Влияние состояния поверхности

Практика показывает‚ что чем лучше обработана поверхность детали‚ тем лучше она сопротивляется повторно – переменным нагрузкам. Объясняется это тем‚ что шероховатость у поверхности детали является концентратом напряжений‚ а также тем‚ что наибольшие напряжения действуют на поверхности детали.

Для оценки влияния качества поверхности на предел выносливости вводится коэффициент ε_nσ‚ ε_nτ качества поверхности‚ равный отношению предела выносливости детали с заданной поверхностью к пределу выносливости такого же образца с тщательно полированной поверхностью:

ε_nσ= ε_nτ

Ориентировочно можно принимать ε_nδ= ε_nτ. В справочниках приводятся графики значений ε_n в зависимости от предела прочности σ_в и вида обработки поверхности. Следует отметить, что 1)легированная сталь требует особо тщательной обработки‚ 2)цветные металлы и чугун мало чувствительны к обработке поверхности. Повышения коэффициента ε_n можно достичь используя различные способы поверхностного упрочнения (наклеп‚ цементация‚ азотирование‚ поверхностная закалка токами высокой частоты). При этом удается в 2-3 раза повысить усталостную прочность детали. При изготовлении деталей‚ работающих в условиях повторно – переменных нагрузок можно рекомендовать:

1) применять возможно более однородные материалы с мелкозернистой структурой‚ без внутренних очагов концентраций‚

2) выбирать форму деталей так‚ чтобы избежать концентраций напряжений. Переход от одного размера сечения к другому нужно осуществлять по плавным переходным кривым‚ использовать разгружающие надрезы – деконцентраторы напряжений‚

3) тщательно обрабатывать поверхность детали‚ устраняя малейшие царапины‚

4) применять специальные методы повышения выносливости детали ( упрочнение поверхности‚ кратковременное действие повышенных нагрузок ).

§9.4 Расчеты на прочность при повторно – переменных нагрузках

В большинстве случаев при действии повторно – переменных нагрузок расчеты на прочность выполняют как проверочные расчеты. Условие прочности при этом требует‚ чтобы фактический коэффициент запаса прочности n был не меньше допускаемого n_{adm :}

n≥ n_adm Величина допускаемого или требуемого n_adm коэффициента запаса прочности учитывает : степень ответственности детали‚ условия работы‚ точность определения действующих нагрузок‚ точность значений механических характеристик и т.д. Значения n_adm =1‚4÷3‚ выбирая большие значения для материалов с пониженной однородностью‚ для деталей больших размеров и т.д.

Если фактический коэффициент запаса прочности ниже допускаемого или значительно выше допускаемого, то следует изменять размеры и конструкцию детали‚ или изменить материал.

Фактический коэффициент запаса прочности зависит от вида цикла напряжений и от вида напряженного состояния.