Расчет на прочность детали машин

При расчетах на прочность, как правило, определяют действующие в де-

тали напряжения и сравнивают их с допускаемыми [σ]([τ]) в так называемом условии прочности:

σ ≤ [σ] или τ ≤ [τ].

Однако возникает вопрос какое напряжение считать допускаемым с точки

зрения отсутствия разрушения? Определение [σ] (или [τ]) при расчете по различным критериям прочности является одной из важнейших задач.

Завышенные значения [σ] приводят к неоправданному перерасходу метал-

ла и утяжелению машины, заниженные – к разрушению деталей. Правильное определение [σ] с учетом всех действующих силовых факторов и физико-механических особенностей материалов способствует обеспечению принци-па равной прочности создаваемых машин.

Допускаемые напряжения определяются как предельные (опасные) на-

пряжения, разделенные на расчетный коэффициент запаса прочности s

[ ]s=σпред σ или [ ]s= пред τ.

Например: для пластичных материалов допускаемые напряжения

для хрупких материалов –срез

а при переменных (циклических) нагрузках –кручение

и при изгибе

– предел текучести, τв – временное сопротив-

ление, σm и σа – среднее и амплитудное значение напряжений).

Существует два метода определения расчетного коэффициента запаса

прочности

1. табличный метод;

2. дифференциальный метод.

Табличный метод наиболее удобен для использования в инженерной прак-

тике. Каждая отрасль машиностроения на основе опыта эксплуатации машин

составляет таблицы коэффициентов запаса прочности для различных деталей. Очевидно, что этот метод применим, если проектируемая деталь работает в аналогичных условиях и будет изготовлена из известного материала.

Дифференциальный метод применяют, когда указанные выше условия от-

сутствуют. В этом случае определение общего расчетного коэффициента запаса прочности происходит путем раздельного рассмотрения каждого фактора, влияющего на s, а коэффициент запаса прочности ni

определяют вначале для каждого фактора, а затем s вычисляют по формуле s = s1 · s2 · s3 · s4 · … · sn,

в которой, например, s1 – учитывает точность определения расчетных нагрузок и напряжений, то есть зависит от точности расчетных формул (это так называемый коэффициент «незнания»); s2 – зависит от однородности механических свойств материала детали; s3 – учитывает требования безопасности (например, подъемник для людей имеет бóльшее значение s3, чем для подъема грузов) и т. п.