Дорошенко П.А. Технология производства судовых энергетических установок. Страница 294

Увеличение выносливости в результате обкатывания объясняется остаточными сжимающими напряжениями и наклепом (деформационным упрочнением) вследствие пластического деформирования роликами ыатериала поверхностного слоя вала. Остаточные сжимающие напряжения суммируются с напряжениями от внешней нагрузки, при этом растет среднее напряжение цикла, что благоприятно отражается на циклической прочности. Наличие остаточных напряжений не только препятствует возникновению усталостных трещин, но и замедляет их рост в случае появления. Этим объясняется стремление получить при обкатывании гребных валов упрочненный слой большой толщины — 10 мм и даже более.

Уменьшение высоты микронеровностей поверхности в 2—5 раз, происходящее при обкатывании, снижает концентрацию напряжений от следов обтачивания, что также создает упрочняющий эффект. Однако этот эффект при изготовлении гребных валов часто не используется, поскольку, как правило, для получения точности размера обкатанную поверхность обтачивают со снятием припуска 0,5—1,0 мм на диаметр. Обтачивание бывает необходимо иногда в связи с искривлением конца вала после фрезерования шпоночного паза в упрочненом вале.

Обкатьюание вдвое повышает предел выносливости валов в прессовом соединении. В области ограниченной выносливости, как видно из рис. 6.15, увеличение усталостной долговечности, измеряемой числом циклов нагружения N до поломки, зависит от амплитуды а переменных рабочих напряжений. При напряжениях чуть больше предела выносливости (а_і)упр обкатанных валов долговечность увеличивается более чем в 20 раз. При больших амплитудах напряжений изгиба, близких к пределу текучести, упрочняющий эффект обкатывания заметен меньше. При реальном нагрузочном спектре гребного вала, основную долю которого составляют переменные напряжения, меньшие предела выносливости, усталостная долговечность увеличивается многократно.