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. 1 — 7). 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 применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 4 — 6 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 6-12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σном и τном умножать на коэффициент концентрации kσ или kτ:
1. Допускаемые напряжения*
для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
| Марка стали |
Допускаемые напряжения **, МПа | |||||||||||||
| при растяжении [σp] | 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 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6 |
115 125 140 165 195 |
80 90 95 115 140 |
60 70 75 90 110 |
140 150 170 200 230 |
100 110 120 140 170 |
80 85 95 110 135 |
85 95 105 125 145 |
65 65 75 80 105 |
50 50 60 70 80 |
70 75 85 100 115 |
50 50 65 65 85 |
40 40 50 55 65 |
175 190 210 250 290 |
120 135 145 175 210 |
* Горский А.И.. Иванов-Емин Е. Б.. Кареновский А. И. Определение допускаемых напряжений при расчетах на прочность. НИИмаш, М., 1974.
** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III — знакопеременная (симметричная).
2. Механические свойства и допускаемые напряжения
углеродистых качественных конструкционных сталей
3. Механические свойства и допускаемые напряжения
легированных конструкционных сталей
4. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из углеродистых и легированных сталей
5. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из серого чугуна
6. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из ковкого чугуна
7. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей
Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σв > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (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:
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. 1.
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.
Онлайн калькулятор по определению допускаемых напряжений материалов: сталей и сплавов алюминия, меди и титана.
Калькулятор онлайн определяет расчетные допускаемые напряжения σ в зависимости от расчетной температуры для различных марок материалов следующих типов: углеродистая сталь, хромистая сталь, сталь аустенитного класса, сталь аустенито-ферритного класса, алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, титан и его сплавы согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
| Исходные данные: | |
| Расчетная температура среды Т, °С | |
| Тип материала | углеродистая сталь хромистая сталь сталь аустенитного класса сталь аустенито-ферритного класса алюминий и его сплав медь и ее сплавы титан и его сплавы |
| Марка материала | |
| Решение: | |
| Допускаемое напряжение материала [σ], МПа | определение допускаемого напряжения |
Помощь на развитие проекта premierdevelopment.ru Send mail и мы будем знать, что движемся в правильном направлении. Спасибо, что не прошели мимо! Допускаемые напряжения были определены согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
для углеродистых и низколегированных сталей
для жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей аустенитного класса
- [1],п.5.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений, а также при расчете на прочность с учетом температурных воздействий.
- [1],п.5.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний, или опыта эксплуатации аналогичных сосудов.
- За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшую температуру стенки. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20 °С.
- [1],п.5.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.
- При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20 °С при закрытом обогреве и на 50 °С при прямом обогреве, если нет более точных данных.
- [1],п.5.4. Если сосуд или аппарат эксплуатируются при нескольких различных режимах нагружения или разные элементы аппарата работают в разных условиях, для каждого режима можно определить свою расчетную температуру (ГОСТ-52857.1-2007, п.5).
Блок исходных данных выделен желтым цветом , блок промежуточных вычислений выделен голубым цветом , блок решения выделен зеленым цветом .
Приложение 1. Допускаемые напряжения для разных видов сталей
Таблица 5. Допускаемые напряжения для углеродистых и низколегированных сталей
| Расчет ная темпе ратура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ВСт3 | 09Г2С, 16ГС | 20, 20К | 10 | 10Г2, 09Г2 | 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1 | |||
| толщина, мм | ||||||||
| до 20 | свыше 20 | до 32 | свыше 32 | до 160 | ||||
| 20 | 154 (1540) | 140 (1400) | 196 (1960) | 183 (1830) | 147 (1470) | 130 (1300) | 180 (1800) | 183 (1830) |
| 100 | 149 (1490) | 134 (1340) | 177 (1770) | 160 (1600) | 142 (1420) | 125 (1250) | 160 (1600) | 160 (1600) |
| 150 | 145 (1450) | 131 (1310) | 171 (1710) | 154 (1540) | 139 (1390) | 122 (1220) | 154 (1540) | 154 (1540) |
| 200 | 142 (1420) | 126 (1260) | 165 (1650) | 148 (1480) | 136 (1360) | 118 (1180) | 148 (1480) | 148 (1480) |
| 250 | 131 (1310) | 120 (1200) | 162 (1620) | 145 (1450) | 132 (1320) | 112 (1120) | 145 (1450) | 145 (1450) |
| 300 | 115 (1150) | 108 (1080) | 151 (1510) | 134 (1340) | 119 (1190) | 100 (1000) | 134 (1340) | 134 (1340) |
| 350 | 105 (1050) | 98 (980) | 140 (1400) | 123 (1230) | 106 (1060) | 88 (880) | 123 (1230) | 123 (1230) |
| 375 | 93 (930) | 93 (930) | 133 (1330) | 116 (1160) | 98 (980) | 82 (820) | 108 (1080) | 116 (1160) |
| 400 | 85 (850) | 85 (850) | 122 (1220) | 105 (1050) | 92 (920) | 77 (770) | 92 (920) | 105 (1050) |
| 410 | 81 (810) | 81 (810) | 104 (1040) | 104 (1040) | 86 (860) | 75 (750) | 86 (860) | 104 (1040) |
| 420 | 75 (750) | 75 (750) | 92 (920) | 92 (920) | 80 (800) | 72 (720) | 80 (800) | 92 (920) |
| 430 | 71* (710) | 71* (710) | 86 (860) | 86 (860) | 75 (750) | 68 (680) | 75 (750) | 86 (860) |
| 440 | — | — | 78 (780) | 78 (780) | 67 (670) | 60 (600) | 67 (670) | 78 (780) |
| 450 | — | — | 71 (710) | 71 (710) | 61 (610) | 53 (530) | 61 (610) | 71 (710) |
| 460 | — | — | 64 (640) | 64 (640) | 55 (550) | 47 (470) | 55 (550) | 64 (640) |
| 470 | — | — | 56 (560) | 56 (560) | 49 (490) | 42 (420) | 49 (490) | 56 (560) |
| 480 | — | — | 53 (530) | 53 (530) | 46* (460) | 37 (370) | 46** (460) | 53 (530) |
| ________________ * Для расчетной температуры стенки 425 °С. | ||||||||
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/см 2 ) 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
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение[σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 03Х21Н21М4ГБ | 03Х18Н11 | 03Х17Н14М3 | 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т |
12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т |
|
| 20 | 180 (1800) | 160 (1600) | 153 (1530) | 168 (1680) | 184 (1840) |
| 100 | 173 (1730) | 133 (1330) | 140 (1400) | 156 (1560) | 174 (1740) |
| 150 | 171 (1710) | 125 (1250) | 130 (1300) | 148 (1480) | 168 (1680) |
| 200 | 171 (1710) | 120 (1200) | 120 (1200) | 140 (1400) | 160 (1600) |
| 250 | 167 (1670) | 115 (1150) | 113 (1130) | 132 (1320) | 154 (1540) |
| 300 | 149 (1490) | 112 (1120) | 103 (1030) | 123 (1230) | 148 (1480) |
| 350 | 143 (1430) | 108 (1080) | 101 (1010) | 113 (1130) | 144 (1440) |
| 375 | 141 (1410) | 107 (1070) | 90 (900) | 108 (1080) | 140 (1400) |
| 400 | 140 (1400) | 107 (1070) | 87 (870) | 103 (1030) | 137 (1370) |
| 410 | — | 107 (1070) | 83 (830) | 102 (1020) | 136 (1360) |
| 420 | — | 107 (1070) | 82 (820) | 101 (1010) | 135 (1350) |
| 430 | — | 107 (1070) | 81 (810) | 100,5 (1005) | 134 (1340) |
| 440 | — | 107 (1070) | 81 (810) | 100 (1000) | 133 (1330) |
| 450 | — | 107 (1070) | 80 (800) | 99 (990) | 132 (1320) |
| 460 | — | — | — | 98 (980) | 131 (1310) |
| 470 | — | — | — | 97,5 (975) | 130 (1300) |
| 480 | — | — | — | 97 (970) | 129 (1290) |
| 490 | — | — | — | 96 (960) | 128 (1280) |
| 500 | — | — | — | 95 (950) | 127 (1270) |
| 510 | — | — | — | 94 (940) | 126 (1260) |
| 520 | — | — | — | 79 (790) | 125 (1250) |
| 530 | — | — | — | 79 (790) | 124 (1240) |
| 540 | — | — | — | 78 (780) | 111 (1110) |
| 550 | — | — | — | 76 (760) | 111 (1110) |
| 560 | — | — | — | 73 (730) | 101 (1010) |
| 570 | — | — | — | 69 (690) | 97 (970) |
| 580 | — | — | — | 65 (650) | 90 (900) |
| 590 | — | — | — | 61 (610) | 81 (810) |
| 600 | — | — | — | 57 (570) | 74 (740) |
| 610 | — | — | — | — | 68 (680) |
| 620 | — | — | — | — | 62 (620) |
| 630 | — | — | — | — | 57 (570) |
| 640 | — | — | — | — | 52 (520) |
| 650 | — | — | — | — | 48 (480) |
| 660 | — | — | — | — | 45 (450) |
| 670 | — | — | — | — | 42 (420) |
| 680 | — | — | — | — | 38 (380) |
| 690 | — | — | — | — | 34 (340) |
| 700 | — | — | — | — | 30 (300) |
_______________ * 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/см 2 ) 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 Rp0,2* — 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 Rp0,2* — 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
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 08Х18Г8Н2Т (КО-3) | 07Х13АГ20 (ЧС-46) | 02Х8Н22С6 (ЭП-794) | 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ-654) | 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ | 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т | |
| 20 | 230 (2300) | 233 (2330) | 133 (1330) | 233 (2330) | 147 (1470) | 233 (2330) |
| 100 | 206 (2060) | 173 (1730) | 106,5 (1065) | 220 (2200) | 138 (1380) | 200 (2000) |
| 150 | 190 (1900) | 153 (1530) | 100 (1000) | 206,5 (2065) | 130 (1300) | 193 (1930) |
| 200 | 175 (1750) | 133 (1330) | 90 (900) | 200 (2000) | 124 (1240) | 188,5 (1885) |
| 250 | 160 (1600) | 127 (1270) | 83 (830) | 186,5 (1865) | 117 (1170) | 166,5 (1665) |
| 300 | 144 (1440) | 120 (1200) | 76,5 (765) | 180 (1800) | 110 (1100) | 160 (1600) |
| 350 | — | 113 (1130) | — | — | 107 (1070) | |
| 375 | — | 110 (1100) | — | — | 105 (1050) | |
| 400 | — | 107 (1070) | — | — | 103 (1030) | |
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/см 2 ) в сторону меньшего значения.
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. 1 — 7). 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 применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 4 — 6 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 6-12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σном и τном умножать на коэффициент концентрации kσ или kτ:
1. Допускаемые напряжения*
для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
| Марка стали |
Допускаемые напряжения **, МПа | |||||||||||||
| при растяжении [σp] | 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 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6 |
115 125 140 165 195 |
80 90 95 115 140 |
60 70 75 90 110 |
140 150 170 200 230 |
100 110 120 140 170 |
80 85 95 110 135 |
85 95 105 125 145 |
65 65 75 80 105 |
50 50 60 70 80 |
70 75 85 100 115 |
50 50 65 65 85 |
40 40 50 55 65 |
175 190 210 250 290 |
120 135 145 175 210 |
* Горский А.И.. Иванов-Емин Е. Б.. Кареновский А. И. Определение допускаемых напряжений при расчетах на прочность. НИИмаш, М., 1974.
** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III — знакопеременная (симметричная).
2. Механические свойства и допускаемые напряжения
углеродистых качественных конструкционных сталей
3. Механические свойства и допускаемые напряжения
легированных конструкционных сталей
4. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из углеродистых и легированных сталей
5. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из серого чугуна
6. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из ковкого чугуна
7. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей
Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σв > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (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:
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. 1.
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.
Как найти допускаемые напряжения для чугуна
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. 1 — 4). 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 на данном сайте применяются как дифференцированный, так и табличный методы, а также их комбинация.
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 — 12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σ ном и τ ном Умножать на коэффициент концентрации к σ или к τ.
Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σmax > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (к > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряжения необходимо учитывать.
Для чугувов 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:
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 — обозначение видов нагрузки.
Ориентировачные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие. МПа:
30. 110 — для меди;
60. 130 — для латуни;
50. 110 — для бронзы;
25. 70 — для алюминия;
70. 140 — для дюралиалюминия.
Римскими цыфрами обозначен вид нагрузки:
I — статическая;
II — переменная, действующая от нуля до максимума, от макесимуму до нуля (пульсирующая);
III — знакопеременная (симметричная).
** Термическая обработка:
О-отжиг;
Н-нормализация;
У-улучшение;
Ц-цементация;
ТВЧ-закалка с нагревом ТВЧ;
В-закалка с охлаждением в воде;
М-заклка с охлаждением в масле;
НВ — твердость по Бринелю.
Число после М, В, Н, или ТВЧ — среднее значение твердости по HRC
Допускаемые напряжения для углеродистых сталей
обыкновенного качества в горячекатанном состоянии*
| Марка стали | Допускаемые напряжения | ||||||||||||||
| при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τкр] | 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 | 190 | 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 | |
Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
| Марка стали | Термо-обработ-ка | Времен-ное сопротив-ление σв | Предел текучести σт | Предел выносливости | Допускаемые напряжения | |||||||||||||||
| при растяжении [σ-1р] | при изгибе [σ-1] | при кручении [σ-1] | при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τкр] | при смятии [σсм] | |||||||||||||
| МПа | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | ||||||
| 08 | Н | 330 | 200 | 120 | 150 | 90 | 110 | 80 | 60 | 130 | 95 | 75 | 80 | 60 | 45 | 60 | 45 | 35 | 165 | 120 |
| 10 | Н Ц-В59 | 340 400 | 210 250 | 125 145 | 155 180 | 95 110 | 110 130 | 80 90 | 60 70 | 145 155 | 100 150 | 75 90 | 80 100 | 60 65 | 45 55 | 65 70 | 45 50 | 35 40 | 165 195 | 120 135 |
| 15 | Н Ц-В59 | 380 450 | 230 250 | 135 160 | 170 200 | 100 120 | 125 145 | 85 50 | 65 80 | 150 170 | 110 125 | 85 100 | 95 110 | 65 80 | 50 60 | 75 85 | 50 60 | 40 45 | 185 210 | 125 175 |
| 20 | Н Ц-В59 | 420 500 | 250 300 | 150 180 | 190 225 | 115 135 | 140 165 | 115 115 | 95 90 | 170 200 | 120 140 | 95 110 | 105 125 | 70 75 | 55 55 | 85 100 | 60 60 | 45 45 | 210 240 | 175 175 |
| 25 | Н Ц-В58 | 460 550 | 280 350 | 170 200 | 210 250 | 125 155 | 150 180 | 110 130 | 85 100 | 180 210 | 130 160 | 105 125 | 110 135 | 80 95 | 60 75 | 90 110 | 65 80 | 50 60 | 220 270 | 165 195 |
| 30 | Н У | 500 600 | 300 350 | 180 215 | 225 270 | 135 160 | 165 200 | 115 140 | 90 105 | 200 240 | 140 175 | 110 135 | 125 150 | 90 105 | 70 80 | 100 120 | 65 85 | 55 65 | 240 300 | 175 210 |
| 35 | Н У В35 | 540 650 1000 | 320 380 650 | 190 230 360 | 240 290 450 | 145 175 270 | 180 210 330 | 125 150 230 | 95 115 180 | 210 260 400 | 155 185 290 | 120 145 220 | 135 160 250 | 90 110 165 | 70 85 135 | 110 130 200 | 75 90 140 | 55 70 110 | 270 320 500 | 190 220 350 |
| 40 | Н У В35 | 580 700 1000 | 340 400 650 | 210 250 360 | 260 315 450 | 155 190 270 | 190 230 340 | 130 160 230 | 105 125 180 | 230 270 400 | 165 200 290 | 130 155 220 | 140 170 250 | 100 120 175 | 75 95 135 | 115 140 200 | 80 100 140 | 60 80 110 | 280 340 500 | 200 240 350 |
| 45 | Н У М35 В42 В48 ТВЧ56 | 610 750 900 1000 1200 750 | 360 450 650 700 950 450 | 220 270 325 325 430 270 | 275 345 405 405 540 340 | 165 205 245 245 325 205 | 200 240 300 300 400 240 | 140 170 210 210 280 170 | 110 135 160 160 210 135 | 240 290 360 360 480 290 | 175 215 260 260 340 210 | 135 170 200 200 270 170 | 150 185 230 230 300 185 | 105 130 165 160 210 130 | 80 100 120 120 160 100 | 125 145 185 185 240 145 | 85 105 125 125 170 105 | 65 80 95 95 130 80 | 300 360 450 450 600 360 | 210 260 310 310 420 260 |
| 50 | Н У | 640 900 | 380 700 | 230 325 | 290 405 | 175 245 | 210 300 | 140 210 | 115 160 | 250 360 | 185 260 | 145 200 | 160 230 | 110 180 | 85 105 | 125 185 | 85 125 | 65 95 | 310 450 | 220 310 |
Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей
| Марка стали | ГОСТ | Термо-обработ-ка | Времен-ное сопротив-ление σв | Предел текучести σт | Предел выносливости | Допускаемые напряжения | |||||||||||||||
| при растяжении [σ-1р] | при изгибе [σ-1] | при кручении [σ-1] | при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τкр] | при смятии [σсм] | ||||||||||||||
| МПа | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |||||||
| 10Г2 | 4543-71 | Н | 430 | 250 | 175 | 220 | 125 | 140 | 110 | 90 | 170 | 135 | 110 | 105 | 75 | 60 | 85 | 65 | 50 | 210 | 165 |
| 09Г2С | 19281-89 | — | 500 | 350 | 190 | 240 | 140 | 170 | 120 | 95 | 200 | 150 | 120 | 125 | 90 | 70 | 100 | 70 | 55 | 250 | 180 |
| 10ХСНД | — | 540 | 400 | 215 | 270 | 155 | 185 | 140 | 110 | 220 | 160 | 135 | 140 | 100 | 80 | 100 | 80 | 65 | 280 | 210 | |
| 20Х | 4543-71 | Н У УМ59 | 600 700 850 | 300 500 630 | 210 280 340 | 260 350 420 | 150 200 240 | 190 240 290 | 135 175 210 | 105 140 170 | 230 290 350 | 165 220 145 | 130 175 210 | 140 180 220 | 100 130 155 | 75 100 120 | 115 145 175 | 85 105 125 | 60 80 95 | 280 360 430 | 200 260 320 |
| 40Х | Н У М59 М48 | 630 800 1100 1300 | 330 650 900 1100 | 250 320 440 520 | 310 400 550 650 | 180 230 320 380 | 200 270 380 440 | 155 200 280 330 | 125 160 220 260 | 240 320 450 530 | 190 250 340 410 | 155 200 270 320 | 150 200 280 330 | 115 150 200 240 | 90 115 160 190 | 120 160 230 270 | 95 115 165 195 | 75 90 130 150 | 300 400 560 670 | 230 300 420 490 | |
| 45Х | Н У М48 | 650 950 1400 | 350 750 1200 | 260 380 560 | 320 470 700 | 185 270 400 | 210 320 480 | 160 240 350 | 130 190 280 | 250 380 570 | 195 290 430 | 160 230 350 | 155 240 360 | 115 175 260 | 90 135 200 | 125 190 290 | 95 135 200 | 75 105 160 | 310 480 720 | 240 360 520 | |
| 50Х | Н М48 | 650 1500 | 350 1300 | 260 600 | 325 750 | 185 430 | 210 500 | 160 370 | 130 300 | 250 600 | 200 460 | 160 370 | 160 370 | 120 270 | 90 210 | 125 300 | 90 220 | 70 170 | 360 750 | 240 550 | |
| 35Г2 | Н В, НВ249 | 630 800 | 370 650 | 250 320 | 315 400 | 180 230 | 200 270 | 155 200 | 125 160 | 240 320 | 190 250 | 160 200 | 150 200 | 115 145 | 90 115 | 120 160 | 95 115 | 75 90 | 330 400 | 230 300 | |
| 40Г2 | Н М, НВ331 | 670 1120 | 390 950 | 270 540 | 335 660 | 195 380 | 220 380 | 170 310 | 135 270 | 260 460 | 210 380 | 170 330 | 165 290 | 120 230 | 95 190 | 130 230 | 95 180 | 75 150 | 330 580 | 250 460 | |
| 33ХС | Н М | 600 900 | 300 700 | 210 360 | 260 450 | 150 260 | 190 300 | 135 220 | 105 180 | 230 360 | 165 280 | 130 220 | 140 230 | 100 165 | 75 130 | 115 180 | 65 135 | 60 105 | 280 450 | 200 330 | |
| 38ХС | У | 950 | 750 | 370 | 470 | 280 | 320 | 230 | 185 | 390 | 290 | 230 | 240 | 175 | 140 | 190 | 140 | 110 | 480 | 350 | |
| 18ХГТ | Н Ц-М59 | 700 1000 | 430 800 | 280 400 | 350 500 | 200 290 | 230 330 | 175 250 | 140 200 | 270 400 | 210 310 | 175 250 | 170 250 | 125 185 | 100 145 | 140 200 | 100 145 | 80 115 | 340 490 | 260 380 | |
| 30ХГТ | М43 Ц-М59 | 1250 1100 | 1050 800 | 500 440 | 620 550 | 360 320 | 430 370 | 310 270 | 250 220 | 510 440 | 390 340 | 310 270 | 320 280 | 230 200 | 180 160 | 260 220 | 185 160 | 140 125 | 640 550 | 460 410 | |
| 20ХГНР | М40 М50 | 1300 1450 | 1200 1400 | 520 580 | 650 725 | 375 420 | 450 500 | 330 360 | 260 290 | 540 600 | 410 450 | 320 360 | 340 380 | 230 270 | 170 210 | 270 300 | 180 215 | 135 170 | 680 750 | 500 540 | |
| 40ХФА | М30 М50 | 900 1600 | 750 1300 | 360 640 | 450 800 | 260 480 | 320 550 | 230 410 | 180 320 | 380 660 | 280 500 | 220 400 | 240 410 | 170 310 | 130 240 | 190 330 | 135 240 | 105 195 | 480 820 | 340 610 | |
| 30ХМ | М | 950 | 750 | 380 | 475 | 280 | 320 | 240 | 190 | 390 | 300 | 240 | 240 | 155 | 115 | 190 | 125 | 90 | 480 | 360 | |
| 35ХМ | М НВ270 М50 | 1000 1600 | 850 1400 | 400 640 | 500 800 | 290 480 | 340 550 | 250 410 | 200 320 | 410 660 | 310 500 | 250 400 | 260 420 | 185 310 | 145 240 | 200 330 | 130 250 | 95 200 | 520 820 | 380 610 | |
| 40ХН | Н М43 | 780 1200 | 460 1000 | 310 480 | 390 600 | 225 345 | 260 410 | 195 310 | 160 240 | 310 490 | 240 370 | 195 300 | 190 310 | 140 220 | 110 170 | 155 250 | 115 175 | 90 135 | 390 620 | 290 460 | |
| 12ХН2 | М Ц-М59 | 800 800 | 600 600 | 320 320 | 400 400 | 230 230 | 270 270 | 200 200 | 160 160 | 320 320 | 250 250 | 200 200 | 200 200 | 145 145 | 115 115 | 160 160 | 115 115 | 90 90 | 400 400 | 300 300 | |
| 12ХН3А | У ТВЧ59 | 950 1000 | 700 850 | 380 400 | 470 500 | 270 300 | 320 340 | 240 260 | 190 200 | 380 410 | 280 310 | 230 250 | 240 250 | 175 190 | 140 150 | 190 200 | 140 150 | 110 120 | 480 510 | 300 380 | |
| 20Х2Н4А | ТВЧ59 Ц-М59 М | 680 1100 1300 | 450 850 1100 | 270 440 520 | 340 550 650 | 200 320 375 | 230 370 440 | 170 270 330 | 135 220 260 | 270 440 530 | 210 340 400 | 170 270 320 | 170 280 330 | 125 200 240 | 100 160 190 | 140 220 260 | 100 160 190 | 80 125 150 | 340 550 660 | 260 410 500 | |
| 20ХГСА | М | 800 | 650 | 320 | 400 | 230 | 270 | 200 | 160 | 330 | 250 | 200 | 200 | 145 | 115 | 160 | 115 | 90 | 410 | 300 | |
| 30ХГС | О | 600 | 360 | 240 | 300 | 170 | 200 | 150 | 120 | 240 | 185 | 150 | 150 | 110 | 85 | 120 | 90 | 70 | 300 | 220 | |
| 30ХГСА | У М46 | 1100 1500 | 850 1300 | 440 600 | 550 750 | 320 430 | 370 510 | 270 380 | 220 300 | 440 620 | 340 470 | 270 380 | 280 390 | 200 270 | 160 210 | 220 310 | 160 220 | 125 170 | 550 760 | 410 570 | |
| 50ХФА | 14959-79 | М М46 | 1300 1500 | 1100 1300 | 520 600 | 650 750 | 340 360 | 440 520 | 330 380 | 260 300 | 540 620 | 400 470 | 320 380 | 340 390 | 220 240 | 170 180 | 260 310 | 180 200 | 135 145 | 660 770 | 500 570 |
| 60С2 | М НВ269 | 1300 | 1200 | 520 | 650 | 240 | 440 | 330 | 260 | 540 | 400 | 320 | 340 | 220 | 170 | 260 | 180 | 135 | 670 | 500 | |
| 60С2А | М НВ269 | 1600 | 1400 | 640 | 800 | 465 | 550 | 400 | 320 | 660 | 500 | 400 | 410 | 300 | 230 | 330 | 240 | 185 | 820 | 600 | |
| ШХ15 | 801-78 | О М62 | 600 2200 | 380 1700 | 240 460 | 300 660 | 180 330 | 200 740 | 150 350 | 120 230 | 240 890 | 180 480 | 150 330 | 150 550 | 110 250 | 90 165 | 120 440 | 90 200 | 75 130 | 300 1100 | 220 520 |
Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из углеродистых и легированных сталей
| Марка стали | ГОСТ | Термо-обработ-ка | Времен-ное сопротив-ление σв | Предел текучести σт | Предел выносливости | Допускаемые напряжения | |||||||||||||||
| при растяжении [σ-1р] | при изгибе [σ-1] | при кручении [σ-1] | при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τкр] | при смятии [σсм] | ||||||||||||||
| МПа | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |||||||
| 20Л | 977-88 | Н | 412 | 216 | 120 | 170 | 100 | 90 | 63 | 48 | 110 | 84 | 68 | 63 | 50 | 40 | 50 | 40 | 32 | 135 | 95 |
| 25Л | 441 | 235 | 125 | 180 | 110 | 95 | 65 | 50 | 115 | 90 | 72 | 65 | 52 | 44 | 52 | 42 | 35 | 145 | 105 | ||
| 30Л | 471 | 225 | 135 | 190 | 115 | 100 | 70 | 53 | 120 | 93 | 76 | 70 | 55 | 46 | 55 | 44 | 36 | 150 | 110 | ||
| 35Л | 491 | 275 | 140 | 200 | 120 | 110 | 74 | 56 | 130 | 100 | 80 | 75 | 60 | 48 | 60 | 47 | 38 | 165 | 120 | ||
| 45Л | 540 | 314 | 155 | 220 | 130 | 125 | 84 | 63 | 150 | 110 | 88 | 87 | 65 | 52 | 70 | 53 | 42 | 190 | 125 | ||
| 50Л | 569 | 334 | 170 | 240 | 145 | 140 | 92 | 68 | 170 | 125 | 96 | 100 | 74 | 58 | 75 | 55 | 43 | 210 | 150 | ||
| 20ГЛ | 540 | 275 | 155 | 220 | 130 | 120 | 83 | 63 | 145 | 110 | 88 | 85 | 65 | 52 | 65 | 50 | 40 | 180 | 125 | ||
| 35ГЛ | Н В | 540 589 | 294 343 | 155 170 | 220 240 | 130 145 | 120 140 | 83 92 | 63 68 | 145 170 | 105 125 | 88 96 | 85 100 | 65 74 | 52 58 | 65 75 | 50 55 | 40 43 | 180 210 | 125 150 | |
| 330ГСЛ | Н В | 589 638 | 343 392 | 170 180 | 240 260 | 145 155 | 140 160 | 92 100 | 68 72 | 170 190 | 125 135 | 96 105 | 100 110 | 74 79 | 58 62 | 75 88 | 55 64 | 43 50 | 210 240 | 150 155 | |
| 40ХЛ | М | 638 | 491 | 180 | 260 | 160 | 165 | 100 | 72 | 200 | 140 | 105 | 115 | 82 | 64 | 90 | 64 | 50 | 250 | 165 | |
| 35ХГСЛ | Н В | 589 785 | 343 589 | 170 225 | 240 320 | 145 190 | 140 200 | 92 125 | 68 90 | 170 240 | 125 170 | 96 130 | 100 140 | 74 98 | 58 76 | 75 110 | 55 78 | 43 60 | 210 300 | 150 200 | |
| 35ХМЛ | Н | 589 | 392 | 170 | 240 | 145 | 160 | 95 | 68 | 190 | 130 | 96 | 110 | 76 | 58 | 88 | 60 | 46 | 240 | 150 | |
* Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя В 3 т. Т.1 — 8-е изд., перераб и доп. Под.оед. И.Н.Жестковой. — М.:Машиностроение, 2001.
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. 1 — 7). 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 применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 4 — 6 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 6-12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σном и τном умножать на коэффициент концентрации kσ или kτ:
1. Допускаемые напряжения*
для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
| Марка стали |
Допускаемые напряжения **, МПа | |||||||||||||
| при растяжении [σp] | 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 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6 |
115 125 140 165 195 |
80 90 95 115 140 |
60 70 75 90 110 |
140 150 170 200 230 |
100 110 120 140 170 |
80 85 95 110 135 |
85 95 105 125 145 |
65 65 75 80 105 |
50 50 60 70 80 |
70 75 85 100 115 |
50 50 65 65 85 |
40 40 50 55 65 |
175 190 210 250 290 |
120 135 145 175 210 |
* Горский А.И.. Иванов-Емин Е. Б.. Кареновский А. И. Определение допускаемых напряжений при расчетах на прочность. НИИмаш, М., 1974.
** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III — знакопеременная (симметричная).
2. Механические свойства и допускаемые напряжения
углеродистых качественных конструкционных сталей
3. Механические свойства и допускаемые напряжения
легированных конструкционных сталей
4. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из углеродистых и легированных сталей
5. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из серого чугуна
6. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из ковкого чугуна
7. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей
Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σв > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (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:
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. 1.
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.
Допускаемы напряжения для чугуна
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. 1 — 4). 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 на данном сайте применяются как дифференцированный, так и табличный методы, а также их комбинация.
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 — 12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σ ном и τ ном Умножать на коэффициент концентрации к σ или к τ.
Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σmax > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (к > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряжения необходимо учитывать.
Для чугувов 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:
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 — обозначение видов нагрузки.
Ориентировачные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие. МПа:
30. 110 — для меди;
60. 130 — для латуни;
50. 110 — для бронзы;
25. 70 — для алюминия;
70. 140 — для дюралиалюминия.
Римскими цыфрами обозначен вид нагрузки:
I — статическая;
II — переменная, действующая от нуля до максимума, от макесимуму до нуля (пульсирующая);
III — знакопеременная (симметричная).
** Термическая обработка:
О-отжиг;
Н-нормализация;
У-улучшение;
Ц-цементация;
ТВЧ-закалка с нагревом ТВЧ;
В-закалка с охлаждением в воде;
М-заклка с охлаждением в масле;
НВ — твердость по Бринелю.
Число после М, В, Н, или ТВЧ — среднее значение твердости по HRC
Допускаемые напряжения для углеродистых сталей
обыкновенного качества в горячекатанном состоянии*
| Марка стали | Допускаемые напряжения | ||||||||||||||
| при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τкр] | 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 | 190 | 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 | |
Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
| Марка стали | Термо-обработ-ка | Времен-ное сопротив-ление σв | Предел текучести σт | Предел выносливости | Допускаемые напряжения | |||||||||||||||
| при растяжении [σ-1р] | при изгибе [σ-1] | при кручении [σ-1] | при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τкр] | при смятии [σсм] | |||||||||||||
| МПа | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | ||||||
| 08 | Н | 330 | 200 | 120 | 150 | 90 | 110 | 80 | 60 | 130 | 95 | 75 | 80 | 60 | 45 | 60 | 45 | 35 | 165 | 120 |
| 10 | Н Ц-В59 | 340 400 | 210 250 | 125 145 | 155 180 | 95 110 | 110 130 | 80 90 | 60 70 | 145 155 | 100 150 | 75 90 | 80 100 | 60 65 | 45 55 | 65 70 | 45 50 | 35 40 | 165 195 | 120 135 |
| 15 | Н Ц-В59 | 380 450 | 230 250 | 135 160 | 170 200 | 100 120 | 125 145 | 85 50 | 65 80 | 150 170 | 110 125 | 85 100 | 95 110 | 65 80 | 50 60 | 75 85 | 50 60 | 40 45 | 185 210 | 125 175 |
| 20 | Н Ц-В59 | 420 500 | 250 300 | 150 180 | 190 225 | 115 135 | 140 165 | 115 115 | 95 90 | 170 200 | 120 140 | 95 110 | 105 125 | 70 75 | 55 55 | 85 100 | 60 60 | 45 45 | 210 240 | 175 175 |
| 25 | Н Ц-В58 | 460 550 | 280 350 | 170 200 | 210 250 | 125 155 | 150 180 | 110 130 | 85 100 | 180 210 | 130 160 | 105 125 | 110 135 | 80 95 | 60 75 | 90 110 | 65 80 | 50 60 | 220 270 | 165 195 |
| 30 | Н У | 500 600 | 300 350 | 180 215 | 225 270 | 135 160 | 165 200 | 115 140 | 90 105 | 200 240 | 140 175 | 110 135 | 125 150 | 90 105 | 70 80 | 100 120 | 65 85 | 55 65 | 240 300 | 175 210 |
| 35 | Н У В35 | 540 650 1000 | 320 380 650 | 190 230 360 | 240 290 450 | 145 175 270 | 180 210 330 | 125 150 230 | 95 115 180 | 210 260 400 | 155 185 290 | 120 145 220 | 135 160 250 | 90 110 165 | 70 85 135 | 110 130 200 | 75 90 140 | 55 70 110 | 270 320 500 | 190 220 350 |
| 40 | Н У В35 | 580 700 1000 | 340 400 650 | 210 250 360 | 260 315 450 | 155 190 270 | 190 230 340 | 130 160 230 | 105 125 180 | 230 270 400 | 165 200 290 | 130 155 220 | 140 170 250 | 100 120 175 | 75 95 135 | 115 140 200 | 80 100 140 | 60 80 110 | 280 340 500 | 200 240 350 |
| 45 | Н У М35 В42 В48 ТВЧ56 | 610 750 900 1000 1200 750 | 360 450 650 700 950 450 | 220 270 325 325 430 270 | 275 345 405 405 540 340 | 165 205 245 245 325 205 | 200 240 300 300 400 240 | 140 170 210 210 280 170 | 110 135 160 160 210 135 | 240 290 360 360 480 290 | 175 215 260 260 340 210 | 135 170 200 200 270 170 | 150 185 230 230 300 185 | 105 130 165 160 210 130 | 80 100 120 120 160 100 | 125 145 185 185 240 145 | 85 105 125 125 170 105 | 65 80 95 95 130 80 | 300 360 450 450 600 360 | 210 260 310 310 420 260 |
| 50 | Н У | 640 900 | 380 700 | 230 325 | 290 405 | 175 245 | 210 300 | 140 210 | 115 160 | 250 360 | 185 260 | 145 200 | 160 230 | 110 180 | 85 105 | 125 185 | 85 125 | 65 95 | 310 450 | 220 310 |
Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей
| Марка стали | ГОСТ | Термо-обработ-ка | Времен-ное сопротив-ление σв | Предел текучести σт | Предел выносливости | Допускаемые напряжения | |||||||||||||||
| при растяжении [σ-1р] | при изгибе [σ-1] | при кручении [σ-1] | при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τкр] | при смятии [σсм] | ||||||||||||||
| МПа | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |||||||
| 10Г2 | 4543-71 | Н | 430 | 250 | 175 | 220 | 125 | 140 | 110 | 90 | 170 | 135 | 110 | 105 | 75 | 60 | 85 | 65 | 50 | 210 | 165 |
| 09Г2С | 19281-89 | — | 500 | 350 | 190 | 240 | 140 | 170 | 120 | 95 | 200 | 150 | 120 | 125 | 90 | 70 | 100 | 70 | 55 | 250 | 180 |
| 10ХСНД | — | 540 | 400 | 215 | 270 | 155 | 185 | 140 | 110 | 220 | 160 | 135 | 140 | 100 | 80 | 100 | 80 | 65 | 280 | 210 | |
| 20Х | 4543-71 | Н У УМ59 | 600 700 850 | 300 500 630 | 210 280 340 | 260 350 420 | 150 200 240 | 190 240 290 | 135 175 210 | 105 140 170 | 230 290 350 | 165 220 145 | 130 175 210 | 140 180 220 | 100 130 155 | 75 100 120 | 115 145 175 | 85 105 125 | 60 80 95 | 280 360 430 | 200 260 320 |
| 40Х | Н У М59 М48 | 630 800 1100 1300 | 330 650 900 1100 | 250 320 440 520 | 310 400 550 650 | 180 230 320 380 | 200 270 380 440 | 155 200 280 330 | 125 160 220 260 | 240 320 450 530 | 190 250 340 410 | 155 200 270 320 | 150 200 280 330 | 115 150 200 240 | 90 115 160 190 | 120 160 230 270 | 95 115 165 195 | 75 90 130 150 | 300 400 560 670 | 230 300 420 490 | |
| 45Х | Н У М48 | 650 950 1400 | 350 750 1200 | 260 380 560 | 320 470 700 | 185 270 400 | 210 320 480 | 160 240 350 | 130 190 280 | 250 380 570 | 195 290 430 | 160 230 350 | 155 240 360 | 115 175 260 | 90 135 200 | 125 190 290 | 95 135 200 | 75 105 160 | 310 480 720 | 240 360 520 | |
| 50Х | Н М48 | 650 1500 | 350 1300 | 260 600 | 325 750 | 185 430 | 210 500 | 160 370 | 130 300 | 250 600 | 200 460 | 160 370 | 160 370 | 120 270 | 90 210 | 125 300 | 90 220 | 70 170 | 360 750 | 240 550 | |
| 35Г2 | Н В, НВ249 | 630 800 | 370 650 | 250 320 | 315 400 | 180 230 | 200 270 | 155 200 | 125 160 | 240 320 | 190 250 | 160 200 | 150 200 | 115 145 | 90 115 | 120 160 | 95 115 | 75 90 | 330 400 | 230 300 | |
| 40Г2 | Н М, НВ331 | 670 1120 | 390 950 | 270 540 | 335 660 | 195 380 | 220 380 | 170 310 | 135 270 | 260 460 | 210 380 | 170 330 | 165 290 | 120 230 | 95 190 | 130 230 | 95 180 | 75 150 | 330 580 | 250 460 | |
| 33ХС | Н М | 600 900 | 300 700 | 210 360 | 260 450 | 150 260 | 190 300 | 135 220 | 105 180 | 230 360 | 165 280 | 130 220 | 140 230 | 100 165 | 75 130 | 115 180 | 65 135 | 60 105 | 280 450 | 200 330 | |
| 38ХС | У | 950 | 750 | 370 | 470 | 280 | 320 | 230 | 185 | 390 | 290 | 230 | 240 | 175 | 140 | 190 | 140 | 110 | 480 | 350 | |
| 18ХГТ | Н Ц-М59 | 700 1000 | 430 800 | 280 400 | 350 500 | 200 290 | 230 330 | 175 250 | 140 200 | 270 400 | 210 310 | 175 250 | 170 250 | 125 185 | 100 145 | 140 200 | 100 145 | 80 115 | 340 490 | 260 380 | |
| 30ХГТ | М43 Ц-М59 | 1250 1100 | 1050 800 | 500 440 | 620 550 | 360 320 | 430 370 | 310 270 | 250 220 | 510 440 | 390 340 | 310 270 | 320 280 | 230 200 | 180 160 | 260 220 | 185 160 | 140 125 | 640 550 | 460 410 | |
| 20ХГНР | М40 М50 | 1300 1450 | 1200 1400 | 520 580 | 650 725 | 375 420 | 450 500 | 330 360 | 260 290 | 540 600 | 410 450 | 320 360 | 340 380 | 230 270 | 170 210 | 270 300 | 180 215 | 135 170 | 680 750 | 500 540 | |
| 40ХФА | М30 М50 | 900 1600 | 750 1300 | 360 640 | 450 800 | 260 480 | 320 550 | 230 410 | 180 320 | 380 660 | 280 500 | 220 400 | 240 410 | 170 310 | 130 240 | 190 330 | 135 240 | 105 195 | 480 820 | 340 610 | |
| 30ХМ | М | 950 | 750 | 380 | 475 | 280 | 320 | 240 | 190 | 390 | 300 | 240 | 240 | 155 | 115 | 190 | 125 | 90 | 480 | 360 | |
| 35ХМ | М НВ270 М50 | 1000 1600 | 850 1400 | 400 640 | 500 800 | 290 480 | 340 550 | 250 410 | 200 320 | 410 660 | 310 500 | 250 400 | 260 420 | 185 310 | 145 240 | 200 330 | 130 250 | 95 200 | 520 820 | 380 610 | |
| 40ХН | Н М43 | 780 1200 | 460 1000 | 310 480 | 390 600 | 225 345 | 260 410 | 195 310 | 160 240 | 310 490 | 240 370 | 195 300 | 190 310 | 140 220 | 110 170 | 155 250 | 115 175 | 90 135 | 390 620 | 290 460 | |
| 12ХН2 | М Ц-М59 | 800 800 | 600 600 | 320 320 | 400 400 | 230 230 | 270 270 | 200 200 | 160 160 | 320 320 | 250 250 | 200 200 | 200 200 | 145 145 | 115 115 | 160 160 | 115 115 | 90 90 | 400 400 | 300 300 | |
| 12ХН3А | У ТВЧ59 | 950 1000 | 700 850 | 380 400 | 470 500 | 270 300 | 320 340 | 240 260 | 190 200 | 380 410 | 280 310 | 230 250 | 240 250 | 175 190 | 140 150 | 190 200 | 140 150 | 110 120 | 480 510 | 300 380 | |
| 20Х2Н4А | ТВЧ59 Ц-М59 М | 680 1100 1300 | 450 850 1100 | 270 440 520 | 340 550 650 | 200 320 375 | 230 370 440 | 170 270 330 | 135 220 260 | 270 440 530 | 210 340 400 | 170 270 320 | 170 280 330 | 125 200 240 | 100 160 190 | 140 220 260 | 100 160 190 | 80 125 150 | 340 550 660 | 260 410 500 | |
| 20ХГСА | М | 800 | 650 | 320 | 400 | 230 | 270 | 200 | 160 | 330 | 250 | 200 | 200 | 145 | 115 | 160 | 115 | 90 | 410 | 300 | |
| 30ХГС | О | 600 | 360 | 240 | 300 | 170 | 200 | 150 | 120 | 240 | 185 | 150 | 150 | 110 | 85 | 120 | 90 | 70 | 300 | 220 | |
| 30ХГСА | У М46 | 1100 1500 | 850 1300 | 440 600 | 550 750 | 320 430 | 370 510 | 270 380 | 220 300 | 440 620 | 340 470 | 270 380 | 280 390 | 200 270 | 160 210 | 220 310 | 160 220 | 125 170 | 550 760 | 410 570 | |
| 50ХФА | 14959-79 | М М46 | 1300 1500 | 1100 1300 | 520 600 | 650 750 | 340 360 | 440 520 | 330 380 | 260 300 | 540 620 | 400 470 | 320 380 | 340 390 | 220 240 | 170 180 | 260 310 | 180 200 | 135 145 | 660 770 | 500 570 |
| 60С2 | М НВ269 | 1300 | 1200 | 520 | 650 | 240 | 440 | 330 | 260 | 540 | 400 | 320 | 340 | 220 | 170 | 260 | 180 | 135 | 670 | 500 | |
| 60С2А | М НВ269 | 1600 | 1400 | 640 | 800 | 465 | 550 | 400 | 320 | 660 | 500 | 400 | 410 | 300 | 230 | 330 | 240 | 185 | 820 | 600 | |
| ШХ15 | 801-78 | О М62 | 600 2200 | 380 1700 | 240 460 | 300 660 | 180 330 | 200 740 | 150 350 | 120 230 | 240 890 | 180 480 | 150 330 | 150 550 | 110 250 | 90 165 | 120 440 | 90 200 | 75 130 | 300 1100 | 220 520 |
Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из углеродистых и легированных сталей
| Марка стали | ГОСТ | Термо-обработ-ка | Времен-ное сопротив-ление σв | Предел текучести σт | Предел выносливости | Допускаемые напряжения | |||||||||||||||
| при растяжении [σ-1р] | при изгибе [σ-1] | при кручении [σ-1] | при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τкр] | при смятии [σсм] | ||||||||||||||
| МПа | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |||||||
| 20Л | 977-88 | Н | 412 | 216 | 120 | 170 | 100 | 90 | 63 | 48 | 110 | 84 | 68 | 63 | 50 | 40 | 50 | 40 | 32 | 135 | 95 |
| 25Л | 441 | 235 | 125 | 180 | 110 | 95 | 65 | 50 | 115 | 90 | 72 | 65 | 52 | 44 | 52 | 42 | 35 | 145 | 105 | ||
| 30Л | 471 | 225 | 135 | 190 | 115 | 100 | 70 | 53 | 120 | 93 | 76 | 70 | 55 | 46 | 55 | 44 | 36 | 150 | 110 | ||
| 35Л | 491 | 275 | 140 | 200 | 120 | 110 | 74 | 56 | 130 | 100 | 80 | 75 | 60 | 48 | 60 | 47 | 38 | 165 | 120 | ||
| 45Л | 540 | 314 | 155 | 220 | 130 | 125 | 84 | 63 | 150 | 110 | 88 | 87 | 65 | 52 | 70 | 53 | 42 | 190 | 125 | ||
| 50Л | 569 | 334 | 170 | 240 | 145 | 140 | 92 | 68 | 170 | 125 | 96 | 100 | 74 | 58 | 75 | 55 | 43 | 210 | 150 | ||
| 20ГЛ | 540 | 275 | 155 | 220 | 130 | 120 | 83 | 63 | 145 | 110 | 88 | 85 | 65 | 52 | 65 | 50 | 40 | 180 | 125 | ||
| 35ГЛ | Н В | 540 589 | 294 343 | 155 170 | 220 240 | 130 145 | 120 140 | 83 92 | 63 68 | 145 170 | 105 125 | 88 96 | 85 100 | 65 74 | 52 58 | 65 75 | 50 55 | 40 43 | 180 210 | 125 150 | |
| 330ГСЛ | Н В | 589 638 | 343 392 | 170 180 | 240 260 | 145 155 | 140 160 | 92 100 | 68 72 | 170 190 | 125 135 | 96 105 | 100 110 | 74 79 | 58 62 | 75 88 | 55 64 | 43 50 | 210 240 | 150 155 | |
| 40ХЛ | М | 638 | 491 | 180 | 260 | 160 | 165 | 100 | 72 | 200 | 140 | 105 | 115 | 82 | 64 | 90 | 64 | 50 | 250 | 165 | |
| 35ХГСЛ | Н В | 589 785 | 343 589 | 170 225 | 240 320 | 145 190 | 140 200 | 92 125 | 68 90 | 170 240 | 125 170 | 96 130 | 100 140 | 74 98 | 58 76 | 75 110 | 55 78 | 43 60 | 210 300 | 150 200 | |
| 35ХМЛ | Н | 589 | 392 | 170 | 240 | 145 | 160 | 95 | 68 | 190 | 130 | 96 | 110 | 76 | 58 | 88 | 60 | 46 | 240 | 150 | |
* Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя В 3 т. Т.1 — 8-е изд., перераб и доп. Под.оед. И.Н.Жестковой. — М.:Машиностроение, 2001.