
Таблица 2.6
Номинални допустими напрежения за стомана 2.1/4 Cr1Mo(10CrMo910) за проектен живот от 10(5) часа
| T, °С | [О], MPa |
| 20-100 | 180 |
| 200 | 163 |
| 250 | 160 |
| 300 | 153 |
| 350 | 146 |
| 400 | 140 |
| 450 | 133 |
| 480 | 123 |
| 500 | 96 |
| 520 | 73 |
| 540 | 53 |
| 560 | 38 |
| 580 | 28 |
2.3. За класове стомана, които не са посочени в табл. 2.1-2.4, а за други метали, одобрени за употреба от Госгортехнадзор на Русия, номиналното допустимо напрежение трябва да се приема равно на най-малкото от посочените в таблица. 2.7 стойности, получени чрез разделяне на съответната изчислена характеристика на якостта на опън на метала на съответния коефициент на безопасност за тази характеристика.
Таблица 2.7
Формули за определяне на номиналното допустимо напрежение [ О], независимо от проектния живот или за проектен живот от 10 (5) часа
| Материал | Формула | |||||||||||
| 1 | 2 | |||||||||||
| Въглеродна и топлоустойчива стомана* | oV | , | о0,2/т | , | o10(5)/t | , | o1/10(5)/t | |||||
| 2,4 | 1,5 | 1,5 | 1,0 | |||||||||
| Аустенитна хром-никелова стомана | oV | , | ** | , | o10(5)/t | , | o1/10(5)/t | |||||
| о0,2/т | ||||||||||||
| 3,0 | 1,5 | 1,5 | 1,0 | |||||||||
| Шарков чугун с >= 12% след отгряване | oV | , | o0.2 | |||||||||
| 4,8 | 3,0 | |||||||||||
| Чугун с люспест графит, сферографитен чугун и нодуларен чугун при: след отгряване < 12% | *** | |||||||||||
| oV | ||||||||||||
| 7,0 | ||||||||||||
| без отгряване | *** | |||||||||||
| oV | ||||||||||||
| 9,0 | ||||||||||||
| Мед и медни сплави | **** | , | , | |||||||||
| oV | , | oV | о1,0/т | o10(5)/t | ||||||||
| 3,5 | 2,4 | 1,5 | 1,5 | |||||||||
*За високоякостна въглеродна и топлоустойчива стомана ( oV> 490 MPa и минимално удължение< 20%) запас прочности по пределу текучести следует увеличить на 0,025 на каждый процент уменьшения относительного удлинения ниже 20%.
**Якостните характеристики трябва да се определят без да се взема предвид термичното и механичното втвърдяване. Условието не е приложимо за части, в които пластичната деформация е недопустима (фланци, шпилки). Разрешено е да се използва минималната стойност на условната граница на провлачване при остатъчна деформация от 0,2% с марж от 1,15.
*** При изчисляване на огъване се приема, че допустимите напрежения са намалени с 50%.
**** Условието се използва, ако няма гарантирани стойности в стандартите или техническите спецификации за метала oV, о1,0/т, o10(5)/t.
При извършване на контролни изчисления на части от стомана 12ХМФ е разрешено да се използват стойностите на допустимите напрежения, дадени в табл. 2.1-2.4. за стомана 12Х1МФ.
2.4. Следното трябва да се вземе като изчислена характеристика на якостта на метала:
издръжливост на опън oV;
Провлачване oT/tили сила на доказване о0,2/т, о1,0/т;
условна граница на дългосрочна якост o10(4)/t, o10(5)/t, o2 x 10(5)/t, o3 x 10(5)/t;
условна граница на пълзене o1/10(5)/t.
Стойности на атрибути oV, oT/t, о0,2/т, о1,0/ттрябва да се приемат равни на минималните стойности, установени в съответните стандарти или технически спецификации за метала от даден клас.
Стойности на атрибути o10(4)/t, o10(5)/t, o2 x 10(5)/t, o3 x 10(5)/tи o1/10(5)/t трябва да се приемат равни на средните стойности, установени в съответните стандарти или технически спецификации за метала от даден клас.
Допускат се отклонения на характеристиките надолу с не повече от 20% от средната стойност.
Приемлива употреба oT/tвместо о0,2/т, ако стандартите или техническите спецификации за метал стандартизират стойностите oT/tи няма стандартизирани стойности о0,2/т.
Нивото на проектните характеристики на използваните метали и полуфабрикати трябва да бъде потвърдено чрез статистическа обработка на данни от изпитвания, периодичен контрол на качеството на продукта и положително заключение от специализирана изследователска организация в съответствие с изискванията на Държавния минно-технически надзор. правила.
2.5. За стоманени отливки номиналното допустимо напрежение трябва да се приема равно на следните стойности:
85% от допустимите стойности на напрежението, определени съгласно табл. 2.1-2.4 за същия клас валцована или кована стомана, ако отливките са подложени на непрекъснато безразрушително изпитване;
75% от посочените в таблицата. 2.1-2.4. стойности, ако отливките не са подложени на непрекъснато безразрушително изпитване.
2.6. За стоманени части, работещи при условия на пълзене при проектни температури, различни за проектния живот, напрежението [o_e], изчислено по формулата, се допуска да се приеме за допустимо
,
Където T1, T2,..., Tn- продължителност на периодите на работа на части с температура на стената, респ t1, t2,..., tn, h;
[o]1, [o]2,..., [o]n- номинални допустими напрежения за проектния живот при температури t1, t2,..., tn, MPa;
Общ проектен живот, h;
м- показател в уравнението на дълготрайната якост на стоманата.
За въглеродни, нисколегирани хром-молибденови и хром-молибден-ванадиеви стомани, както и аустенитни стомани е разрешено да се вземат м = 8. Периодите на работа при различни температури на стените се препоръчват да се вземат на температурни интервали от 5 или 10 °C.
Препоръчва се еквивалентните напрежения да се определят по дадения опростен метод за температурен диапазон не повече от 30 °C. Ако е необходимо да се определят еквивалентни допустими напрежения за температурен диапазон над 30 °C, трябва да се използва средната стойност на показателя според данните от експериментални изследвания с тестова база от най-малко 0,1 от експлоатационния живот, но не по-малко повече от 10 (4) часа.
2.7. Проектните якостни характеристики и номиналните допустими напрежения трябва да се вземат за проектни температури на стените, определени в съответствие с точка 1.4.
2.8. При определяне на допустимата стойност на изпитвателното налягане трябва да се вземе допустимото напрежение съгласно табл. 2.8.
Таблица 2.8
Формули за определяне на допустимото напрежение при изчисляване на изпитвателното налягане
* Условието се използва, ако характеристиките са нормализирани в стандартите или техническите спецификации за метала.
2.9. При изчисляване на стоманени части, работещи под външно налягане, допустимото напрежение трябва да бъде намалено 1,2 пъти в сравнение със случая, когато се използват формули за изчисляване на вътрешното налягане (например за димни тръби).
Номинални допустими напрежения [o] за проектен живот 4 x 10(5) h
| - | - | - | |||
| 450 | 35 | - | - | 138 | - |
| 460 | 30 | 123 | 125 | 125 | 150 |
| 470 | 25 | 104 | 115 | 115 | 125 |
| 480 | 21 | 85 | 98 | 103 | 110 |
| 490 | - | 75 | 82 | 92 | 100 |
| 500 | - | 63 | 68 | 83 | 92 |
| 510 | - | 48 | 58 | 76 | 84 |
| 520 | - | 37 | 46 | 66 | 75 |
| 530 | - | 31 | 35 | 59 | 67 |
| 540 | - | - | 28 | 53 | 60 |
| 550 | - | - | 20 | 48 | 54 |
| 560 | - | - | - | 43 | 49 |
| 570 | - | - | - | 38 | 44 |
| 580 | - | - | - | 34 | 40 |
| 590 | - | - | - | 30 | 36 |
| 600 | - | - | - | 27 | 32 |
За определяне на допустимите напрежения в машиностроенето се използват следните основни методи.
1. Диференциран коефициент на безопасност се намира като продукт на редица частични коефициенти, които отчитат надеждността на материала, степента на отговорност на частта, точността на изчислителните формули и действащите сили и други фактори, които определят условията на работа на частите.
2. Табличен - допустимите напрежения се вземат по стандарти, систематизирани под формата на таблици
(Таблици 1 – 7). Този метод е по-малко точен, но е най-простият и удобен за практическо използване при проектиране и тестване на якостни изчисления.
В работата на конструкторските бюра и при изчисленията на машинни части, както диференцирани, така и таблични методи, както и тяхната комбинация. В табл 4 – 6 са показани допустимите напрежения за нестандартни отлети детайли, за които не са разработени специални методи за изчисление и съответните допустими напрежения. Типичните части (например зъбни колела и червячни колела, шайби) трябва да се изчисляват по методите, дадени в съответния раздел на справочника или специализирана литература.
Посочените допустими напрежения са предназначени за приблизителни изчисления само за основни натоварвания. За по-точни изчисления, като се вземат предвид допълнителни натоварвания (например динамични), стойностите на таблицата трябва да се увеличат с 20 - 30%.
Допустимите напрежения са дадени без да се вземат предвид концентрацията на напрежение и размерите на детайла, изчислени за гладки полирани стоманени проби с диаметър 6-12 mm и за необработени кръгли чугунени отливки с диаметър 30 mm. При определяне на най-високите напрежения в изчисляваната част е необходимо номиналните напрежения σ nom и τ nom да се умножат по фактора на концентрация k σ или k τ:
1. Допустими напрежения*
за въглеродни стомани с обикновено качество в горещовалцувано състояние
2. Механични свойства и допустими напрежения
структурни стомани с въглеродно качество
3. Механични свойства и допустими напрежения
легирани конструкционни стомани
4. Механични свойства и допустими напрежения
за отливки от въглеродни и легирани стомани
5. Механични свойства и допустими напрежения
за отливки от сив чугун
6. Механични свойства и допустими напрежения
за отливки от сферографитен чугун
За пластични (незакалени) стоманиза статични напрежения (I тип натоварване), коефициентът на концентрация не се взема предвид. За хомогенни стомани (σ в > 1300 MPa, както и в случай на тяхната работа при ниски температури), коефициентът на концентрация при наличие на концентрация на напрежение се въвежда в изчислението при натоварвания азтип (k > 1). За пластичните стомани при променливи натоварвания и при наличие на концентрации на напрежение тези напрежения трябва да се вземат предвид.
За излято желязов повечето случаи коефициентът на концентрация на напрежението е приблизително равен на единица за всички видове натоварвания (I – III). При изчисляване на якостта, за да се вземат предвид размерите на детайла, дадените таблични допустими напрежения за ляти части трябва да се умножат по мащабен коефициент, равен на 1,4 ... 5.
Приблизителни емпирични зависимости на границите на издръжливост за случаи на натоварване със симетричен цикъл:
за въглеродни стомани:
– при огъване, σ -1 =(0,40÷0,46)σ инча;
σ -1р =(0,65÷0,75)σ -1;
– по време на усукване, τ -1 =(0,55÷0,65)σ -1;
за легирани стомани:
– при огъване, σ -1 =(0,45÷0,55)σ инча;
- при разтягане или компресиране, σ -1р =(0,70÷0,90)σ -1;
– по време на усукване, τ -1 =(0,50÷0,65)σ -1;
за леене на стомана:
– при огъване, σ -1 =(0,35÷0,45)σ инча;
- при разтягане или компресиране, σ -1р =(0,65÷0,75)σ -1;
– по време на усукване, τ -1 =(0,55÷0,65)σ -1.
Механични свойства и допустими напрежения на антифрикционния чугун:
– максимална якост на огъване 250 – 300 MPa,
– допустими напрежения на огъване: 95 MPa за I; 70 MPa – II: 45 MPa – III, където I. II, III са обозначения на видове натоварване, виж таблицата. 1.
Приблизителни допустими напрежения за цветни метали при опън и натиск. MPa:
– 30…110 – за мед;
– 60…130 – месинг;
– 50…110 – бронз;
– 25…70 – алуминий;
– 70…140 – дуралуминий.
Позволява ви да определите върховен стрес(), при които материалът на пробата е директно разрушен или в него възникват големи пластични деформации.
Пределно напрежение при якостни изчисления
Като крайно напрежениепри изчисленията на якостта се приема следното:
провлачванеза пластмасов материал (смята се, че разрушаването на пластмасов материал започва, когато в него се появят забележими пластични деформации)
,
издръжливост на опънза чуплив материал, чиято стойност е различна:
За да се осигури реална част, е необходимо да се изберат нейните размери и материал, така че максимумът, който възниква в даден момент по време на работа, да е по-малък от ограничението:
Въпреки това, дори ако най-високото изчислено напрежение в дадена част е близо до крайното напрежение, нейната якост все още не може да бъде гарантирана.
Действието на частта не може да бъде инсталирано достатъчно точно,
проектните напрежения в дадена част понякога могат да бъдат изчислени само приблизително,
Възможни са отклонения между действителните и изчислените характеристики.
Частта трябва да бъде проектирана с някакъв дизайн фактор на безопасност:
.
Ясно е, че колкото по-голямо е n, толкова по-силна е частта. Въпреки това много голям фактор на безопасностводи до загуба на материал, а това прави частта тежка и неикономична.
В зависимост от предназначението на конструкцията се установява необходимия коефициент на безопасност.
Състояние на якост: здравината на частта се счита за гарантирана, ако . Използване на израза , нека пренапишем якостно състояниекато:
От тук можете да получите друга форма на запис якостни условия:
Отношението от дясната страна на последното неравенство се нарича допустимо напрежение:
Ако граничните и следователно допустимите напрежения по време на опън и компресия са различни, те се означават с и. Използване на концепцията допустимо напрежение, Мога якостно състояниеформулирайте по следния начин: здравината на дадена част е осигурена, ако това, което се случва в нея най-високо напрежениене надвишава допустимо напрежение.
