Допускаемые контактные напряжения для сталей
Обновлено: 02.05.2024
Как известно из предыдущих лекций, допускаемые напряжения определяются по формуле Поскольку разрушения в зубчатых передачах носят усталостный характер, напряжения определяются по экспериментальным кривым усталости.
По оси ординат на кривой усталости откладывается наибольшее напряжение цикла, при котором испытывается образец, по оси абсцисс – число циклов переменных напряжений, которые образец выдержал до разрушения (рис. 4.6). Точка, где кривая фактически переходит в прямую, параллельную оси NH , является характерной (базовой) точкой, которой соответствует базовое число циклов переменных напряжений и базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев.
Уравнение кривой усталости по контактным напряжениям имеет вид
Для контакта двух цилиндров по образующей принимают значение mH =6.
Для любого числа циклов имеем , откуда
Обозначим - коэффициент долговечности при расчётах по контактным напряжениям, тогда для допускаемых напряжений можно записать
где SH – коэффициент безопасности при расчётах по контактным напряжениям:
SH =1,1 – для нормализованных, улучшенных и сталей объёмной закалки;
SH =1,2 – для сталей поверхностной закалки, цементированных, азотированных.
Если по расчёту получают коэффициент KHL < 1, то принимаютKHL = 1.
Величина sH lim b зависит от вида и твёрдости материала. Расчётные формулы для sH lim b приведены в табл. 1.
| Способ обработки зубьев | Твердость поверхности зубьев | Группа сталей | sH lim b, МПа |
| Отжиг, нормализация, улучшение | НВ £ 350 | Углеродистая или легированная | 2НВ + 70 |
| Объёмная закалка | HRc = 38…50 | 18HRc+ 150 | |
| Поверхностная закалка | HRc = 40…50 | 17HRc+ 200 | |
| Цементация | HRc = 54…64 | Легированная | 23HRc |
| Азотирование | HV =550…750 |
Расчётное число перемен напряжений определяют по следующим зависимостям:
a) при постоянном режиме работы
где n– частота вращения рассчитываемого колеса,
с – число зацеплений зуба за один оборот рассчитываемого колеса (рис. 4.7), th – время работы передачи в часах;
б) при переменном режиме работы
где Ti– один из числа крутящих моментов, которые учитывают при расчёте на выносливость; T1 – максимальный из моментов, учитываемых при расчёте на выносливость;
ni и thi – соответствующие этим моментам частота вращения и время работы в часах.
При малом числе циклов вводится ограничение
1£ КHL £ 2,6 – для объёмного упрочнения;
1£ КHL £ 1,8 – для поверхностного упрочнения.
Данные по приведены в справочниках.
Базовое число циклов NHо зависит от твёрдости поверхности зуба и определяется по следующим зависимостям:
При НВ £ 350 рекомендуется принимать .
Для прямозубых передач, а также для косозубых с небольшой разностью твёрдости зубьев за расчётное принимается меньшее из двух допускаемых напряжений, определённых по материалу шестерни и колеса , то есть В косозубых передачах с разностью твердости поверхности зубьев шестерни и колеса () принимают
- для конических передач.
Допускаемые напряжения изгиба
Уравнение кривой усталости по изгибным напряжениям имеет вид
где mF =6 – для незакалённых колёс; mF =9 – для закалённых колёс.
Для любой точки кривой усталости по изгибным напряжениям (рис.4.8) можно записать
Обозначим - коэффициент долговечности при расчётах на изгибную прочность, и получим выражение для допускаемых напряжений изгиба
где SF – коэффициент безопасности при расчётах на изгибную прочность,
SF = 1,7…2,2 (большее значение для литых заготовок);
КFс – коэффициент, учитывающий условия работы зубьев.
При работе зубьев одной стороной (односторонняя нагрузка) КFс= 1 (рис. 4.9). При работе зубьев двумя сторонами (двусторонняя нагрузка – реверсивные передачи, сателлиты) КFс =0,7…0,8 (большее значение для НВ>350).
Для всех сталей базовое число циклов переменных напряжений NFo = 4·10 6 .
Расчётное число циклов переменных напряжений при постоянном режиме работы NFE = 60ncth .
При переменном режиме нагрузки выражение для расчётного числа циклов будет
Стали: допускаемые напряжения и механические свойства материалов
Допускаемые напряжения принимаем по нормам, систематизированных в виде таблиц, что удобнее для практического применения при проектировочных и проверочных прочностных расчетов.
Примечание. Условные обозначения термической обработки:
О — отжиг; Н — нормализация; У — улучшение; Ц — цементация; ТВЧ — закалка с нагревом т.в.ч.; В — закалка с охлаждением в воде; М — закалка с охлаждением в масле; НВ — твердость по Бринеллю. Число после М, В, Н или ТВЧ — среднее значение твердости по HRC.
*) Римскими цифрами обозначен вид нагрузки (см. таблицу 1): I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума и от максимума до нуля (пульсирующая), III — знакопеременная (симметричная).
Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
| Марка стали по ГОСТ 380 | Допускаемые напряжения, кгс/см2 | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| При растяжении [ σ р ] | При изгибе [ σ из ] | При кручении [ τ кр ] | При срезе [ τ ср ] | При смятии [ σ см ] | ||||||||||
| I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |
| Ст 2 | 1150 | 800 | 600 | 1400 | 1000 | 800 | 850 | 650 | 500 | 700 | 500 | 400 | 1750 | 1200 |
| Ст 3 | 1250 | 900 | 700 | 1500 | 1100 | 850 | 950 | 650 | 500 | 750 | 500 | 400 | 1900 | 1350 |
| Ст 4 | 1400 | 950 | 750 | 1700 | 1200 | 950 | 1050 | 750 | 600 | 850 | 650 | 500 | 2100 | 1450 |
| Ст 5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 900 | 700 | 1000 | 650 | 550 | 2500 | 1750 |
| Ст 6 | 1950 | 1400 | 1100 | 2300 | 1700 | 1350 | 1450 | 1050 | 800 | 1150 | 850 | 650 | 2900 | 2100 |
Механические свойства и допустимые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
| Марка стали ГОСТ 1050 | Термо- обработка | Предел прочности при растяжении σ в | Предел текучести σ т | Предел выносливости при | Допускаемые напряжения *, кгс/см2, при | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| растяжении σ −1р | изгибе σ −1 | кручении τ −1 | растя- жении [σ р] | изгибе [σ из] | кручении [τ кр] | срезе [τ ср] | смятии [σ см] | |||||||||||||
| кгс/мм 2 | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | ||||||
| 8 | Н | 33 | 20 | 12 | 15 | 9 | 1100 | 800 | 600 | 1300 | 950 | 750 | 800 | 600 | 450 | 600 | 450 | 350 | 1650 | 1200 |
| 10 | Н | 34 | 21 | 12,5 | 15,5 | 9,5 | 1100 | 800 | 600 | 1450 | 1000 | 750 | 800 | 600 | 450 | 650 | 450 | 350 | 1650 | 1200 |
| Ц-В59 | 40 | 25 | 14,5 | 18 | 11 | 1300 | 900 | 700 | 1550 | 1150 | 900 | 1000 | 650 | 550 | 700 | 500 | 400 | 1950 | 1350 | |
| 15 | Н | 38 | 23 | 13,5 | 17 | 10 | 1250 | 850 | 650 | 1500 | 1100 | 850 | 950 | 650 | 500 | 750 | 500 | 400 | 1850 | 1250 |
| Ц-В59 | 45 | 25 | 16 | 20 | 12 | 1450 | 500 | 800 | 1750 | 1250 | 1000 | 1100 | 800 | 600 | 850 | 600 | 450 | 2100 | 750 | |
| 20 | Н | 42 | 25 | 15 | 19 | 11,5 | 1400 | 1150 | 950 | 1700 | 1200 | 950 | 1050 | 700 | 550 | 850 | 600 | 450 | 2100 | 1750 |
| Ц-В59 | 50 | 30 | 18 | 22,5 | 13,5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 750 | 550 | 1000 | 600 | 450 | 2400 | 1750 | |
| 25 | Н | 46 | 28 | 17 | 21 | 12,5 | 1500 | 1100 | 850 | 1800 | 1300 | 1050 | 1100 | 800 | 600 | 900 | 650 | 500 | 2200 | 1650 |
| Ц-В58 | 55 | 35 | 20 | 25 | 15 | 1800 | 1300 | 1000 | 2100 | 1600 | 1250 | 1350 | 950 | 750 | 1100 | 800 | 600 | 2700 | 1950 | |
| 30 | Н | 50 | 30 | 18 | 22,5 | 13,5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 900 | 700 | 1000 | 650 | 550 | 2400 | 1750 |
| У | 60 | 35 | 21,5 | 27 | 16 | 2000 | 1400 | 1050 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1200 | 850 | 650 | 3000 | 2100 | |
| 35 | Н | 54 | 32 | 19 | 24 | 14,5 | 1800 | 1250 | 950 | 2100 | 1550 | 1200 | 1350 | 900 | 700 | 1100 | 750 | 550 | 2700 | 1900 |
| У | 65 | 38 | 23 | 29 | 17,5 | 2100 | 1500 | 1150 | 2600 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 850 | 1300 | 900 | 700 | 5200 | 2200 | |
| В35 | 100 | 65 | 36 | 45 | 27 | 3300 | 2300 | 1800 | 4000 | 2900 | 2200 | 2500 | 1650 | 1350 | 2000 | 1400 | 1100 | 5000 | 3500 | |
| 40 | Н | 58 | 34 | 21 | 26 | 15,5 | 1900 | 1300 | 1050 | 2300 | 1650 | 1300 | 1400 | 1000 | 750 | 1150 | 800 | 600 | 2800 | 2000 |
| У | 70 | 40 | 25 | 31,5 | 19 | 2300 | 1600 | 1250 | 2700 | 2000 | 1550 | 1700 | 1200 | 950 | 1400 | 1000 | 800 | 3400 | 2400 | |
| В35 | 100 | 65 | 36 | 45 | 27 | 3400 | 2300 | 1800 | 4000 | 2900 | 2200 | 2500 | 1750 | 1350 | 2000 | 1400 | 1100 | 5000 | 3500 | |
| 45 | Н | 61 | 36 | 22 | 27,5 | 16,5 | 2000 | 1400 | 1100 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1250 | 850 | 650 | 3000 | 2100 |
| У | 75 | 45 | 27 | 34 | 20,5 | 2400 | 1700 | 1350 | 2900 | 2150 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 | |
| М35 | 90 | 65 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1650 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| В42 | 90-120 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1600 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| В48 | 120 | 95 | 43 | 54 | 32,5 | 4000 | 2800 | 2100 | 4800 | 3400 | 2700 | 3000 | 2100 | 1600 | 2400 | 1700 | 1300 | 6000 | 4200 | |
| ТВЧ56 | 75 | 45 | 27 | 34 | 20,5 | 2400 | 1700 | 1350 | 2900 | 2100 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 | |
| 50 | Н | 64 | 38 | 23 | 29 | 17,5 | 2100 | 1400 | 1150 | 2500 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 850 | 1250 | 850 | 650 | 3100 | 2200 |
| У | 90 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1800 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| 20Г | Н | 46 | 28 | 16,6 | 20,5 | 12,5 | 1500 | 1000 | 800 | 1800 | 1300 | 1000 | 1100 | 800 | 600 | 900 | 650 | 500 | 2200 | 1600 |
| В | 57 | 42 | 20,5 | 25,5 | 15 | 1950 | 1300 | 1000 | 2300 | 1650 | 1250 | 1450 | 1000 | 750 | 1150 | 800 | 600 | 2900 | 1900 | |
| 30Г | Н | 55 | 32 | 20 | 25 | 15 | 1800 | 1300 | 1000 | 2100 | 1600 | 1250 | 1350 | 950 | 750 | 1100 | 800 | 600 | 2700 | 1900 |
| В | 68 | 56 | 24,5 | 30,5 | 18 | 2300 | 1600 | 1200 | 2700 | 1950 | 1500 | 1700 | 1200 | 900 | 1400 | 1000 | 750 | 3400 | 2400 | |
| 40Г | Н | 60 | 36 | 22 | 27 | 16 | 2000 | 1400 | 1100 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1200 | 850 | 650 | 3000 | 2100 |
| В45 | 84 | 59 | 35 | 38 | 23 | 2800 | 1900 | 1500 | 3300 | 2400 | 1900 | 2100 | 1500 | 1150 | 1700 | 1200 | 950 | 4200 | 2900 | |
| 50Г | Н | 66 | 40 | 23,5 | 29,5 | 17,5 | 2100 | 1500 | 1150 | 2600 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 750 | 1300 | 900 | 700 | 3200 | 2200 |
| В | 82 | 56 | 30 | 37 | 22 | 2700 | 1900 | 1500 | 3300 | 2500 | 1850 | 2500 | 1550 | 1100 | 1650 | 1050 | 750 | 4100 | 2900 | |
| 65Г | Н | 75 | 44 | 27 | 34 | 20 | 2400 | 1750 | 1350 | 2900 | 2100 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 |
| У | 90 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1600 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| М45 | 150 | 125 | 53 | 67 | 40 | 5000 | 3500 | 2600 | 6000 | 4300 | 3300 | 3800 | 2600 | 2000 | 3000 | 2100 | 1600 | 7600 | 5200 | |
Примечание:
Марки стали 20Г; 30Г; 40Г; 50Г; 65Г — старые марки стали, действующие до 1988 г. Буква Г в них обозначала содержание марганца около 1 %.
Приложение 1. Допускаемые напряжения для разных видов сталей
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
3. Для стали марки 20 при R 20 ee/220 (R 20 e/2200).
4. Для стали марки 10Г2 при R 20 p0,2 p0,2 /270 (R 20 p0,2 <2700).
5. Для стали марок 09Г2С, 16ГС классов прочности 265 и 296 по ГОСТ 19281 допускаемые напряжения независимо от толщины листа принимают равными указанным в графе, соответствующей толщине свыше 32 мм.
Таблица 6. Допускаемые напряжения для теплоустойчивых хромистых сталей
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок, МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 12ХМ | 12МХ | 15ХМ | 15Х5М | 15Х5М-У | |
| 20 | 147 (1470) | 147 (1470) | 155 (1550) | 146 (1460) | 240 (2400) |
| 100 | 146,5 (1465) | 146,5 (1465) | 153 (1530) | 141 (1410) | 235 (2350) |
| 150 | 146 (1460) | 146 (1460) | 152,5 (1525) | 138 (1380) | 230 (2300) |
| 200 | 145 (1450) | 145 (1450) | 152 (1520) | 134 (1340) | 225 (2250) |
| 250 | 145 (1450) | 145 (1450) | 152 (1520) | 127 (1270) | 220 (2200) |
| 300 | 141 (1410) | 141 (1410) | 147 (1470) | 120 (1200) | 210 (2100) |
| 350 | 137 (1370) | 137 (1370) | 142 (1420) | 114 (1140) | 200 (2000) |
| 375 | 135 (1350) | 135 (1350) | 140 (1400) | 110 (1100) | 180 (1800) |
| 400 | 132 (1320) | 132 (1320) | 137 (1370) | 105 (1050) | 170 (1700) |
| 410 | 130 (1300) | 130 (1300) | 136 (1360) | 103 (1030) | 160 (1600) |
| 420 | 129 (1290) | 129 (1290) | 135 (1350) | 101 (1010) | 150 (1500) |
| 430 | 127 (1270) | 127 (1270) | 134 (1340) | 99 (990) | 140 (1400) |
| 440 | 126 (1260) | 126 (1260) | 132 (1320) | 96 (960) | 135 (1350) |
| 450 | 124 (1240) | 124 (1240) | 131 (1310) | 94 (940) | 130 (1300) |
| 460 | 122 (1220) | 122 (1220) | 127 (1270) | 91 (910) | 126 (1260) |
| 470 | 117 (1170) | 117 (1170) | 122 (1220) | 89 (890) | 122 (1220) |
| 480 | 114 (1140) | 114 (1140) | 117 (1170) | 86 (860) | 118 (1180) |
| 490 | 105 (1050) | 105 (1050) | 107 (1070) | 83 (830) | 114 (1140) |
| 500 | 96 (960) | 96 (960) | 99 (990) | 79 (790) | 108 (1080) |
| 510 | 82 (820) | 82 (820) | 84 (840) | 72 (720) | 97 (970) |
| 520 | 69 (690) | 69 (690) | 74 (740) | 66 (660) | 85 (850) |
| 530 | 60 (600) | 57 (570) | 67 (670) | 60 (600) | 72 (720) |
| 540 | 50 (500) | 47 (470) | 57 (570) | 54 (540) | 58 (580) |
| 550 | 41 (410) | - | 49 (490) | 47 (470) | 52 (520) |
| 560 | 33 (330) | - | 41 (410) | 40 (400) | 45 (450) |
| 570 | - | - | - | 35 (350) | 40 (400) |
| 580 | - | - | - | 30 (300) | 34 (340) |
| 590 | - | - | - | 28 (280) | 30 (300) |
| 600 | - | - | - | 25 (250) | 25 (250) |
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
3. При расчетных температурах ниже 200 °С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.
Таблица 7 * Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного класса
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение[σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 03Х21Н21М4ГБ | 03Х18Н11 | 03Х17Н14М3 | 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т | 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т | |
| 20 | 180 (1800) | 160 (1600) | 153 (1530) | 168 (1680) | 184 (1840) |
| 100 | 173 (1730) | 133 (1330) | 140 (1400) | 156 (1560) | 174 (1740) |
| 150 | 171 (1710) | 125 (1250) | 130 (1300) | 148 (1480) | 168 (1680) |
| 200 | 171 (1710) | 120 (1200) | 120 (1200) | 140 (1400) | 160 (1600) |
| 250 | 167 (1670) | 115 (1150) | 113 (1130) | 132 (1320) | 154 (1540) |
| 300 | 149 (1490) | 112 (1120) | 103 (1030) | 123 (1230) | 148 (1480) |
| 350 | 143 (1430) | 108 (1080) | 101 (1010) | 113 (1130) | 144 (1440) |
| 375 | 141 (1410) | 107 (1070) | 90 (900) | 108 (1080) | 140 (1400) |
| 400 | 140 (1400) | 107 (1070) | 87 (870) | 103 (1030) | 137 (1370) |
| 410 | - | 107 (1070) | 83 (830) | 102 (1020) | 136 (1360) |
| 420 | - | 107 (1070) | 82 (820) | 101 (1010) | 135 (1350) |
| 430 | - | 107 (1070) | 81 (810) | 100,5 (1005) | 134 (1340) |
| 440 | - | 107 (1070) | 81 (810) | 100 (1000) | 133 (1330) |
| 450 | - | 107 (1070) | 80 (800) | 99 (990) | 132 (1320) |
| 460 | - | - | - | 98 (980) | 131 (1310) |
| 470 | - | - | - | 97,5 (975) | 130 (1300) |
| 480 | - | - | - | 97 (970) | 129 (1290) |
| 490 | - | - | - | 96 (960) | 128 (1280) |
| 500 | - | - | - | 95 (950) | 127 (1270) |
| 510 | - | - | - | 94 (940) | 126 (1260) |
| 520 | - | - | - | 79 (790) | 125 (1250) |
| 530 | - | - | - | 79 (790) | 124 (1240) |
| 540 | - | - | - | 78 (780) | 111 (1110) |
| 550 | - | - | - | 76 (760) | 111 (1110) |
| 560 | - | - | - | 73 (730) | 101 (1010) |
| 570 | - | - | - | 69 (690) | 97 (970) |
| 580 | - | - | - | 65 (650) | 90 (900) |
| 590 | - | - | - | 61 (610) | 81 (810) |
| 600 | - | - | - | 57 (570) | 74 (740) |
| 610 | - | - | - | - | 68 (680) |
| 620 | - | - | - | - | 62 (620) |
| 630 | - | - | - | - | 57 (570) |
| 640 | - | - | - | - | 52 (520) |
| 650 | - | - | - | - | 48 (480) |
| 660 | - | - | - | - | 45 (450) |
| 670 | - | - | - | - | 42 (420) |
| 680 | - | - | - | - | 38 (380) |
| 690 | - | - | - | - | 34 (340) |
| 700 | - | - | - | - | 30 (300) |
_______________ * Данные таблицы соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
3. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на 0,83.
4. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на отношение
где Rp0,2* - предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения умножаются на 0,8.
5. Для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на 0,95.
6. Для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,9.
7. Для поковок из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения умножают на 0,8.
8. Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,88.
9. Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на отношение
где Rp0,2* - предел текучести материала поковок, определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).
Таблица 8. Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 08Х18Г8Н2Т (КО-3) | 07Х13АГ20 (ЧС-46) | 02Х8Н22С6 (ЭП-794) | 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ-654) | 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ | 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т | |
| 20 | 230 (2300) | 233 (2330) | 133 (1330) | 233 (2330) | 147 (1470) | 233 (2330) |
| 100 | 206 (2060) | 173 (1730) | 106,5 (1065) | 220 (2200) | 138 (1380) | 200 (2000) |
| 150 | 190 (1900) | 153 (1530) | 100 (1000) | 206,5 (2065) | 130 (1300) | 193 (1930) |
| 200 | 175 (1750) | 133 (1330) | 90 (900) | 200 (2000) | 124 (1240) | 188,5 (1885) |
| 250 | 160 (1600) | 127 (1270) | 83 (830) | 186,5 (1865) | 117 (1170) | 166,5 (1665) |
| 300 | 144 (1440) | 120 (1200) | 76,5 (765) | 180 (1800) | 110 (1100) | 160 (1600) |
| 350 | - | 113 (1130) | - | - | 107 (1070) | |
| 375 | - | 110 (1100) | - | - | 105 (1050) | |
| 400 | - | 107 (1070) | - | - | 103 (1030) | |
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
ДОПУСКАЕМЫЕ КОНТАКТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Допускаемые контактные напряжения [ 1] для шестерни и [ 2 для колеса определяют по общей зависимости (но с подстановкой соответствующих параметров для шестерни и колеса). При выборе допускаемых контактных напряжений необходимо учитывать влияние на контактную прочность долговечности (ресурса работы), шероховатости сопрягаемых поверхностей зубьев и окружной скорости.
При проектном расчете:
[ ] = limb×КHL/[Sн],
где limb - предел контактной выносливости при базовом числе циклов нагружения (определяется по таблице 1.1 в зависимости от термической обработки);
Предел контактной выносливости
Nho - базовое число циклов нагружения;
Nhe- эквивалентное число циклов нагружения.
При НВ 200. 500 NHO по линейному закону от 10 7 до 6×10 7 .
Khl- коэффициент долговечности.
Если число циклов нагружения каждого зуба колеса больше базового, то Khl=1 (обычно для курсовых проектов).
Если при расчете колес из нормализованной стали КHL> 2,6, то принимают КHL = 2,6.
Для колёс из закаленной стали КHL ≤ 1,8.
[SH]- коэффициент безопасности.
[SH]= 1,2. 1,3 при поверхностном упрочнении;
[SH]= 1,1. 1,2 для колёс из нормализованной и улучшенной стали, при объёмной закалке.
Для прямозубой передачи
[ ] = [ min].
Для косозубых и шевронных колес
[ ] = 0,45 ([ ] + [ ]).
Затем проверяется выполнение условия
Если это неравенство не выполняется, то принимают
ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗГИБА
Допускаемые напряжения изгиба определяются отдельно для шестерни и колеса по формуле
где - значение предела выносливости при отнулевом цикле изгиба, зависит от термической обработки, определяется по табл. 1.2.
Предел выносливости при изгибе
| ТО (ХТО) | , МПа | [SF]' |
| Нормализация, улучшение | 1,8НВ | 1,75 |
| Объемная закалка | 500-550 | 1,8 |
| Поверхностная закалка | 1,75 | |
| Цементация | 1,55 | |
| Азотирование | 1,75 |
Коэффициент безопасности [SF]=[SF]' × [SF]"
[Sf]'- учитывает нестабильность свойств материала (таблица 1.2)
[SF]"- учитывает способ получения заготовок:
для поковок и штамповок [SF]"=1;
Для реверсируемых передач ] снижают на 25%.
Твёрдость материала выбирается в зависимости от марки стали и термической обработки по табл. 1.3.
Твёрдость материала
| Марка стали | Размер сечения s, мм, не более | Твердость поверхности | Термообработка |
| 192. 228НВ | Улучшение | ||
| 170. 217НВ 192. 240НВ 241. 285НВ | Нормализация Улучшение « | ||
| 179. 228НВ 228. 255НВ | Нормализация Улучшение | ||
| 40Х | 230. 260НВ 260. 280 НВ 50. 59HRC | « « Азотирование аа Азотирование | |
| 45Х | 100 . 300 300 . 500 | 230. 280 НВ 163. 269 НВ 163. 269 НВ 230. 300 НВ | Улучшение « « « |
| ЗОХГС | 250. 260 НВ | Улучшение | |
| 40ХН | 130. 300 | 230 - 300 НВ ≥ 241НВ 48. 54HRC | « « Закалка Закалка |
| 35ХМ | 241 НВ 269 НВ 45. 53HRC | Улучшение « Закалка | |
| 40ХНМА | ≥ 302НВ ≥ 217НВ | Улучшение « | |
| 35ХГСА | 235 НВ 270 НВ 310НВ 46. 53HRC | « « « Закалка | |
| 20Х | 56. 63HRC | Цементация | |
| 12ХНЗА | 56. 63HRC | « | |
| 25ХГТ | - | 58. 63HRC | « |
| 38ХМЮА | - | 57. 67HRC | Азотирование |
Варианты заданий для практической работы № 1
| Номер варианта | улучшение | закалка | цементация | азотирование | число циклов нагружения | тип передачи |
| 40ХН | 40ХН | 40Х | 2x10 5 | реверсируемая | ||
| 35ХМ | 35ХМ | 20Х | 3x10 5 | реверсируемая | ||
| 35ХГСА | 35ХГСА | 12ХНЗА | 4x10 5 | реверсируемая | ||
| 40ХН | 40ХН | 25ХГТ | 5х10 5 | реверсируемая | ||
| 35ХМ | 35ХМ | 38ХМЮА | 6х10 5 | не реверсируемая | ||
| 35ХГСА | 35ХГСА | 20Х | 7x10 5 | не реверсируемая | ||
| 40ХН | 40ХН | 20Х | 8x10 5 | не реверсируемая | ||
| 35ХГСА | 35ХГСА | 40Х | 9x10 5 | не реверсируемая | ||
| 40ХН | 40ХН | 12ХНЗА | 2x10 5 | реверсируемая | ||
| 35ХМ | 35ХМ | 12ХНЗА | ЗхЮ 5 | реверсируемая | ||
| 40ХНМА | 40ХН | 38ХМЮА | 4x10 5 | реверсируемая | ||
| 35ХГСА | 35ХГСА | 25ХГТ | 5x10 5 | не реверсируемая | ||
| 40ХН | 40ХН | 40Х | 6x10 5 | не реверсируемая | ||
| 35ХМ | 35ХМ | 40Х | 7х10 5 | не реверсируемая | ||
| 35ХГСА | 35ХГСА | 12ХНЗА | 8х10 5 | не реверсируемая |
ПримечаниеПри расчетах практической работы № 1 необходимо учесть, что в вариантах 1. 5 заготовка выполнена штамповкой, в вариантах 6. 10 - прокаткой, в вариантах 11. 15 - литьём.
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние.
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям .
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение.
Допустимые контактные напряжения
Где Для шестерни Для колеса1,7 (см. табл.4);
-коэффициент, учитывающий влияние шероховатости переходной поверхности между зубьями, =1
-коэффициент, учитывающий способ получения заготовки шестерни и колеса. Для поковок и штамповок =1
-коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки. При нереверсивной передаче =1,0
Где =Nк- расчётное число циклов за весь срок службы передачи
q– показатель степени кривой усталости
Так как расчетное число циклов напряжений для шестерни то и для колеса
то принимаемДопускаемые напряжения изгиба.
Определение межосевого расстояния.
Где Ка=u- передаточное число, u = 27,7
= 88,1 Н*м
=0,4
=166,32 мм
Принимаем из ряда стандартных чиселОпределение модуля передачи.
Минимальное значение модуля из условия прочности на изгиб.
мм
Принимаем
мм.
Максимально допустимый модуль передачи
Определение суммарного числа зубьев шестерни и колеса.
Минимальный угол наклона зубьев косозубых колёс
Предварительно принимаем наклон зубьев °
Суммарное число зубьев:
Определение числа зубьев шестерни и колеса.
Число зубьев шестерни:
Принимаем
Так какЧисло зубьев колеса:
4.8 Уточнение передаточного числа.
Отклонение от заданного передаточного числа.
Уточнение угла наклона зубьев.
= 0,195
Определение размеров зубчатых колес.
Делительные диаметры:
Шестерни КолесаДиаметры вершин зубьев:
Диаметры впадин зубьев:
Ширина зубчатого венца:
Размеры заготовок.
Диаметр заготовки шестерни:
Для колеса с выточками:
Толщина диска Толщина обода заготовки колесаПредельные размеры заготовок для стали 40Х:
(см. табл.2);
Условие пригодности для заготовок выполняется, так как
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация.
Читайте также: