ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Критерии работоспособности и расчета деталей машин из "Техническая механика Детали машин " Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Прочность — способность детали сопротивляться разрушению или возникновению пластичных деформаций под действием приложенных к ней нагрузок. Различают разрушение деталей вследствие потери статической прочности или потери сопротивления усталости. Потеря статической прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести для пластичных материалов или предел прочности Tg для хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала, например a i. [c.30] Основы расчета на статическую прочность изучают в курсе Сопротивление материалов . Общие методы расчетов на статическую прочность, а также расчеты на сопротивление усталости и контактную прочность здесь рассматривают в применении к конкретным деталям, уделяя особое внимание выбору расчетных схем и значений коэффициентов запаса прочности или допускаемых напряжений. [c.30] Жесткость — способность деталей сопротивляться упругим деформациям, т. е. изменению их формы и размеров под действием нагрузок. Жесткость наряду с прочностью является o hobihjIM критерием расчета многих деталей (палов передач, станин станков и т. п.). Недостаточная жесткость (чрезмерная упругая деформация), например, вала может сказаться на правильности функционирования и прочности связанных с ним деталей зубчатых передач, подшипников, муфт и др. [c.30] Износостойкость—сопротивление трущихся деталей изнашиванию. Износ приводит к постепенному изменению размеров, формы и состояния поверхности детали вследствие изнашивания, т. е. разрушения ее поверхностного слоя при трении. При этом уменьшается прочность деталей, увеличиваются зазоры в подшипниках, в направляющих, в зубчатых зацеплениях и т. п. Увеличение зазоров вызывает дополнительные динамические нагрузки в соединениях, снижает мощность, КПД, надежность, точность и т. п. Характерным признаком повышенного износа является возрастание шума при работе машины. [c.31] Следует отметить, что из-за износа выходит из строя 80...90% деталей подвижных соединений машин. Это значительно увеличивает стоимость эксплуатации, вызывая необходимость проведения периодических ремонтных работ. Для многих типов машин за весь период их эксплуатации затраты на ремонт и техническое обслуживание в связи с изнашиванием в несколько раз превышают стоимость новой машины. [c.31] По условиям внешнего воздействия на поверхностный слой деталей различают такие виды изнашивания абразивное, коррозионно-механическое, изнашивание при заедании и др. [c.31] Абразивное изнашивание возникает в результате режущего или царапающего действия твердых абразивных частиц — песок, пыль, грязь, продукты изнашивания (срезанные неровности, мелкая стружка, частицы контактирующих поверхностей, отделяющиеся в результате усталостного выкраншва-ния и др.), которые в процессе работы попадают в зону контакта поверхностей трения. При абразивном изнашивании износостойкость растет С увеличением твердости поверхностей. [c.31] Изнашивание при заедании. При больших значениях контактных напряжений (или давлений р) в результате разрушения защитных масляных пле(юк отдельные участки поверхностей трения могут вступать в такой тесный контакт, при котором приходят в действие силы молекулярного сцепления. Это явление называют схватыванием. В результате схватывания происходит вырывание из более мягкой поверхности частиц металла. Последние в виде наростов с более твердой поверхностью, двигаясь, оставляют глубокие борозды на поверхности с меньшей твердостью. Повреждение поверхностей трения в виде борозд называется задиром. Задир — это наиболее опасный вид изнашивания. [c.32] Процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания называется заеданием. Заедание возможно и при достаточной смазке в результате резкого местного повышения температуры в зоне контакта (вызванного работой сил трения) до значения, при котором смазка теряет свои защитные свойства и возникает металлический контакт поверхностей трения. С но-вьппением твердости и уменьшением пластичности растет сопротивление заеданию. [c.32] Повышение износостойкости деталей достигается применением новых износостойких и коррозионно-стойких материалов (например, применение износостойкого сплава ИСЦ-1 увеличивает срок службы деталей в 20 раз по сравнению с традиционными материалами) защитой от абразивного воздействия (уплотнения) применением специальных смазок и присадок к смазочным материалам, позволяющим создать сервовитную пленку на всех трущихся деталях ( эффект безызносности ) применением плазменных износостойких и антикоррозионных покрытий покрытий из алмазной пленки газотермического напыления порошков из твердых сплавов лазерного упрочнения , вибрационного обкатывания (см. 2.5). [c.33] Теплостойкость — способность конструкции сохранять работоспособность в пределах заданных температур в течение заданного срока службы. Перегрев деталей во время работы уменьшае их прочность и жесткость снижает защитную способность масляного слоя, что повышает износ деталей или вызывает их заедание уменьшает зазоры в со-пряжеЕшых деталях, что приводит к заклиниванию и поломке. Для установления температурного состояния конструкции при работе производят тепловые расчеты (например, расчет червячных передач и др.) и при необходимости применяют водяное охлаждение, циркуляционную смазку или вносят другие конструктивные изменения. [c.33] В результате неисправностей машин и их деталеГ возникают нарушения эксплуатационных показателей, вызывающие частичную или полную потерю их работоспособности. Событие, связанное с нарушением работоспособности машины (детали), называется отказом (как правило, невосстанавливаемым). Расчет надежности базируется на статистических данных об отказах машины (детали) при эксплуатации, проведении специальных испытаний и т. п. [c.34] Погрешности приближенных расчетов существен-1Ю снижаются при использовании опыта проектирования и эксплуатации аналогичных конструкций. В результате обобщения предшествующего опыта вырабатывают нормы и рекомендации, например нормы допускаемых напряжений или коэффициентов запаса прочности, рекомендации но выбору материа]юв и пр. Эти нормы и рекомендации в приложении к расчету конкретных деталей приведены в соответ-ствуюнщх главах учебника. Здесь отметим, что неточности расчетов на ирочность компенсируют а основном за счет коэффициентов запаса прочности. [c.35] Применяют два вида расчетов деталей машин проектировочный и проверочный. [c.35] Проверочный расчет — уточненный, выполняю но рабочему чер1ежу сконструированной детали, когда известны ее форма и размеры, концентраторы напряжений и др. Проверочные расчеты выполняют в целях проверки соблюдения условия ст [ст] или или определения допускаемой нагрузки, долговечности, гемпературы, устойчивости, прогибов и пр. [c.36] Оценка прочности по значению допускаемых напряжений [а] удобна, так как на практике для одногипных деталей из данного материала, устоявшейся технологии их изготовления, стабильных условий нагружения разработана система допускаемых напряжений, обобщающая предшествующий опыт эксплуатации машин. [c.36] Главная особенность проектирования — это многовариантность решений для получения оптимальной конструкции, обеспечивающей требуемые характеристики машины при наименьших затратах на ее изготовление и эксплуатацию. При эюм в поисках оптимального варианта конструкции часто приходится выполнять несколько вариантов pa 4eia. Для того чтобы избавить конструктора от выполнения трудоемких расчетов, многофакторного анализа и большого объема графических работ, поиски оптимального варианта удобно выполнять с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ). [c.37] Вернуться к основной статье