Напряжения пои контакте деталей машин

В учебной литературе, в частности по деталям машин, обычно приводят формулу для максимального контактного давления, возникающего в центре (или по средней линии) площадки контакта, и без всяких оговорок и пояснений называют эту величину контактным напряжением. [c.186]

Изнашивание является одним из видов поверхностного деформирования и разрушения материалов, осуществляемых в условиях сложной схемы напряженного состояния. Даже при очень малых нормальных нагружениях деформация единичного контакта носит упругопластический или пластический характер. Приложение сдвигающих сил при относительном перемещении контактируемых поверхностей создает облегченные условия к пластическому оттеснению материала, нарушению сплошности адсорбированных пленок окислов и, при благоприятных условиях взаимодействия, к образованию металлических связей. Даже при ничтожно малых скоростях скольжения, когда влиянием элементов температурного поля можно пренебречь, величина остаточного оттеснения материала существенно зависит от характера движения. По этому при разработке методики и создании установок для проведения лабораторных испытаний необходимо стремиться к тому, чтобы характер движения элементов пары трения и условия взаимодействия контактирующих неровностей соответствовали или приближались к реальным условиям работы соответствующих деталей машин и механизмов. [c.229]

Когда две поверхности находятся в условиях контакта качения, процесс износа совершенно отличается от только что описанного процесса износа при скольжении, хотя недавние исследования износа при скольжении и привели к созданию теории износа при скольжении, называемой теорией расслоения [13, в соответствии с которой механизм износа очень схож с описываемым здесь механизмом износа при качении. В результате контакта при качении возникают напряжения, причем максимальное касательное напряжение возникает в материале на небольшой глубине, немного ниже поверхности контакта (см., например, [14, стр 3891). По мере движения зоны контакта качения относительно некоторой точки касательное напряжение вблизи поверхности меняется от нуля до максимального значения, а затем опять до нуля. Таким образом, возникает поле циклических напряжений. Представленный в гл. 7—9 материал указывает, что в полезных условиях может произойти усталостное разрушение путем зарождения трещины вблизи поверхности, которая при повторном циклическом нагружении растет и в конечном счете может выйти на поверхность, в результате чего от поверхности может отколоться макрочастица и образуется язвочка износа. Такое явление, называемое усталостным разрушением поверхности, представляет собой характерный вид разрушения подшипников качения, зубчатых передач, кулачков и других деталей машин, в которых имеются контактирующие в условиях качения поверхности. Испытания, проведенные производителями подшипников, показали, что долговечность N (в циклах) приближенно определяется выражением [c.583]

Если выделить элемент (рис. 5.1) с площадкой фактического контакта в виде одной из граней этого элемента, то все его грани будут находиться под сжимающими напряжениями, поскольку под действием приложенной нормальной нагрузки по оси х элемент должен увеличиться в направлении осей и г, но этому препятствует окружающий материал. На площадке контакта действует сила трения, и элемент поэтому находится под действием не только нормальных, но и касательных напряжений. Такое напряженное состояние способствует пластическому течению материала. Действительно, исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после изнашивания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому деформированию. Даже хром при трении затекает в каналы пористо-хромового покрытия. [c.96]

Расчет на контактную жесткость деталей машин с начальным контактом в точке (например, в шарикоподшипниках) или по линии (например, в роликовых подшипниках, зубчатых и фрикционных передачах) производят по формулам теории контактных напряжений и деформаций. [c.12]

Контактные деформации и напряжения при статических нагрузках. Характер сопряжения некоторых деталей машин отличается тем, что передаваемые ими по ограниченной (малой) поверхности нагрузки вызывают в зоне контакта высокие контактные напряжения (зубчатые и фрикционные колеса, подшипники качения и др.). Теоретически контакт колец и тел качения шарикоподшипников до нагружения является точечным, а для зубчатых колес и роликоподшипников — линейным. Под нагрузкой характер сопряжения отличается от указанного — контакт осуществляется по ограниченным поверхностям. [c.37]

Работоспособность многих деталей машин ограничивается из-за недостаточной прочности рабочих поверхностей, по которым происходит контакт двух деталей. Под действием нагрузок, прижимающих эти детали, возникают местные нанряжения и деформации, называемые контактными. Они возникают при малых размерах площадки касания по сравнению с размерами деталей (сжатие двух шаров, шара и плоскости, двух цилиндров). Когда размеры площадки касания сравнительно велики, то принято называть напряжения, возникающие на этих площадках, напряжением сжатия или у дел ь-н ы м давлением. [c.21]

При проектировании тип и размер рельса для мостовых кранов и тележек выбирают в зависимости от Л/, ах (табл. 7.4). Дальнейший расчет ходового колеса ведут на нормальные контактные напряжения, определяемые по формуле Герца, известной читателю из курса деталей машин. При расчетах следует иметь в виду различные виды контакта колеса с рельсом (рис. 7.5). [c.126]

Наиболее простой метод унификации деталей и агрегатов общемашиностроительного назначения заключается в замене группы близких по конструкции и размерам типов одним оптимальным типоразмером, использование которого не связано с существенными трудностями в какой-либо сфере применения. Этот метод широко используют для деталей и узлов машин с ограниченным числом параметров, определяющих их конструкцию (шайбы, винты, болты, гайки, уплотнения, муфты и т.д.). В других случаях требуется более сложный предварительный анализ конструкций и параметров унифицируемых объектов, оценка качества их функционирования и проведение расчетно-конструкторских работ. При этом большое внимание следует уделять влиянию конструктивных элементов на эксплуатационные качества унифицируемых деталей и агрегатов. Например, необходимо уменьшать концентрацию напряжений, особенно в местах контакта деталей, проводить оптимизацию формы деталей и предусматривать плавные переходы от одной поверхности детали к другой. В качестве примера на рис. 14.4 показано, что предельная амплитуда цикла напряжений ответственных болтов 1 при широкой проточке на 36% больше, чем у болтов 3, не имеющих такой проточки (а — угол сбега резьбы). [c.306]

Таким образом, раскрытие закономерностей любого вида изнашивания при ударе неизбежно связано с необходимостью учета сложных взаимосвязанных процессов, происходящих при ударе упругопластической деформации, высокоскоростного нагрева и охлаждения, фазовых и структурных превращений, упрочнения и разупрочнения, развития усталостных явлений и др. Ударные нагрузки нарастают и снижаются в очень короткий промежуток времени (тысячные доли секунды) и порождают волны напряжений, которые исходят из зоны контакта. При многократных соударениях деталей в процессе эксплуатации современных машин, различных аппаратов и приборов возможно возникновение в одной детали одновременно упругих и пластических волн растяжения и сжатия. По-видимому, сложность явлений, сопровождающих соударение поверхностей, и связанное с этим принятие различных упрощающих предположений, отклонение реальных механических свойств от их абстрактных механических моделей служат причиной несогласованности результатов теоретических и экспериментальных исследований удара. Структура и механические свойства одного и того же металла существенно различаются при динамическом и статическом нагружении [22]. [c.22]

Эти стали оцениваются не только по механическим свойствам при 20° С (как и стали общего назначения), но и по ряду других свойств как механических (при низких и высоких температурах), так и физических и химических и ряду технологических качеств. Это вызвано тем, что такие стали необходимы в отдельных отраслях техники для эксплуатации в строго определенных условиях, например при очень высоких напряжениях, на холоду или при нагреве, часто значительном, в условиях износа при динамических и гидроабразивных нагрузках или для специального назначения в машинах и приборах для пружин, контактов и т. п. в электротехнической, радиотехнической промышленности, а также для деталей, которые должны получать при резании поверхность повышенной чистоты. [c.398]

Источником помех являются искрящие щетки на электрических машинах и искрящие контакты аппаратуры управления и сигнализации. Помехи изловчаются во все стороны. Наиболее значительная часть помех направляется вдоль кабелей, присоединенных к искрящим контактам. Мероприятиями по борьбе с помехами являются экранировка источников помех, преграждение возможности распространения помех вдоль проводов и создание обходных путей для помех установкой заземленных конденсаторов. Излучение помех дверными контактами и прочими искрящими контактами электрооборудования, установленного на этажных площадках, в кабине, на кабине и в шахте лифта, может быть устранено экранировкой этих контактов металлическими оболочками, которые являются деталями их конструкции. Излучение помех проводами, присоединенными к этим контактам, устраняется применением кабелей с металлической оболочкой или прокладкой проводов в металлических трубах или металлорукавах. Выход помех в общую электрическую сеть здания можно предотвратить установкой фильтра на вводе фидера, питающего лифтовую установку. Фильтр снижает напряжение помех до установленной нормами величины. [c.252]

Электрохимической коррозии подвергаются различные металлические детали кузова, рамы, подвески. Отдельные участки поверхностей указанных деталей почти всегда содержат загрязнения различными примесями, обладающими иными потенциалами, чем основной металл. По этой причине под действием электролита на металл деталей образуются микрогальванические элементы (пары). Возникновение микроэлементов может быть не только по причине загрязнения примесями, но и наличия деформированных и наиболее напряженных участков металла, электродный потенциал которых отличается от потенциала нормальных зерен металла. Зерна металла являются анодами, а различные загрязнения и примеси или химически и физически неоднородные участки металла детали катодами. Как и в обычных гальванических элементах, анод растворяется, а на катоде протекают процессы, сохраняющие его целостность. Микрогальванические элементы отличаются от обычных в основном малой величиной площадей анода и катода и тем, что электрический контакт между электродами осуществляется непосредственно через металл. Благодаря действию множества микро-гальванических элементов и происходит электрохимическая коррозия, вызывающая разрушение металлических поверхностей деталей и узлов машин. [c.138]

Привариваемые к колпачкам концы проволок с помощью перемещающихся прижимов из бухт 5 (фиг. 48) автоматически подаются к колпачкам и прижимают колпачки к П-образному электроду 2. При определенном давлении концов проволок на колпачки П-об-разный электрод перемещается вниз и своим перемещением замыкает нормально открытые контакты 10 и обеспечивает подачу напряжения на катушку контактора 9. Последний, срабатывая, замыкает свои нормально открытые и размыкает нормально закрытые контакты При положении контактов контактора, указанном на фиг. 48, происходит зарядка конденсаторов 8 до заданного потенциала. При замыкании нормально разомкнутых контактов контактора происходит разряд конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора 6. Тогда в его вторичной обмотке, замкнутой через зажимы 1, два конца привариваемых проволок, два колпачка 3 и П-образный электрод, проходит импульс сварочного тока, нагревающий место стыка свариваемых деталей (путь сварочного тока показан на рисунке штриховой линией 7). При соответствующем давлении концов проволок на колпачки и П-образный электрод происходят включение сварочного тока и сварка. После этого зажимы 4 перемещаются по проволоке на длину 30 мм и на расстоянии 1,5—2,5 мм от зажимов производится обрезка проволок, съем колпачков с электродов и удаление сваренных деталей из машины. На этом операция сварки заканчивается. Следующая операция повторяется в таком же порядке. [c.126]

Следует иметь в виду, что всякий нагрев стержней и вообще любых деталей в губках стыковой машины происходит под действием почти постоянного по величине напряжения холостого хода. Сила же тока нагрева по мере увеличения удельного сопротивления металла падает. Если идет не просто нагрев, а сварка стержней, то температура нагрева контакта Т и самих стержней в сумме получает своеобразное изменение действующая и измеряемая в плоскости контакта температура (7 = Гк 4 То) растет приблизительно пропорционально половинной степени времени включения тока. [c.120]

В зубчатых и червячных передачах, в шариковых и роликовых подшипш1ках, в кулачковых и во многих других механизмах и узлах машин передача сил от одной детали к другой осуществляется путем непосредственного контакта этих деталей. Прн этом в контактирующих деталях возникают местные деформации и напряжения, называемые контактными. Несмотря на то что в большинстве случаев контактные напряжения, возникающие в деталях машин, весьма высоки (зачастую значительно выше предела текучести материала деталей), они не влияют на общую прочность деталей. Это объясняется тем, что контактные напряжения и деформации имеют резко выраженный местный характер, быстро уменьшаясь по мере удаления от зоны контакта. [c.308]

Рассмотрим напряженное состояние элемента твердого тела (рис. 4.3) на площадке фактического контакта в виде одной из граней этого элемента. Все грани элемента будут находиться под сжимающими напряжениями, поскольку под действием приложенной нормальной нагрузки по оси X элемент должен увеличиваться в направлении осей К и Z, но этому препятствует окружающий материал. На площадке контакта действует сила трения, поэтому элемент находится под действием не только нормальных О,, но и касательных напряжений, например а,. Такое напряженное состояние сгюсобствует пластическому течению материала. Исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после их испытания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому деформированию. Активным слоем или активным объемом называют слой (объем), который примыкает к контактирующей поверхности элемента (детали) пары трения и в котором могут происходить различные физико-химические изменения, инициированные трением. [c.84]

Научной основой теории расчета зубчатых и червячных передач и подшипников качения должна служить контактно-гидродинамическая теория смазки, зародившаяся в СССР. Работы в области этой теории позволили объяснить и численно обосновать ряд важнейших явлений контактной проч-ности деталей машин. Показано существенное повышение контактной прочности oпepeн aющиx поверхностей по сравнению с отстающими при качении со скольжением, связанное с резким изменением напряженного состояния в тонких поверхностных слоях от изменения направления сил трения в связи с пикой у эпюры давлений на выходе из контакта. Установлено численное значение (достигающее 1,5—2) коэффициента повышения несущей способности косозубых передач при значительном перепаде твердости шестерен и колес вследствие повышения контактной прочности опережающих поверхностей головок зубьев. [c.68]

Во время пластического деформирования дополнительного металла имеет место относительное скольжение проволоки по поверхности высаженной канавки, в результате чего контакти-руемые металлы сближаются на очень близкое расстояние. При высоком давлении и температуре происходит сварка, приводящая к увеличению первоначального размера детали 4 до ь Таким образом, в основе этого способа восстановления деталей машин с введением дополнительного металла лежит соединение металлов, основанное на сварке металлов под давлением. Высокое качество сварных соединений при сварке в пластическом состоянии объясняется тем, что при этом способе отсутствуют дефекты, вызываемые переходом металла из твердой фазы в жидкую и обратно пережог, усадочные напряжения и раковины, газовые поры, рыхлость и кристаллические трешины. [c.184]

На прочность деталей машин существенно влияют касательные напряжения в семействах площадок, нормальных к главным. На рис. 2.17, б показано распределение касательных напряжений т (в долях от максимального давления / о на площадке контакта) по глубине z от поверхности (в долях от полуширины Ь). Как видно, касательное напряжение достигает наибольшего по модулю значения tmaxj равного полуразности главных напряжений и в точке на оси z, расстояние от которой до поверхности равно 0,786Ь [c.179]

Обработка отверстий деформирующими протяжками в деталях машин получает в последнее время все большее распространение в связи с применением для изготовления рабочих элементов протяжек металлокерамических твердых сплавов, обладаюш,их высокой износостойкостью, В процессе деформирующего протягивания могут осуществляться как малые (поверхностные), так и большие (сквозные) пластические деформации, при которых диаметр отверстия увеличивается на 10—20%. В последнем случае пластические деформации распространяются на всю толщину стенки детали и изменяют наряду с диаметром отверстия длину детали и ее наружный диаметр. Указанные деформации определяют лишь изменение размеров детали. В зоне контакта деформирующего инструмента с обраба тьшаемым металлом, кроме названных, возникают дополнительные сдвиговые деформации, величина которых может исчисляться сотнями процентов. Именно эти деформации формируют поверхностный слой, который определяет качество обработанной поверхности (шероховатость, упрочнение, остаточные напряжения, износостойкость, обрабатываемость и т. д.). При значительных деформациях могут возникнуть нарушения сплошности, надрывы, разрушения и другие явления, нежелательные с точки зрения прочности и износостойкости деталей. В связи с этим нужно иметь сведения о влиянии различных факторов режима деформирующего протягивания на качество поверхностного слоя обработанных деталей. Систематизированных сведений по этим вопросам почти нет. [c.3]

Очевидно, что в условиях более высоких нагрузок на маятник или более остро11 опоры с меньшей площадью контакта, например шероховатого стеклянного шарика как в опытах Венстрем, основной причиной затухания окажется поверхностное деформирование или разрушение металла и определяющей величиной станет твердость Н тл. ее понижение под влиянием адсорбции или заряжения поверхности при образовании двойного слоя ионов. По аналогии с этим обстоятельством следует указать, что из адсорбционного эффекта понижения поверхностной прочности металлов сразу же следует повышение износа при трении под влиянием поверхностно-активной среды (смазки) в условиях высоких местных давлений, т. е. значительных касательных напряжений, возникающих в поверхностном слое [99]. Такое повышение износа является не вредным, а практически полезным эффектом и используется на практике для ускорения приработки (обкатки деталей машин и механизмов) и для быстрой ликвидации местных повреждений поверхностей трения, всегда вызывающих высокие местные давления (аварийная смазка). После сглаживания поверхностей в результате износа площадь истинного контакта резко возрастает, а вместе с тем убывают нормальные и касательные напряжения в поверхностных слоях. В этих условиях действие поверхностно-активной среды на внешних поверхностях проявляется как обычное смазочное действие, понижающее силу трения и износ сопряженных поверхностей. [c.200]

Как известно, поверхность трения деталей машин неоднородна по своему составу и, следовательно, сопротивлению изнашиванию. Более твердые включения (например карбиды или окислы) шаржируют поверхность контртела. Поэтому целесообразно, воспользовавшись таблицами статистических данных и классами износостойкости, оценить возможную интенсивность изнашивания проектируемого механизма. При этом приходится учитывать, что даже в состоянии покоя, когда механизм не эксплуатируется, отдельные неровности являются вибровозбудителями, имеющими частоты собственных колебаний 70...90 кГц. Фактическая площадь контакта увеличивается во времени почти в 1,5 раза за сутки по сравнению с первой секундой контактирования. Происходит релаксация напряжений. В результате возникают погрешности геометрии контакта и положения контактирующих элементов механизма. Это изменяет характер нагруженности. В отдельных точках контакта может иметь место локальное нарушение совместимости вследствие фрикционного разофева или превышения нафузкой критических значений для материала элементов пары трения или смазочного материала. Его следствием является возникновение деформационных процессов, включая пе-редеформирование поверхностного слоя материала и даже локальное схватывание на отдельных участках поверхности. [c.524]

Работоспособность фрикционных, зубчатых и чер-вяных передач, подшипников качения и многих других узлов и механизмов машин определяется прочностью рабочих поверхностей деталей, или, как принято говорить, контактной прочностью. В этом случае разрушение рабочих поверхностей деталей вызывается действием контактных напряжений Он. Контактными называют напряжения, возникающие в месте контакта двух деталей, когда размеры площадки контакта малы по сравнению [c.26]

Углубление оценки контактной напряженности путем распространения соответствующих решений для дуги контакта большой протяженности и исследования кольцевых напряжений растян<ения по контуру площадки контакта позволило существенно уточнить расчет деталей на контактную прочность. Использование относительно больших толщин в деталях крупногабаритных машин потребовало анализа объемных напряженных состояний как на основе отдельных аналитических решений, особенно для концентрации, так и путем использования объемного оптического метода. При этом были получены практически важные решения о напрян ениях в статорных и роторных узлах турбин предельной мощности, в роторах турбогенераторов, деталях мощных штамповочных прессов и прокатных станов. [c.40]

При обнаружении увеличения сопротивления вторичного контура более чем на 25% по сравнению с его начальным сопротивлением при том же температурном состоянии и.змеряется омическое сопротивление отдельных контактов, выявляются контакты с резко повышенным сопротивлением и принимаются необходимые меры к восстановлению начального со1]ротнвления этих контактов. Контактные поверхности деталей вторичного контура (свечей, хоботов), взаиморасположение которых по условиям работы приходится часто менять, должны перед перестановкой тщательно очищаться от загрязнений. Потребляемый машиной ток и мощность при одном и том же подводимом к машине напряжении и внешнем сопротивлении измеряются не реже 1 раза в месяц. [c.25]

Степень анизотропности такого тела зависит от назначения машины, ее конструкции, технологии изготовления конструктивных и подготовки неконструктивных элементов. Для простых машин и орудий, не имеющих внутренних взаимоперемещений конструктивных элементов (например, борона, культиватор), степень анизотропности низкая, так как неравномерны развитие поверхностей соприкосновения деталей рабочих органов с обрабатываемым телом по разным направлениям, испытываемые при этом нагрузки, а также развитие всех поверхностей соприкосновения машин с внешней средой при работе, транспортировке, хранении. Однако уже в простых машинах, механизмах и орудиях эти места контакта с внешней средой могут считаться местами концентрации нагрузок и напряжений от указанного выше комплекса воздействий. [c.235]

Поскольку при ПМО заготовка и плазмотрон включены в электрическую цепь источника питания, одним из важных вопросов модернизации станка является создание системы подвода напряжения к обрабатываемой заготовке и защиты от воздействия электрического тока механизмов станка. Для создания электрической цепи, включающей вращающуюся или перемещающуюся заготовку, станок должен быть снабжен токосъемным устройством. Токосъемное устройство содержит графитовые или металлографитовые щетки, которые должны скользить по хорошо обработанной поверхности одной из деталей станка, имеющей плотный контакт с заготовкой. Это могут быть планшайба или патрон станка, шпиндель или его хвостовая часть, выступающая за пределы корпуса передней бабки станка. Токосъемник аналогичен щеточным устройствам электрических машин, к нему предъявляются те же требования — минималь- [c.174]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...