Как найти допускаемое напряжение для стали

Версия для печати

Приложение 1. Допускаемые напряжения для разных видов сталей

Таблица 5. Допускаемые напряжения для углеродистых и низколегированных 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/см²) в сторону меньшего значения.
3. Для стали марки 20 при R²⁰_e<220 МПа (2200 кгс/см²) допускаемые напряжения, указанные в табл.1, умножают на отношение R²⁰_e/220 (R²⁰_e/2200).
4. Для стали марки 10Г2 при R²⁰_p0,2 <270 МПа (2700 кгс/см²) допускаемые напряжения, указанные в табл.1, умножают на отношение R²⁰_p0,2 /270 (R²⁰_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

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/см²) 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

_______________ * 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/см²) 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 R_p0,2* – 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 R_p0,2* – 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

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/см²) в сторону меньшего значения.

<< назад / к содержанию ГОСТ 14249-89 / вперед >>

1.1. Общие сведения

Работоспособность
деталей машин оценивают по прочности,
износостойкости, жесткости, теплостойкости,
виброустойчивости, надежности. Выбор
того или иного критерия основывается
на условиях работы конструкции. А расчет
ведется по одному или нескольким из
них. При этом для большинства деталей
машин главным критерием работоспособности
является прочность.

При
расчете на прочность различают:

а)
проектный
расчет, в котором по значению допускаемого
напряжения находят основные размеры
какой-либо детали;

б)
проверочный
расчет, когда производится оценка
прочности сравнением расчетных напряжений
с допускаемыми для сконструированной
детали или расчетного коэффициента
безопасности с допустимым коэффициентом
безопасности.

Условия
прочности записывают следующим образом:

()
или, (1.1)

где
()
– соответственно расчетные нормальные
(касательные) напряжения;()
– нормальные (касательные) предельные
напряжения;,– расчетный и допускаемый коэффициенты
безопасности.

Расчетные
напряжения, или основные размеры детали,
определяют из условий прочности

на
растяжение-сжатие:

,
(1.2)

где

– сила растяжения-сжатия, Н;

– площадь поперечного сечения, м²;

на
смятие:

,
(1.3)

где

– сила смятия, Н;

– площадь поперечного сечения, м²;

на
срез:

,
(1.4)

где

– сила среза, Н;

– площадь поперечного сечения, м²;

на
изгиб:

,
(1.5)

где

– изгибающий момент, Нм;

– момент сопротивления изгибу, м³;

на
кручение:

,
(1.6)

где

– крутящий момент, Нм;

– момент сопротивления кручению, м³.

1.2. Допускаемые напряжения

Допускаемые
напряжения находят как часть предельных
напряжений, при которых происходит
разрушение деталей или нарушение
нормальных условий их взаимодействия
вследствие недопустимо больших остаточных
деформаций:

или
. (1.7)

При
статических
нагрузках
предельным напряжением для пластичных
материалов является предел текучести
(),
для хрупких
– предел прочности
()
(рис.1.1
и
табл. 1.1, 1.2). Таким образом, с учетом
масштабного фактора
и эффективного коэффициента концентрации
напряжений при статических грузках

для
пластичных материалов:

, (1.8)

для
хрупких материалов:

, (1.9)

где
–
допустимый коэффициент безопасности.

Рис.
1.1. Диаграмма
растяжения:

a)
– для пластичного материала (сталь); б)
– для хрупкого (чугун)

Таблица
1.1.

Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии

Марка стали (ГОСТ 380-88)	Допускаемые напряжения*, МПа
при растяжении [σр]	при изгибе [σиз]	при кручении [τкр]	при срезе [τср]	при смятии [σсм]
I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II
Ст2	115	80	60	140	100	80	85	65	50	70	50	40	175	120
Ст3	125	90	70	150	110	85	95	65	50	75	50	40	195	135
Ст4	140	95	75	170	120	95	105	75	60	85	65	50	210	145
Ст5	165	115	90	200	140	110	125	90	70	100	65	55	250	175
Ст6	195	140	110	230	170	135	145	105	80	115	85	65	290	210

*
Римскими цифрами обозначен вид нагрузки:
I
– статическая; II
– переменная, действующая от нуля до
максимума, от максимума до нуля
(пульсирующая); III
– знакопеременная (симметричная).

Таблица
1.2.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

7. Допускаемые напряжения и ме­ханические свойства материалов

Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют следующие основные методы.

1. Дифференцированный запас прочности находят как произведение ряда частных коэффициентов, учитывающих надежность материала, степень ответственности детали, точность расчетных формул и действующие силы и другие факторы, опреде­ляющие условия работы деталей.

2. Табличный – допускаемые на­пряжения принимают по нормам, систематизированным в виде таблиц (табл. 13 – 19). Этот метод менее точен, но наиболее прост и удо­бен для практического пользования при про­ектировочных и проверочных прочностных расчетах.

 В работе конструкторских бюро и при расчетах деталей машин в данном справочнике применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 16-18 приведены допускаемые напряжения для нетиповых литых деталей, на которые не разработаны специальные методы расчета и соответствующие им допускаемые напряжения. Типовые детали (например, зубчатые и червячные колеса, шкивы) следует рассчитывать по методикам, приводимым в соответствующем разделе справочника или специальной литературе.

 Приведенные допускаемые напряжения предназначены для приближенных расчетов только на основные нагрузки. Для более точных расчетов с учетом дополнительных нагрузок (например, динамических) табличные значения следует увеличивать на 20 – 30 %.

  Допускаемые напряжения даны без учета концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полирован­ных образцов диаметром 6- и для необработанных круглых чугунных отливок диа­метром. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σ_ном и τ_ном умно­жать на коэффициент концентрации k_σ или k_τ:

σ_max= k_σ σ_ном; τ_max = k_ττ_ном

13. Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии

Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I – статическая; II – переменная, дейст­вующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III – знакопеременная (симметричная).

14. Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей

 Условные обозначения термической обработки в табл. 14 – 16: О – отжиг; Н – нормализация; У – улучшение; Ц -цементация; ТВЧ – закалка с нагревом ТВЧ; 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. табл. 13.

Примечание. Марки стали 20Г, 30Г, 40Г, 50Г, 65Г являются старыми марками, действующими до 1988 г. Буква Г в них обозначала содержание марганца около 1 %.

15. Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей

 Условные обозначения термообработки указаны в конце табл. 14.

 Римскими цифрами обозначен вид нагрузки, см. табл. 13.

16. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из углеродистых и легированных сталей

 Условные обозначения термообработки указаны в конце табл. 14.

 Римскими цифрами обозначен вид нагрузки, см. табл. 13.

17. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из серого чугуна

 Римскими цифрами обозначен вид нагрузки, см. табл. 13.

18. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из ковкого чугуна

 Римскими цифрами обозначен вид нагрузки, см. табл. 13.

 Примечание. Ковкий чугун марок КЧ 30 – 6, КЧ 33 – 8, КЧ 35-10, КЧ 37 – 12 относится к ферритному классу; ковкий чугун КЧ 45-7 относится к перлитному классу.

19. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей

Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (Iвид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σ_в > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких темпера­турах) коэффициент концентрации, при нали­чии концентрации напряжения, вводят в рас­чет и при нагрузках Iвида (k > 1). Для пла­стичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напря­жений эти напряжения необходимо учитывать.

 Для чугунов в большинстве случаев коэф­фициент концентрации напряжений прибли­женно принимают равным единице при всех видах нагрузок (I- III).

При расчетах на прочность для учета раз­меров детали приведенные табличные допус­каемые напряжения для литых деталей следует умножать на коэффициент масштабного фак­тора, равный 1,4…5.

 Приближенные эмпирические зависимости пределов выносливости для случаев нагружения с симметричным циклом:

для углеродистых сталей:

при изгибе

σ_-1 =  (0,40 ÷ 0,46)σ_в;

при растяжении или сжатии

σ_-1р = (0,65 ÷0,75)σ_-1;

при кручении

τ_-1 = (0,55 ÷0,65)σ_-1;

для легированных сталей:

при изгибе

σ_-1 = (0,45 ÷0,55) σ_в;

при растяжении или сжатии

σ_-1p= (0,7 ÷0,9) σ_-1;

при кручении

τ_-1 = (0,5 ÷ 0,65) σ_-1;

для стального литья:

при изгибе

σ_-1 = (0,35 ÷ 0,45) σ_в;

при растяжении или сжатии

σ_-1p= (0,65 ÷ 0,75) σ_-1;

при кручении

τ_-1 = (0,55 ÷ 0,65) σ_-1.

  Механические свойства и допускаемые на­пряжения антифрикционного чугуна;

предел прочности при изгибе 250 – 300 МПа;

допускаемые напряжения при изгибе: 95 МПа для I; 70 МПа – II: 45 МПа – III, где I. II, III- обозначения видов нагрузки, см. табл. 13. 

  Ориентировочные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие, МПа:

30…110 – для меди;

60…130 – латуни;

50…110 – бронзы;

25…70 – алюминия;

70…140 – дюралюминия.