Местные напряжения и их снижение

Усталостные трещины зарождаются в зонах концентрации напряжений. Напряжения, в этих зонах, в отличие от номинальных, называют местными. С ними связано также статическое разрушение деталей из хрупких материалов.

Концентрация напряжений может быть вызвана резким изменением формы деталей, прессовыми посадками, местным приложением нагрузки, неоднородностью материала и другими причинами.

Влияние формы детали связано с тем, что перерезанные волокна в местах галтелей, засверловок, отверстий, шпоночных пазов, шлицев, впадин зубьев н резьб, подрезов, острых углов и т. д. передают свою нагрузку соседним волокнам.

Влияние прессовых посадок обусловлено изменением конфигурации охватываемой детали (вала) в месте посадки, пиками давлений у кромок охватывающей детали (ступицы), растягивающими напряжениями за кромками, фретинг-коррозией с проскальзыванием кромок ступицы при изгибе вала.

Концентрация нагрузки вызывается погрешностями изготовления и упругими деформациями деталей, неравномерным износом и другими причинами.

При растяжении она имеет место в резьбовых, болтовых и заклепочных, а также в сварных соёдинениях деталей. При изгибе концентрация нагрузок наблюдается в зацеплениях зубчатых колес в связи с кромочным контактом зубьев при перекосах, в зонах контакта изогнутого вала с кромками подшипников скольжения, в зонах контакта изогнутых валиков пластинчатых цепей с кромками втулок. Концентрация нагрузки при сжатии встречается в подшипниках качения и опорно-поворотных устройствах кранов, в контакте колес, катков, роликов, бегунков и других опорных элементов, в зацеплениях зубчатых и червячных. передач и т.д.

Концентрация напряжений, обусловленная неоднородностью материала, имеет место в сварных соединениях (сварочные дефекты, литейная структура шва, изменение структуры металла в околошовной зоне, выгорание углерода и легирующих элементов и т. д.), а также на границах закаленной и незакаленной зон.