Рұқсат етілген кернеулер. Қауіпсіздік коэффициенті, рұқсат етілген кернеу Рұқсат етілген созылу беріктігі дегеніміз не?

Машина жасауда рұқсат етілген кернеулерді анықтау үшін келесі негізгі әдістер қолданылады.
1. Қауіпсіздіктің дифференциалды коэффициенті материалдың сенімділігін, бөліктің жауапкершілік дәрежесін, есептеу формулаларының дәлдігін және әсер етуші күштерді және анықтайтын басқа факторларды ескеретін бірқатар ішінара коэффициенттердің көбейтіндісі ретінде табылады. бөлшектердің жұмыс жағдайлары.
2. Кестелік – рұқсат етілген кернеулер кестелер түрінде жүйеленген стандарттар бойынша қабылданады.
(1 – 7 кестелер). Бұл әдіс дәлдігі азырақ, бірақ беріктік есептеулерін жобалау және сынау кезінде практикалық қолдану үшін ең қарапайым және ыңғайлы.

Конструкторлық бюролардың жұмысында және машина бөлшектерінің есептеулерінде сараланған және кестелік әдістер, сондай-ақ олардың комбинациясы. Кестеде 4 – 6 арнайы есептеу әдістері және сәйкес рұқсат етілген кернеулер әзірленбеген стандартты емес құйма бөлшектер үшін рұқсат етілген кернеулерді көрсетеді. Типтік бөлшектерді (мысалы, тісті доңғалақтар мен червякты дөңгелектер, шкивтер) анықтамалықтың немесе арнайы әдебиеттің сәйкес бөлімінде келтірілген әдістерді қолдану арқылы есептеу керек.

Берілген рұқсат етілген кернеулер тек негізгі жүктемелер үшін шамамен есептеулерге арналған. Қосымша жүктемелерді ескере отырып дәлірек есептеулер үшін (мысалы, динамикалық) кесте мәндерін 20 - 30% арттыру керек.

Рұқсат етілген кернеулер диаметрі 6-12 мм тегіс жылтыратылған болат үлгілері үшін және диаметрі 30 мм өңделмеген дөңгелек шойын құймалар үшін есептелген кернеу концентрациясы мен бөлшектердің өлшемдерін есепке алмай беріледі. Есептелетін бөліктегі ең жоғары кернеулерді анықтау кезінде σ nom және τ nom номиналды кернеулерді k σ немесе k τ концентрация коэффициентіне көбейту қажет:

1. Рұқсат етілген кернеулер*
ыстықтай илектелген күйдегі қарапайым сапалы көміртекті болаттар үшін

2. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
көміртекті сапалы құрылымдық болаттар

3. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
легирленген құрылымдық болаттар

4. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
көміртекті және легирленген болаттан жасалған құймалар үшін

5. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
сұр шойын құймаларына арналған

6. Механикалық қасиеттер және рұқсат етілген кернеулер
шойын құймаларына арналған

Үшін иілгіш (қатайтылмаған) болаттарстатикалық кернеулер үшін (жүктеменің I түрі) концентрация коэффициенті есепке алынбайды. Біртекті болаттар үшін (σ в > 1300 МПа, сондай-ақ олар төмен температурада жұмыс істеген жағдайда) кернеу концентрациясы болған кезде концентрация коэффициенті жүктемелер бойынша есептеуге енгізіледі. Iтүрі (k > 1). Ауыспалы жүктемелер кезінде және кернеу концентрациясы болған кезде созылғыш болаттар үшін бұл кернеулерді ескеру қажет.

Үшін шойынкөп жағдайда кернеу концентрациясының коэффициенті жүктемелердің барлық түрлері үшін шамамен бірлікке тең (I – III). Бөлшектің өлшемдерін есепке алу үшін беріктікті есептеу кезінде құйылған бөлшектер үшін берілген кестелік рұқсат етілген кернеулерді 1,4 ... 5 тең масштабты коэффициентке көбейту керек.

Симметриялық циклмен жүктеме жағдайлары үшін төзімділік шектерінің шамамен эмпирикалық тәуелділіктері:

көміртекті болаттар үшін:
- иілу кезінде, σ -1 =(0,40÷0,46)σ дюйм;
σ -1р =(0,65÷0,75)σ -1;
- бұралу кезінде, τ -1 =(0,55÷0,65)σ -1;

легирленген болаттар үшін:
- иілу кезінде, σ -1 =(0,45÷0,55)σ дюйм;
- созылған немесе қысылған кезде, σ -1р =(0,70÷0,90)σ -1;
- бұралу кезінде, τ -1 =(0,50÷0,65)σ -1;

болат құю үшін:
- иілу кезінде, σ -1 =(0,35÷0,45)σ дюйм;
- созылған немесе қысылған кезде, σ -1р =(0,65÷0,75)σ -1;
- бұралу кезінде, τ -1 =(0,55÷0,65)σ -1.

Үйкеліске қарсы шойынның механикалық қасиеттері және рұқсат етілген кернеулері:
– иілудің максималды беріктігі 250 – 300 МПа,
– рұқсат етілген иілу кернеулері: I үшін 95 МПа; 70 МПа – II: 45 МПа – III, мұндағы I. II, III жүктеме түрлерінің белгіленуі, кестені қараңыз. 1.

Созылу және қысу кезінде түсті металдар үшін шамамен рұқсат етілген кернеулер. МПа:
– 30…110 – мыс үшін;
– 60…130 – жез;
– 50…110 – қола;
– 25…70 – алюминий;
– 70…140 – дуралюминий.

Беріктік пен қаттылықты есептеу екі әдіс арқылы жүзеге асырылады: рұқсат етілген кернеулер, деформацияларЖәне рұқсат етілген жүктеме әдісі.

Кернеулер, онда берілген материалдың үлгісі жойылған немесе елеулі пластикалық деформациялар дамитын деп аталады төтенше. Бұл кернеулер материалдың қасиеттеріне және деформация түріне байланысты.

Кернеу, оның мәні техникалық шарттармен реттеледі, деп аталады рұқсат етілген.

Рұқсат етілген кернеу– бұл берілген жұмыс жағдайында құрылымдық элементтің қажетті беріктігі, қаттылығы және ұзақ мерзімділігі қамтамасыз етілетін ең жоғары кернеу.

Рұқсат етілген кернеу максималды кернеудің белгілі бір бөлігі болып табылады:

қай жерде нормативтік қауіпсіздік факторы, рұқсат етілген кернеу максимумнан қанша есе аз екенін көрсететін сан.

Пластикалық материалдарға арналғанрұқсат етілген кернеу қандай да бір есептеу қателері немесе күтпеген жұмыс жағдайлары кезінде материалда қалдық деформациялар болмайтындай етіп таңдалады, яғни (шығу шегі):

Қайда - қатысты қауіпсіздік факторы .

Морт материалдар үшін рұқсат етілген кернеулер материалдың құлап кетпеуіне байланысты тағайындалады, яғни (созылу беріктігі):

Қайда - қатысты қауіпсіздік коэффициенті.

Машина жасауда (статикалық жүктеме кезінде) қауіпсіздік факторлары алынады: пластикалық материалдар үшін =1,4 – 1,8 ; сынғыштар үшін - =2,5 – 3,0 .

Рұқсат етілген кернеулер негізінде беріктік есептеустержень құрылымының қауіпті учаскесіндегі максималды есептік кернеудің рұқсат етілген мәннен аспайтындығына негізделген (-ден аз). 10% аспайды,Көбірек - 5%-дан аспайды:

Қаттылық рейтингішыбықтың құрылымы созылу қаттылығының шарттарын тексеру негізінде жүзеге асырылады:

Рұқсат етілген абсолютті деформация мөлшері [∆l]әр дизайн үшін бөлек тағайындалады.

Рұқсат етілген жүктеме әдісіпайдалану кезінде құрылымның ең қауіпті учаскесінде пайда болатын ішкі күштер рұқсат етілген жүктеме мәндерінен аспауы керек:

, (2.23)

өндірістік және пайдалану тәжірибесін ескере отырып, есептеулер немесе тәжірибелер нәтижесінде алынған үзу жүктемесі қайда;

– қауіпсіздік факторы.

Болашақта біз рұқсат етілген кернеулер мен деформациялар әдісін қолданамыз.

2.6. Тексеру және жобалау есептеулері

беріктік пен қаттылық үшін

Беріктік шарты (2.21) есептердің үш түрін жүргізуге мүмкіндік береді:

– тексеру– өзек элементінің белгілі өлшемдері мен материалы бойынша (көлденең қимасының ауданы көрсетілген). АЖәне [σ] ) берілген жүктемеге төтеп бере алатынын тексеріңіз ( Н):

; (2.24)

– дизайн– белгілі жүктемелер бойынша ( Н– берілген) және элементтің материалы, яғни белгіліге сәйкес [σ], оның қауіпсіз жұмысын қамтамасыз ету үшін қажетті көлденең қима өлшемдерін таңдаңыз:

– рұқсат етілген сыртқы жүктемені анықтау– белгілі өлшемдер бойынша ( А– берілген) және құрылымдық элементтің материалы, яғни белгіліге сәйкес [σ], сыртқы жүктеменің рұқсат етілген мәнін табыңыз:

Қаттылық рейтингістержень құрылымы қаттылық жағдайын (2.22) және (2.10) формуланы керілу кезінде тексеру негізінде жүзеге асырылады:

. (2.27)

Рұқсат етілген абсолютті деформация мөлшері [∆ л] әрбір құрылым үшін бөлек тағайындалады.

Беріктік жағдайына арналған есептеулер сияқты, қаттылық шарты да есептердің үш түрін қамтиды:

– қаттылықты тексеруберілген құрылымдық элементтің, яғни (2.22) шарттың орындалуын тексеру;

– жобаланған өзекшенің есебі, яғни оның көлденең қимасын таңдау:

– өнімділік параметріберілген шыбықтың, яғни рұқсат етілген жүктемені анықтау:

. (2.29)

Күшті талдаукез келген дизайн келесі негізгі қадамдарды қамтиды:

1. Барлық сыртқы күштерді және тірек реакция күштерін анықтау.

2. Өзекшенің ұзындығы бойынша көлденең қималарда әсер ететін күш факторларының графиктерін (диаграммаларын) салу.

3. Конструкция осі бойынша кернеулердің графиктерін (диаграммаларын) тұрғызу, максималды кернеуді табу. Максималды кернеу мәндері бар жерлерде беріктік жағдайларын тексеру.

4. Штанга құрылымының деформациясының графигін (диаграммасын) тұрғызу, максималды деформацияны табу. Бөлімдердегі қаттылық жағдайларын тексеру.

2.1-мысал. Көрсетілген болат өзек үшін күріш. 9а, барлық қималардағы бойлық күшті анықтаңыз Нжәне кернеу σ . Сондай-ақ тік жылжуларды анықтаңыз δ штанганың барлық көлденең қималары үшін. Нәтижелерді диаграммалар құру арқылы графикалық түрде көрсету N, σЖәне δ . Белгілі: F 1 = 10 кН; F 2 = 40 кН; A 1 = 1 см 2; A 2 = 2 см 2; l 1 = 2 м; l 2 = 1 м.

Шешім.Анықтау үшін Н, ROZU әдісін қолданып, ойша таяқшаны бөліктерге бөліңіз Мен—МенЖәне II−II. Өзекшенің қиманың астындағы бөлігінің тепе-теңдік шартынан I−I (9.b-сурет)аламыз (созылу). Кесіндінің астындағы стерженнің тепе-теңдік шартынан II−II (Cурет 9c)Біз алып жатырмыз

қайдан (сығымдау). Масштабты таңдап, біз бойлық күштердің диаграммасын саламыз ( күріш. 9 г). Бұл жағдайда созылу күшін оң, ал қысу күші теріс деп есептейміз.

Кернеулер тең: өзекшенің төменгі бөлігінің учаскелерінде ( күріш. 9б)

(созу);

штанганың жоғарғы бөлігінің бөлімдерінде

(сығымдау).

Таңдалған шкала бойынша кернеу диаграммасын саламыз ( күріш. 9d).

Диаграмманы салу үшін δ сипаттамалық қималардың орын ауыстыруларын анықтау B−BЖәне S−S(бөлімді жылжыту A−Aнөлге тең).

Бөлім B−Bүстіңгі жағы қысылған сайын жоғары қарай жылжиды:

Кернеуден туындаған қиманың орын ауыстыруы оң, ал қысу нәтижесінде пайда болғаны теріс болып саналады.

Бөлімді жылжыту S−Sорын ауыстырулардың алгебралық қосындысы болып табылады B−B (δ В) және штанганың ұзындығы бар бөлігін ұзарту l 1:

Белгілі бір масштабта және мәндерін саламыз, нәтижесінде алынған нүктелерді түзу сызықтармен қосамыз, өйткені шоғырланған сыртқы күштердің әсерінен орын ауыстырулар стержень қималарының абсциссаларына сызықты түрде тәуелді болады және графикті аламыз ( сызба) орын ауыстырулар ( күріш. 9e). Диаграммадан белгілі бір бөлім бар D–Dқозғалмайды. Бөлімнің үстінде орналасқан бөлімдер D–D, жоғары қарай жылжытыңыз (шыбық қысылған); төменде орналасқан бөліктер төмен қарай жылжиды (шыбық созылған).

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар

1. Өзекшенің көлденең қималарындағы осьтік күштің мәндері қалай есептеледі?

2. Бойлық күштердің диаграммасы дегеніміз не және ол қалай салынған?

3. Орталықтан созылған (сығылған) өзекшенің көлденең қималарында қалыпты кернеулер қалай таралады және олар неге тең?

4. Кернеу (қысу) кезіндегі қалыпты кернеулердің диаграммасы қалай құрастырылады?

5. Абсолюттік және салыстырмалы бойлық деформация деп нені атайды? Олардың өлшемдері?

6. Созылу (сығу) кезіндегі көлденең қиманың қаттылығы дегеніміз не?

8. Гук заңы қалай тұжырымдалады?

9. Өзекшенің абсолютті және салыстырмалы көлденең деформациялары. Пуассон қатынасы.

10. Рұқсат етілген кернеу дегеніміз не? Иілгіш және сынғыш материалдар үшін қалай таңдалады?

11. Қауіпсіздік факторы деп нені атайды және оның мәні қандай негізгі факторларға байланысты?

12. Конструкциялық материалдардың беріктігі мен иілгіштігінің механикалық сипаттамаларын атаңыз.

анықтауға мүмкіндік береді соңғы стресс(), онда үлгі материалы тікелей жойылады немесе онда үлкен пластикалық деформациялар пайда болады.

Күшті есептеулердегі шекті кернеу

Ретінде шекті кернеуберіктік есептеулерінде мыналар қабылданады:

стресс бередіпластикалық материал үшін (пластикалық материалдың жойылуы онда байқалатын пластикалық деформациялар пайда болған кезде басталады деп саналады)

,

беріктік шегіқұны әртүрлі сынғыш материал үшін:

Нақты бөлікті қамтамасыз ету үшін оның өлшемдері мен материалын таңдау керек, осылайша жұмыс кезінде белгілі бір уақытта пайда болатын максимум шектен аз болады:

Дегенмен, бөліктегі ең жоғары есептелген кернеу шекті кернеуге жақын болса да, оның беріктігіне әлі кепілдік беру мүмкін емес.

Бөлшекке әсер етуді жеткілікті дәл орнату мүмкін емес,

бөліктегі есептік кернеулер кейде шамамен ғана есептелуі мүмкін,

Нақты және есептелген сипаттамалар арасындағы ауытқулар мүмкін.

Бөлшек белгілі бір дизайнмен жобалануы керек қауіпсіздік факторы:

.

n үлкен болған сайын бөлік күштірек екені анық. Дегенмен өте үлкен қауіпсіздік факторыматериалдың ысырап болуына әкеледі, бұл бөлікті ауыр және үнемсіз етеді.

Құрылымның мақсатына байланысты қажетті қауіпсіздік коэффициенті белгіленеді.

Күш жағдайы: бөлшектердің беріктігі қамтамасыз етілген деп саналады, егер. Өрнекті қолдану , қайта жазайық күш жағдайытүрде:

Осы жерден жазбаның басқа түрін алуға болады күш жағдайлары:

Соңғы теңсіздіктің оң жағындағы қатынас деп аталады рұқсат етілген кернеу:

Егер созылу және қысу кезіндегі шекті және, демек, рұқсат етілген кернеулер әртүрлі болса, оларды және деп белгілейді. Тұжырымдаманы пайдалану рұқсат етілген кернеу, мүмкін күш жағдайытөмендегідей тұжырымдаңыз: бөлшектің беріктігі, егер онда не болса, қамтамасыз етіледі ең жоғары кернеуаспайды рұқсат етілген кернеу.

Рұқсат етілген кернеулер. Күш жағдайы.

Тәжірибе арқылы анықталатын созылу және аққыштық шегі орташа статистикалық мәндер болып табылады, яғни. жоғары немесе төмен ауытқулары бар, сондықтан беріктік есептеулеріндегі максималды кернеулер аққыштық пен беріктікпен емес, рұқсат етілген кернеулер деп аталатын сәл төмен кернеулермен салыстырылады.
Пластикалық материалдар созылу және қысу кезінде бірдей жақсы жұмыс істейді. Олар үшін қауіпті күйзеліс - кірістілік нүктесі.
Рұқсат етілген кернеу [σ] арқылы көрсетіледі:

мұндағы n – қауіпсіздік коэффициенті; n>1 Морт металдар керілуде нашар жұмыс істейді, бірақ қысу кезінде жақсы. Сондықтан олар үшін қауіпті кернеу созылу күші σтемп болып табылады морт материалдар үшін рұқсат етілген кернеулер мына формулалармен анықталады: мұндағы n - қауіпсіздік коэффициенті; n>1 Морт металдар керілуде нашар жұмыс істейді, бірақ қысу кезінде жақсы. Демек, олар үшін қауіпті кернеу - бұл σтемператураның созылу күші.

мұндағы n – қауіпсіздік коэффициенті; n>1.

Сынғыш металдар кернеуде нашар жұмыс істейді, бірақ қысу кезінде жақсы. Сондықтан олар үшін қауіпті кернеу σv созылу күші болып табылады.
Морт материалдар үшін рұқсат етілген кернеулер мына формулалармен анықталады:

σtr – созылу күші;

σs – қысу күші;

nр, nс - шекті беріктік үшін қауіпсіздік факторлары.

Пластикалық материалдар үшін осьтік керілу (сығу) үшін беріктік шарты:

Морт материалдар үшін осьтік керілу (сығу) үшін беріктік шарттары:

Nmax – диаграмма бойынша анықталатын максималды бойлық күш; A - сәуленің көлденең қимасының ауданы.

Беріктікті есептеу есептерінің үш түрі бар:
I типті тапсырмалар – тексеру есебі немесе кернеуді тексеру. Ол құрылымның өлшемдері белгілі және тағайындалған кезде шығарылады және тек беріктік сынағы қажет. Бұл жағдайда (4.11) немесе (4.12) теңдеулерін пайдаланыңыз.
II типті есептер – жобалық есептеулер. Құрылым жобалау сатысында болғанда шығарылады және кейбір сипаттамалық өлшемдер беріктік шартынан тікелей тағайындалуы керек.

Пластикалық материалдар үшін:

Нәзік материалдар үшін:

Мұндағы А - сәуленің көлденең қимасының ауданы. Алынған екі аймақ мәнінің ең үлкенін таңдаңыз.
III типті тапсырмалар – рұқсат етілген жүктемені анықтау [N]:

пластикалық материалдар үшін:

сынғыш материалдар үшін:

Жүктеменің рұқсат етілген екі мәнінің ішінен минимумды таңдаңыз.