КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

Возле отверстий, галтелей, кольцевых выточек, у шпоночных и шлицевых пазов, у основания резьбы и в других местах, где резко меняется конфигурация детали, а также там, где одна деталь напрессовывается на другую, напряжения распределяются неравномерно, е. возникает концентрация напряжений.

Отношение наибольшего напряжения в зоне концентрации к номинальному напряжению называют коэффициентом концентрации напряжений:

или

Номинальные напряжения рассчитывают по формулам сопротивления материалов, максимальные методами теории упругости или же определяют экспериментально.

При растяжении пластины с отверстием в качестве номинального напряжения принимают

где о — напряжение по нагруженным сторонам пластины. Если то

Для пластины с двумя выточками (рис. 11) коэффициент концентрации напряжений зависит главным образом от отношения радиуса закругления дна выточки к ширине а также от отношения При величина Коэффициент концентрации напряжений в основании зуба зубчатого колеса (см. рис. 8, гл. 11) может быть представлен приближенной зависимостью

где S — ширина основания зуба; — радиус закруглений.

Рис. 10. Концентрация напряжений у отверстия

Чем резче меняется форма тела, тем больше коэффициент концентрации. Коэффициенты концентрации в правильно сконструированных и в надежно работающих деталях машин обычно не превосходят значений . В неудачных конструкциях они могут достигать значений и выше. При конструировании напряженных деталей машин необходимо предусматривать меры по снижению концентрации напряжений (подробнее см. гл. 28). Примеры правильного и неправильного

Рис. 11. Концентрация напряжений у выточки

Рис. 12. Неправильное (а) и правильное (б) выполнение конструктивных элементов

конструирования некоторых типичных элемен тов показаны на рис. 12

Большие местные напряжения воз никают также при передаче усилия с одной детали на другую, прижатую к ней небольшим участком поверхности, например в зонах соприкосно вения зубьев зубчатых колес, в шари ковых и роликовых подшипниках, в замковых соединениях рабочих лопаток турбомашин с диском и Такие напряжения называют контактными Так как с увеличением нагрузки размер контактной площадки увеличивается, то контактные напряжения возрастают медленнее, чем на грузка Для обеспечения контактной прочности материалы подвергают поверхностному упрочнению, повышающему их твердость (более подробно см гл 35)