Козлов В.В. Надёжность горных машин и оборудования
Подождите немного. Документ загружается.
250
Продолжение таблицы 14.1
Зависимость Автор Зависимость Автор
σ
-1
=0,24σ
т
+
275
σ
-1
=0,56σ
т
Жуков
Морозов
σ
-1
=0,13σ
т
+ 279
(легированные
стали)
Гребение,
Гордиен-
ко, Цапко
σ
-1
=0,452σ
т
+
94
Бух
σ
-1
=0,493σ
т
+
79
Гребеник
σ
-1
=0,43σ
т
+ 105
τ
-1
=0,616τ
т
+145
Хейвуд
Бух
Зависимость σ
-1
от истинного сопротивления разрушению S
к
σ
-1
=0,25S
к
Жуков
σ
-1
=0,315S
к
– 19
Мак-Адам
σ
-1
=0,26S
к
Жуков
σ
-1
=0,31S
к
– 53
Людвик
σ
-1
=0,35S
к
– 32
Марковец
σ
-1
=0,25S
к
+ 120
Маттаес
σ
-1
=0,35S
к
– 10
Тарасенко
σ
-1
=0,25S
к
Гарольд
σ
-1
=0,25S
к
+ 43
Шванниг
σ
-1р
=0,154S
к
Шеван-
дин
σ
-1р
=0,2S
к
Марковец
Зависимость σ
-1
от относительного удлинения δ
σ
-1
= - 0,25δ +
446
Жуков
σ
-1
= - 4,4δ + 345
(углеродистые
стали)
Гребеник,
Гордиен-
ко, Цапко
σ
-1
= - 8,8δ +
502
Гребеник
σ
-1
= - 3,8δ + 403
(легированные
стали)
Гребеник,
Гордиен-
ко, Цапко
Зависимость σ
-1
от твердости НВ
σ
-1
= 0,18НВ
Добровольский
σ
-1
= 0,096НВ +
73
Гребеник,
Гордиен-
ко,
σ
-1
= 0,013НВ
+ 46
Гребеник
σ
-1
= 0,059НВ
+ 189
(легированные
стали)
Гребеник,
Гордиен-
ко, Цапко
Зависимость σ -1 от сочетания нескольких характеристик
σ
-1
= 0,138(σ
в
+
σ
т
) + + 205
Жуков
σ
-1
= 0,877σ
т
-
0,096 S
к
- 2,9δ
+133
Школьник
σ
-1
= 0,22(σ
в
+
σ
т
) + + 54
Жуков
σ
-1
= 0,2(σ
в
+ σ
т
+ + 10ψ)
Юнгер
σ
-1
= 0,285(σ
в
+
σ
т
)
Шапошников
σ
-1
= 0,175(σ
в
+
σ
т
- - 10 δ +
1000)
Левкис
251
Продолжение таблицы 14.1
Зависимость Автор Зависимость Автор
σ
-1
= 0,25(σ
в
+
σ
т
) + + 50
Гудремон
σ
-1
= 0,25(1 +
13,5ψ) σ
в
Марковец
σ
-1
= 0,484σ
в
+
0,27σ
т
- 2,1 δ -
18)
Школьник См табл. 14.5 Гребеник
Б. Соотношения между пределами выносливости при различных ви-
дах деформации
Растяжение-изгиб
σ
-1р
= 0,70σ
-1
Добровольский
σ
-1р
= (0,7 ÷
0,9)σ
-1
Тимошук
σ
-1р
= (0,70 ÷
0,76)σ
-1
Шевандин
σ
-1р
= 0,75σ
-1
Трапезин
σ
-1р
= (0,70 ÷
0,8)σ
-1
Пономарев
σ
-1р
= 0,80σ
-1
Марковец
σ
-1р
= 0,85σ
-1
Фридман
Кручение –изгиб
τ
-1р
= 0,50σ
-1
Теория макси-
мальный напря-
жений сдвига
τ
-1
= 0,56σ
-1
τ
-1
= 0,575σ
-1
Граф, Ша-
пошников
Людвиг
τ
-1р
= (0,50 ÷
0,65) σ
-1
Тимошук
τ
-1
= 0,58σ
-1
Кудрявцев,
Одинг,
Меран,
Корбер
τ
-1р
= 0,55σ
-1
Фридман
Трапезин
τ
-1
= (0,8 ÷ 1,0)
σ
-1
(хрупкие
материалы)
Гликман
τ
-1р
=(0,55÷0,60)
σ
-1
(пластиче-
ские стали)
Гликман
τ
-1
=(0,8÷1,0)σ
-1
(хрупкие мате-
риалы)
τ
1р
=(0,59+0,69)
σ
-1
(кованные
стали)
Форрест
τ
-1
=(0,79÷1,01)
σ
-1
(чугун)
Форрест
В. Соотношения между статическими характеристиками
Предел прочности σ
в
σ
в
=1,35σ
т
+ 113
Гребеник
σ
в
=0,331НВ
+47
Гребеник
σ
в
=0,74σ
т
+ 388
(легированные
стали)
Гребеник,
Гордиенко, Цап-
ко
σ
в
= 0,32НВ+ 75
(легированные
стали)
Гребеник,
Гордиен-
ко, Цапко
252
Продолжение таблицы 14.1
Зависимость Автор Зависимость Автор
σ
в
= 0,98 σ
т
+ 80
Третьяков
σ
в
=-18,7δ
+ 1072
Гребеник
σ
в
=-8,8δ
+ 775
(углеродистые
стали)
Гребеник,
Гордиен-
ко, Цапко
σ
в
= 0,815 σ
т
+
230(легированн
ые стали)
Третьяков
σ
в
=-22,2δ
+ 1270
(легированные
стали)
Гребеник,
Гордиен-
ко, Цапко
(легированные
стали)σв =
0,35НВ
Хейвуд
Предел текучести σ
т
τ
т
=0,60σ
в
Подзолов
σ
т
= 0,206НВ+9
Гребеник
τ
т
=(0,50 ÷ 0,67)
σ
в
Одинг
σ
т
= - 9,3δ +
598
Гребеник
σ
т
= 0,22НВ –
26(углеродисты
е стали)
Гребеник, Гор-
диенко, Цапко
σ
т
= - 4,8δ +
439 (углероди-
стые стали)
Гребеник,
Гордиенко,
Цапко
σ
т
= 0,41НВ-
375 (легиро-
ванные стали)
Гребеник, Гор-
диенко, Цапко
σ
т
= - 32δ +
1248 (легиро-
ванные стали)
Гребеник,
Гордиенко,
Цапко
σ
т
= 0,458НВ –
260 (углероди-
стые стали)
Третьяков
σ
т
= 0,545НВ –
480 (легиро-
ванные стали)
Третьяков
Истинное сопротивление разрушению S
к
S
к
= (0,98
+1,3ψ)σ
в
Жуков S
к
= (1
+1,3ψ)σ
в
(при ψ < 15 %)
Марковец
S
к
= (6,9ψ
2
–
4,8ψ + 2,21)σ
в
Жуков S
к
= (0,8
+2,0ψ)σ
в
(при ψ > 15 %)
Марковец
253
14.2 Статические и усталостные характеристики
сталей и чугунов
Приведенные выше зависимости между статическими и
усталостными характеристиками и их статистические оценки по-
зволяют определять параметры кривых усталости с необходимой
надежностью.
В табл. 14.2, 14.3 указаны механические свойства углеро-
дистых сталей, в табл. 14.4 – 14.5 - легированных сталей в соот-
ветствии с ГОСТ.
В эти таблицы включены расчетные наиболее вероятные
значения усталостных характеристик σ
-1
и параметра k = tgα, оп-
ределяемые по следующим зависимостям.
Таблица14.2 Механические свойства углеродистой качест-
венной конструкционной горячекатаной и кованой стали (по
ГОСТ 1050 74) и усталостные характеристики
Механические свойства Наиболее вероятные
значения, Н/мм
2
твердость НВ,
стали
σ
-1
по k = tg α по
Мар-
ка
ста-
ли
σ
т
,
Н/мм
2
σ
в
,
Н/мм
2
δ
5
,
%
ψ,
%
горяче-
катан-
ной
ото-
жжен-
ной
σ
т
σ
в
σ
т
σ
в
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
08 200 330 33 60 1310 - 180 170 38 47
10 210 340 31 55 1430 - 190 180 40 47
15 230 380 27 55 1490 - 200 190 43 48
20 250 420 25 55 1630 - 210 200 47 50
25 280 460 23 50 1700 - 220 210 52 51
30 300 500 21 50 1790 - 230 220 55 53
35 320 540 20 45 2070 - 240 240 58 55
40 340 580 19 45 2170 1870 250 250 62 56
45 360 610 16 40 2290 1970 260 260 65 58
254
Продолжение таблицы 14.2.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
50 380 640 14 40 2410 2070 270 270 69 59
55 390 660 13 35 2550 2170 270 270 70 60
60 110 690 12 35 2550 2290 280 280 74 60
65 420 710 10 30 2550 2290 280 280 75 61
70 430 730 9 30 2690 2290 290 290 77 62
60Г 420 710 11 35 2690 2290 280 280 75 61
65 Г 440 750 9 - 2850 2290 290 300 79 63
70 Г 460 800 8 - 2850 2290 310 310 82 65
Примечания. 1. Механические свойства стали определены
при испытании на растяжение образцов из нормализованных за-
готовок. 2. Нормы механических свойств относятся к образцам
стали диаметром или толщиной до 80 мм. Если диаметр или тол-
щина выше 80 мм, то допускается снижение относительного уд-
линения на 2% и сужение поперечного сечения на 5%.
Таблица 14.3 - Механические свойства стали обыкновен-
ного качества группы А (по ГОСТ 380—71) и
усталостные характеристики
Механические свойства Наиболее вероятные значе-
ния, Н/мм
2
σ
т
, Н/мм
2
при толщине, мм
σ
-1
по k = tg α по
< 20 20-40
40-
100
>100
Марка
стали
σ
в
,
Н/мм
2
не менее
σ
т
σ
в
σ
т
σ
в
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ст0
Ст1кп
Ст1пс
≥ 310
330-420
340-440
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
≥ 170
170-190
170-200
-
-
-
≥ 45
45-49
46-50
-
-
-
255
Продолжение таблицы 14.3.
Ст1сп
Ст2кп
Ст2пс
Ст2сп
330-420
340-440
220
230
210
220
200
210
190
200
180-200
180-210
180-190
180-190
47-50
47-51
37-42
38-43
СтЗкп
СтЗпс,
СтЗсп
370-
470
380-490
240
250
230
240
220
230
200
210
190-
220
190-220
180-
200
190-210
48-52
48-53
38-45
40-47
СтЗГпс
Ст4кп
Ст4пс,
Ст4сп
380-
500
410-
520
420-540
250
260
270
240
250
260
230
240
250
210
230
240
190-
230
200-
230
200-240
190-
210
200-
210
200-220
48-53
50-54
50-55
40-47
43-49
45-50
Ст5пс,
Ст5сп
500-640
290 280 270 260 230-270
210-230
53-59 49-54
Ст5Гпс
Стбпс
Стбсп
460-
600
≥600
≥600
290
320
320
280
310
310
270
300
300
260
300
300
220-
250
≥250
≥250
210-
230
230-
240
230-240
52-57
57 ≥57
≥57
49-54
55-59
55-59
Примечания. 1. Стали, по степени раскисления, изготов-
ляют кипящими (кп), полуспокойными (пс) и спокойными (сп). 2.
Стали поставляются по механическим свойствам (химический
состав не регламентируется) и обычно применяются для деталей,
которые в процессе изготовления не проходят горячую обработ-
ку.
256
Таблица 14.4 - Механические свойства термически обрабо-
танной легированной конструкционной стали (по
ГОСТ 4543—71) и усталостные характеристики
Механические свойства Наиболее вероятные
значения
σ
т
,
Н/мм
2
σ
в
,
Н/мм
2
δ
5
,
%
ψ,
%
а
н
,
Дж/с
м
2
σ
-1
по k = tg α
по
Марка
стали
не менее
σ
т
σ
в
σ
т
σ
в
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
15Х,
15ХА
500 700 12 45 70 330 300 79 76
20Х 650 800 11 40 60 360 330 92 86
ЗОХ 700 900 12 45 70 370 370 97 96
35Х 750 930 11 45 70 380 380 101 99
40Х 800 1000
10 45 60 380 400 106 106
45Х 850 1050
9 45 50 390 420 110 110
50Х 900 1100
9 40 40 400 440 115 115
15Г 250 420 26 55 - 200 200 56 49
20Г 280 460 24 50 - 220 210 59 53
25Г 300 500 22 50 90 230 230 61 56
ЗОГ 320 550 20 45 80 240 250 63 61
35Г 340 570 18 45 70 250 250 65 63
40 Г 360 600 17 45 60 260 260 66 66
45Г 380 630 15 40 50 270 270 68 69
50 Г 400 660 13 40 40 280 280 70 72
257
Продолжение табл. 14.4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
18ГХ 750
900 10 40 - 400
370 101 96
20ГХР 800
1000
9 50 80 380
400 106 106
ЗЗХС 700
900 13 50 80 370
370 97 96
15ХМ 280
450 21 55 120
220
210 59 52
20ХМ 600
800 12 50 90 360
330 88 86
ЗОХМ 750
950
11 45 80 380
380 101 101
35ХМ 850
950 12 45 80 390
380 110 101
38ХМ 900
1000
11 45 70 400
400 115 106
40ХМФА
950
1050
13 50 90 410
420 120 110
15ХФ 550
750 13 50 80 350
320 83 81
40ХФА 790
900 10 50 90 380
370 101 96
20ХН 600
800 14 50 80 360
330 88 86
40ХН 800
1000
11 45 70 380
400 106 106
45ХН 850
1050
10 45 70 390
420 110 110
50ХН 900
1100
9 40 50 400
440 115 115
20ХНЗА 750
950 12 55 110
380
380 101 101
ЗОХНЗА
800
1000
10 50 80 380
400 106 106
20ХГСА 650
800 12 45 70 360
330 92 86
ЗОХГСА
850
1100
10 45 50 390
440 110 115
15ХГНТА
750
950 11 55 100
380
380 101 101
20ХН2М
700
900 11 50 80 370
370 97 96
ЗОХНМА
800
1000
10 45 80 390
400 '06 106
38ХНМА
950
1100
12 50 80 410
440 120 115
38ХНЗМА
1000
1100
12 50 80 410
440 124 115
38ХМЮА
850
1000
14 50 90 410
400 110 106
Примечания: 1. Стандарт распространяется на горячеката-
ную и кованую сталь диаметром или толщиной до 250 мм калиб-
рованную и серебрянку, применяемые в термически обработан-
258
ном состоянии. 2. Режимы термической обработки стали различ-
ных марок приведены в ГОСТ 4543—71. 3. В таблицу включены
стали, предел прочности которых ≤1100 Н/мм2.
Таблица 14.5 - Механические свойства сортовой коррози-
онной и жаростойкойстали (по ГОСТ 5632—
72) и усталостные характеристики
Механические свойства Наиболее вероятные
значения, Н/мм
2
σ
т
,
Н/мм
2
σ
в
,
Н/мм
2
δ
5
,
%
ψ,
%
а
н
,
Дж/с
м
2
σ
-1
по k = tg α по
Марка
стали
Вид
тер-
ми-
чес-
кой
обра
бот-
ки
не менее
σ
т
σ
в
σ
т
σ
в
15Х5 О 400 170 24 50 100 190 170 47 49
40Х9С2 О 750 500 15 35 - 320 330 81 79
40Х1
ОС2М
3 950 750 10 35 20 380 380 101 101
20Х13 3 660 450 16 55 80 280 300 72 75
14Х17Н2
3 1100
850 10 30 50 440 390 115 110
15Х6СЮ
О 450 250 20 40 - 210 210 52 56
12Х13 3 600 420 20 60 90 260 290 66 72
12Х17 О 400 250 20 50 - 190 210 47 56
09Х17Н7
Ю1
3 850 750 12 40 50 350 380 91 101
12Х18Н9
3 300 200 45 55 - 230 180 56 52
36Х18Н2
5С2
3 650 350 25 40 - 280 250 70 65
Примечания: 1. Виды термической обработки: О - отжиг, 3
- закалка и отпуск. Режимы термической обработки по ГОСТ
5949—75. 2. Поставляется в виде горячекатаных и кованых колец
и прутков диаметром и толщиной до 200 мм; в таблице приведе-
ны механические свойства при диаметре или толщине до 60 мм.
259
Таблица 14.6 - Механические свойства отливок из конст-
рукционной легированной стали после термической
обработки и усталостные характеристики
Механические свойства Наиболее вероятные зна-
чения, Н/мм
2
σ
т
,
Н/
мм
2
σ
в
,
Н/м
м
2
δ
5
,
%
ψ,
%
а
н
,
Дж/с
м
2
σ
-1
по k = tg α по
Марка
стали
не менее
σ
т
σ
в
σ
т
σ
в
Нормализация и отпуск
20ХМЛ
250
450 18 30 30 210 210 56 52
20ГСЛ
300
550 18 30 30 230 250 61 61
ЗОГСЛ
350
600 14 25 30 250 260 65 66
35ХМЛ
400
600 12 20 30 280 260 70 66
35ГЛ
300
550 12 20 30 230 250 61 61
40ГЛ
350
650 12 30 30 250 280 65 70
ЗОХГСЛ
350
600 14 25 30 250 260 65 66
Закалка и отпуск
27ГЛ
450
650 10 20 50 300 280 74 70
35ГЛ
350
600 14 30 50 250 260 65 66
ЗОГСЛ
400
650 14 30 50 280 280 70 70
для углеродистой стали
σ
-1
=0,29σ
в
+ 79; (14.1)
σ
-1
=0,45σ
в
+ 95; (14.2)
k = 0,04σ
в
+ 33; (14.3)
k = 0,17σ
т
+ 4, (14.4)
для легированной стали
σ
-1
= 0,35σ
в
+ 53; (14.5)
σ
-1
=0,49σ
т
+ 79; (14.6)
(при σ
т
> 500 Н/мм
2
)
σ
-1
=0,13σ
т
+ 28; (14.7)
(при σ
т
>500 Н/мм
2
)