Допускаемые напряжения и механические свойства материалов

Для определения допускаемых напряжений в машиностроения 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. 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. 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 напряжении 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 sном и tном умножать на коэффициент концентрации ks или kt:

smax = kssном; tmax = kttном;

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

Марка стали Допускаемые напряжения **, МПа
при растяжении [sр] при изгибе [sиз] при кручении [tкр] при срезе [tср] при смятии [sсм]
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
СтЗ 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

* 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).

14. Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей

Марка стали Термообработка* Временное сопротивление sB Предел текучести sT Предел выносливости Допускаемые напряжения **, МПа
при растяженииs-1p при изгибеs-1 при крученииt-1 при растяжении [sp] при изгибе [sиз] при кручении [tкр] при срезе [tср] при смятии [sсм]
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 340 210 125 155 95 110 80 60 145 100 75 80 60 45 65 45 35 165 120
  Ц-В59 400 250 145 180 110 130 90 70 155 115 90 100 65 55 70 50 40 195 135
15 Н 380 230 135 170 100 125 85 65 150 110 85 95 65 50 75 50 40 185 125
  Ц-В59 450 250 160 200 120 145 50 80 175 125 100 110 80 60 85 60 45 210 175
29 Н 420 250 150 190 115 140 115 95 170 120 95 105 70 55 85 60 45 210 175
  Ц-В59 500 300 180 225 135 165 115 90 200 140 110 125 75 55 100 60 45 240 175
25 Н 460 280 170 210 125 150 110 85 180 130 105 110 80 60 90 65 50 220 165
  Ц-В58 550 350 200 250 155 180 130 100 210 160 125 135 95 75 110 80 60 270 195
30 Н 500 300 180 225 135 165 115 90 200 140 110 125 90 70 100 65 55 240 177
  У 600 350 215 270 160 200 140 105 240 175 135 150 105 80 120 85 65 300 210
35 Н 540 320 190 240 145 180 125 95 210 155 120 135 90 70 110 75 55 270 190
  У 650 380 230 290 175 210 150 115 260 185 145 160 110 85 130 90 70 520 220
  В35 1000 650 360 450 270 330 230 180 400 290 220 250 165 135 200 140 110 500 350
40 Н 580 340 210 260 155 190 130 105 230 165 130 140 100 75 115 80 60 280 200
  У 700 400 250 315 190 230 160 125 270 200 155 170 120 95 140 100 80 340 240
  В35 1000 650 360 450 270 340 230 180 400 290 220 250 175 135 200 140 110 500 350
45 Н 610 360 220 375 165 200 140 110 240 175 135 150 105 80 125 85 65 300 210
  У 750 450 270 345 205 240 170 135 290 215 170 185 130 100 145 105 80 360 260
  М35 900 650 325 405 245 300 210 160 360 260 200 230 165 120 185 125 95 450 310
45 В42 1000 700 325 405 245 300 210 160 360 260 200 230 160 120 185 125 95 450 310
  B48 1200 950 430 540 325 400 280 210 480 340 270 300 210 160 240 170 130 600 420
  ТВЧ56 750 450 270 340 205 240 170 135 290 210 170 185 130 100 145 105 80 360 260
50 Н 640 380 230 290 175 210 140 115 250 185 145 160 110 85 125 85 65 310 220
  У 900 700 325 405 245 300 210 160 360 260 200 230 180 120 185 125 95 450 310
20Г Н 460 280 165 205 125 150 100 80 180 130 100 110 80 60 90 65 50 220 160
  В 570 420 205 255 150 195 130 100 230 165 125 145 100 75 115 80 60 290 190
З0Г Н 550 320 200 250 150 180 130 100 210 160 125 135 95 75 110 80 60 270 190
  В 680 560 345 30S 180 230 160 120 270 195 150 170 120 90 140 100 75 340 240
40Г Н 600 360 220 270 160 200 140 110 240 175 135 150 105 80 120 85 65 300 210
  B45 840 590 350 380 230 280 190 150 330 240 190 210 150 115 170 120 95 420 290
50Г Н 660 400 235 295 175 210 150 115 260 185 145 160 110 75 130 90 70 320 220
  В 820 560 300 370 220 270 190 150 330 250 185 250 155 110 165 105 75 419 290
65Г Н 750 440 270 340 200 240 175 135 290 210 170 185 130 100 145 105 80 360 260
  У 900 700 325 405 245 300 210 160 360 260 200 230 160 120 185 125 95 450 310
  М45 1500 1250 530 670 400 500 350 260 600 430 330 380 260 200 300 210 160 760 520

* Условные о 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.

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

Марка стали ГОСТ Термообработка Временное сопротивление sB Предел текучести sT Предел выносливости Допускаемые напряжения, МПа
при растяженииs-1p при изгибеs-1 при кручении t-1 при растяжении [sp] при изгибе [sиз] при кручении [tкр] при срезе [tср] при смятии [sсм]
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 19281-89 - 540 400 215 270 155 1S5 140 110 220 160 135 140 100 80 110 80 65 280 210
20Х 4543-71 Н 600 300 210 260 150 190 135 105 230 165 130 140 100 75 115 85 60 280 200
У 700 500 280 350 200 240 175 140 290 220 175 180 130 100 145 105 80 360 260
М59 850 630 340 420 240 290 210 170 350 145 210 220 155 120 175 125 95 430 320
40Х Н 630 330 250 310 180 200 155 125 240 190 155 150 115 90 120 95 75 300 230
У 800 650 320 400 230 270 200 160 320 250 200 200 150 115 160 115 90 400 300
М39 1100 900 440 550 320 380 280 220 450 340 270 280 200 160 230 165 130 560 420
М48 1300 1100 520 650 380 440 330 260 530 410 320 330 240 190 270 195 150 670 490
45Х Н 650 350 260 320 185 210 160 130 250 195 160 155 115 90 125 95 75 310 240
У 950 750 380 470 270 320 240 190 380 290 230 240 175 135 190 135 105 480 360
М48 1400 1200 560 700 400 480 350 280 570 430 350 360 260 200 290 200 160 720 520
50Х Н 650 350 260 325 185 210 160 130 250 200 160 160 120 90 125 90 70 360 240
М48 1500 1300 600 750 430 500 370 300 600 460 370 370 270 210 300 220 170 750 550
35Г2 Н 630 370 250 315 180 200 155 125 240 190 160 150 115 90 130 95 75 330 230
В, НВ 249 800 650 320 400 230 270 200 160 320 250 200 200 145 115 160 115 90 400 300
40Г2 Н 670 390 270 335 195 220 170 135 260 210 170 165 120 95 130 95 75 330 250
М, НВ З31 1120 950 540 660 380 380 310 270 460 380 330 290 230 190 230 180 150 580 460
45Г2 Н 700 410 280 350 200 230 175 140 270 210 175 175 125 100 140 100 8O 340 260
М, НВ 295 850 700 340 425 245 290 210 170 350 145 210 220 155 120 175 125 95 440 330
33ХС Н 600 300 210 260 150 190 135 105 230 165 130 140 100 75 115 65 60 280 200
М 900 700 360 450 260 300 220 180 360 280 220 230 165 130 180 135 105 450 330
38ХС У 950 750 370 470 280 320 230 185 390 290 230 240 175 140 190 140 110 480 350
18ХГТ Н 700 430 280 350 200 230 175 140 270 210 175 170 125 100 140 100 8O 340 260
Ц-М59 1000 800 400 500 290 330 250 200 400 310 250 250 185 145 200 145 115 490 380
30ХГТ М43 1250 1050 500 620 360 430 310 250 510 390 310 320 230 180 260 185 140 640 460
Ц-М59 1100 800 440 550 320 370 270 220 440 340 270 280 200 160 220 160 125 550 410
20ХГНР М40 1300 1200 520 650 375 450 330 260 540 410 320 340 230 170 270 180 135 680 500
М50 1450 1400 580 725 420 500 360 290 600 450 360 380 270 210 300 215 170 750 540
40ХФА М30 900 750 360 450 260 320 230 180 380 280 220 240 170 130 190 135 105 480 340
М50 1600 1300 640 800 480 550 410 320 660 500 400 410 310 240 330 240 195 820 610
30ХМ М 950 750 380 475 230 320 240 190 390 300 240 240 155 115 190 125 90 480 360
35ХМ М, НВ270 1000 850 400 500 290 340 250 200 410 310 250 260 185 145 200 130 95 520 380
М50 1600 1400 640 800 480 550 410 320 660 500 400 420 310 240 330 250 200 820 610
40ХН Н 780 460 310 390 225 260 195 160 310 240 195 190 140 110 155 115 90 390 290
М43 1300 1000 480 600 345 410 310 240 490 370 300 310 220 170 250 175 135 620 460
12ХН2 М 800 600 320 400 230 270 200 160 320 250 200 200 145 115 160 115 90 400 300
Ц-М59 800 600 320 400 230 270 200 160 320 250 200 200 145 115 160 115 90 400 300
12ХНЗА У 950 700 380 470 270 320 240 190 380 280 230 240 175 140 190 140 110 480 300
ТВЧ59 1000 850 400 500 300 Э40 260 200 410 310 250 250 190 150 200 150 120 510 380
20Х2Н4А ТВЧ59 680 450 270 340 200 230 170 135 270 210 170 170 125 100 140 100 80 340 260
Ц-М59 1100 850 440 550 320 370 270 220 440 340 270 280 200 160 220 160 125 550 410
М 1300 1100 520 650 375 440 330 260 530 400 320 330 240 190 260 190 150 660 500
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 1100 850 440 550 320 370 270 220 440 340 270 280 200 160 220 160 125 550 410
М46 1500 1300 600 750 430 510 380 300 620 470 380 390 270 210 310 220 170 760 570
38Х210 М 800 700 320 400 230 280 200 160 330 250 200 200 150 115 170 120 95 410 300
М 900 750 360 450 260 310 240 190 370 290 240 230 170 135 185 140 110 460 360
50ХФА 14959-79 М 1300 1100 520 650 340 440 330 260 540 400 320 340 220 170 260 180 135 660 500
М46 1500 1300 600 750 360 520 380 300 620 470 380 390 240 180 310 200 145 770 570
60С2 М, НВ 269 1300 1200 520 650 340 440 330 260 540 400 320 340 230 170 260 180 135 670 500
60С2А М, НВ 269 1600 1400 640 800 465 550 400 320 660 500 400 410 300 230 330 240 185 820 600
ШХ15 801-78 О 600 380 240 300 180 200 150 120 240 180 150 150 110 90 120 90 75 300 220
М62 2200 1700 460 660 330 740 350 230 890 480 330 550 250 165 440 200 130 1100 520

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

Марка стали ГОСТ Термообработка Временное сопротивлениеsB Предел текучестиsT Предел выносливости Допускаемые напряжения, МПа
при растяженииs-1p при изгибеs-1 при крученииt-1 при растяжении [sp] при изгибе [sиз] при кручении [tкр] при срезе [tср] при смятии [sсм]
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 471 255 135 190 115 100 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


Вернуться наверх