Gépelemek méretezése kifáradásra

Megjegyzés: Fekete-fehér ábrákkal illusztrálva. Kivehető mellékletekkel. ELŐSZÓ A legtöbb gép és berendezés terhelése gyakran változik. Szüntelenül változik pl. a járművek és a szállítóberendezések, az energiatermelő és -átalakító berendezések, a szerszám- és munkagépek, a mezőgazdasági gépek stb. terhelése. A gépek terhelésének változásával természetesen változik a gépelemek terhelése is, sőt egyes gépelemek terhelése (vagy a terhelés iránya) igen szaporán változik akkor is, ha a gépnek mint egységnek terhelése változatlan marad. Tipikus példája ennek a hajlításra igénybe vett forgó tengely. Már az 1800-as évek elején megállapították, hogy nyugvó terheléssel az anyagok sokkal több terhet bírnak el, mint pl. milliószor ismétlődő terhelés alatt, más szavakkal: ha a terhelés változó - bizonyos számú ismétlődés után - az anyagok már olyan igénybevételnél is törnek, amelyet nyugvó terhelés esetén még kibírnának. Vissza TARTALOM Elméleti áttekintés Bevezetés 9 Jelmutató 11 KIfáradási diagramok Az ismételt igénybevétel fajtái 13 Wöhler kísérletei 14 Kifáradási diagramok 15 Megengedhető igénybevétel véges élettartam esetén 20 A kifáradási törések keletkezése és felismerésük a törés felületéből 21 Különféle anyagok kifáradási diagramjai Szénacélok és ötvözött acélok Smith-diagramjai 26 Öntött vas Smith-diagramjai 30 Temperöntvények Smith-diagramja 31 Könnyűfém-ötvözetek kifáradási határa 31 Színesfémek kifáradási határa 32 Műanyagok kifáradási határa 32 Különféle tényezők befolyása a kifáradási határra A felületi megmunkálás befolyása a kifáradási határra 33 A méret és az alak befolyása a kifáradási határra 35 A hőmérséklet befolyása a kifáradási határra 39 A felszíni kezelés befolyása a kifáradási határra 41 A korrózió befolyása a kifáradási határra 45 Az "előélet" befolyása a kifáradási határra 47 Feszültségtorlódás, alaktényező Neuber-féle nomogram 51 Alaktényezős táblázatok 52 Többszörös feszültségtorlódások 53 Horonytényezők (gátlástényezők) Horonytényezők általában és a Bollenrath-Troost képlet 58 Siebel módszere 61 Biztonsági tényező és megállapítása Egyszerű igénybevételnél 63 A biztonsági tényező meghatározása összetett igénybevétel esetén 65 A biztonsági tényező számértékei 67 A kifáradásra való méretezés gyakorlata Néhány gépelem méretezése kifáradásra Tengelyek, csapok méretezése 72 Zsugorított és ékpályás kötések méretezése 72 Csavarok méretezése kifáradásra 73 Hengeres csavarrugók méretezése kifáradásra 77 Hegesztések méretezése kifáradásra 78 Zárószó 83 Felhasznált irodalom 85 Adatok A kifáradásra való méretezés vázlatos összefoglalása A gépelem méretének megállapítása esetén 2 A biztonsági tényező ellenőrzése esetén 3 Anyagtulajdonság táblázatok A 37.11 jelű acél Smith-diagramja 4 A 42.11 jelű acél Smith-diagramja 4 A 50.11 jelű acél Smith-diagramja 4 A 60.11 jelű acél Smith-diagramja 4 A 70.11 jelű acél Smith-diagramja 5 Cr Ni 15.69 lágy jelű acél Smith-diagramja 5 Cr Ni 15.69 kem. jelű acél Smith-diagramja 5 Cr Ni 25.69 lágy jelű acél Smith-diagramja 5 Cr Ni 25.69 kem. jelű acél Smith-diagramja 6 Cr Ni 35.69 lágy jelű acél Smith-diagramja 6 Cr Ni 35.69 kem. jelű acél Smith-diagramja 6 Cr Ni 45.69 lágy jelű acél Smith-diagramja 6 Cr Ni Wo-acél Smith-diagramja 7 Aö 38 F jelű acélöntvény Smith-diagramja 7 Aö 45 F jelű acélöntvény Smith-diagramja 7 Aö 52 F jelű acélöntvény Smith-diagramja 7 Aö 60 F jelű acélöntvény Smith-diagramja 8 Különféle acélok és acélöntések hajlító, húzási-nyomási és csavarási kifáradási határának összefüggése a szakítószilárdsággal 8 Acélok folyási határának és szakítószilárdságának összefüggése tapasztalati adatok alapján 9 Acélok hajlításánál fellépő folyási határ és a szakítószilárdság összefüggése tapasztalati adatok alapján 9 Öv. 14.91 öntöttvas Smith-diagramja 10 Öv. 22.91 öntöttvas Smith-diagramja 10 Öntöttvasak húzási-nyomási kifáradási határa 10 A szakítószilárdság és a kifáradási határ összefüggése öntöttvasaknál 11 Összefüggés öntöttvasak húzó- és nyomószilárdsága között 11 Tö 38.91 fk. temperöntvény Smith-diagramja húzás-nyomásra 11 Tö 38.91 temperöntvény Smith-diagramja csavarásra 11 Homoköntésű elektron (GMg. Al6Zn) húzási-nyomási kifáradási diagramja 12 GMg-Al jelű homoköntésű elektron húzási-nyomási kifáradási diagramja 12 MgAl9 jelű elektron húzási-nyomási kifáradási diagramja 12 MgAl9 jelű elektron hajlítási kifáradási diagramja 12 Különböző magnéziumtartalmú homok- és kokilla-öntések szakítószilárdsága és kifáradási határa 13 Alu. ötvözetek szakítószilárdságának és hajlítási kifáradási határának összefüggése 13 Könnyűfém-ötvözetek kifáradási határa 14 Színesfém-ötvözetek kifáradási határa 19 Fenolos műanyagok Wöhler-diagramja 20 A cellulózacetát Wöhler-diagramja 20 Néhány műanyag kifáradási határa 20 A méret és a felületi minőség befolyása és kifáradási határa A hajlítási kifáradási határ csökkenésének tényezője (b) a szakítószilárdság és a felületi megmunkálás minőségének függvényében 21 Öntési kéreggel bíró különféle szilárdságú öntöttvasak hajlítási kifáradási határának csökkenése 21 Négyszögletes, kör, ellipszis és rombusz keresztmetszetű gépelemek méretének növelésével bekövetkező hajlítási kifáradási határcsökkenés diagramja 22 Tömör és üreges körszelvényű gépelemek átmérőjének növekedésével bekövetkező csavarási kifáradási határcsökkenés diagramja 22 Négyszögletes, kör, ellipszis és rombusz keresztmetszetű gépelemek khj mérettényezője hajlításkor 23 Tömör és üreges szelvényű gépelemek mérettényezője kcs csavaráskor 23 A hőfok befolyása a kifáradási határra Különféle acélok tartós-folyási határai magasabb hőfokon 24 Króm-molibdénacél Smith-diagramja különféle hőfokon 26 Különféle acélok húzási-nyomási kifáradási határa és tartós-folyási határa a hőfok függvényében 26 Szénacél Smith-diagramja 20 és 500 C°-on 26 Mo-acél Smith diagramja 20 és 500 C°-on 27 Cr-Ni-W-acél Smith-diagramja 20 és 500 C°-on 27 Könnyűfémek hajlítási és csavarási kifáradási határa a hőfok függvényében 27 Könnyűfémek hajlítási kifáradási határának és tartósfolyási határának összefüggése a hőfokkal 27 Alumínium és vörösréz hajlítási kifáradási határának és folyási határának összefüggése a hőfokkal 28 A kifáradási határ növekedése alacsony hőfokon. A húzási-nyomási és a hajlítási kifáradási határ összefüggése a hőfokszorzóval 28 A korrózió befolyása a kifáradási határra A korrózió befolyása a hajlítási-kifáradási határra 28 Levegőn és ivóvízben korrodált különféle acélok hajlítási-kifáradási határa 29 A korrodáló folyadék befolyása a kifáradási határra 29 Si-Ni-acél hajlítási kifáradási határának változása ivóvízben korrodált állapotban, n=5/perc - 1450/perc ciklusszám között 29 Cr-Va-acél hajlítási és csavarási kifáradási határának változása korrodálatlan és korrodált állapotban 30 A korrózió befolyása acélöntvényekre 30 A korrózió befolyása szürkeöntvényre 30 A korrózió befolyása egyes fémötvözetek kifáradási határára 31 Acélok hajlítási kifáradási határa különféle vízben 31 Acélok hajlítási kifáradási határa gőzben 31 A ciklusszám befolyása a kifáradási határra 31 Alaktényezők, horonytényezők Táblázat a Neuber-féle nomogramhoz 32 Neuber-féle nomogram 33 Kiegészítő nomogram üreges darabokhoz 33 Alaktényezők 34 Négyirányú húzásra igénybevett kör és ellipszis alakú (b/a=2) furatokkal bíró lemezek alaktényezője 54 Szegecselt kötések alaktényezője 54 Végtelen kiterjedésű lemezben két, egymástól c távolságra fekvő sorban elhelyezett, b osztású furatok alaktényezője, húzásra történő igénybevétel esetén 55 Bollenrath-Troost-képlet grafikus ábrázolása 56 Horonytényező nomogramok 57 A biztonsági tényező számértékei A biztonsági tényező értékei 81 A biztonsági tényező szorzószámai 81 Tengelyek, peremes tengelyek, kerékagyak méretezése kifáradásra Nomogram az egyenértékű feszültség meghatározásához 82 A kerékagyak horonytényezőinek megállapítására vonatkozó méréseknél használt anyagok jelzése 83 A. Thum kerékagyak ß horonytényezőinek megállapítására vonatkozó kísérleteinek összefoglalása 84 Bordás tengelyek ß horonytényezői csavaráskor 86 Peremes tengelyek ß horonytényezői 88 Rugók méretezése kifáradásra A Pszí értékei négyszögletes rugók legnagyobb csavarófeszültségének megállapításához 89 A Fí értékei négyszögletes rugók megnyúlásának meghatározásához 89 A ß2 és ß3 értékei csavarásra igénybevett kör és négyszögszelvényű rugók legnagyobb nyírófeszültségének meghatározásához 90 Különféle anyagú és méretű rugóacélok megengedhető csavarófeszültsége különféle élettartam esetén 90 Szorzótényezők a rugóanyag és a ciklusszám figyelembevételére 92 Csavarok méretezése kifáradásra Csavarok horonytényezője 92 Hegesztések méretezése kifáradásra Különféleképpen kezelt hegesztések hajlítási kifáradási határa az alapanyagának százalákéban 93 Sarokvarratok hajlításnál mért Wöhler-görbéi 93 Tompahegesztések hajlításnál mért Wöhler-görbéi 93 A névleges feszültség megállapítására szolgáló képletek különféle hegesztési módok esetén 94 A ß értékei x alakú tompahegesztésnél 95 A ß értékei v alakú tompahegesztésnél 95 A ß értékei sarokvarratoknál 95 Szorzószámok 8 mm-nél vastagabb sarokvarrat esetén 95 A varrat melletti "átmeneti hely" horonytényezője ß átmenet sarokvarrat esetén 95 Különféle hegesztési varratok és igénybevételek kifáradási határa az A 37.11 jelű anyag kifáradási határára vonatkoztatva 96 Két végén lyukasztott lemeztartók (Gall-láncszemek) kifáradási határa Két végén lyukasztott, különféle kiképzésű rudak (Gall-láncszemek) horonytényezői Thum és Bruder szerint 97