|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Критерии работоспособности и расчета деталей машин
К основным критериям работоспособности деталей машин относят прочность, жесткость, износостойкость, к дополнительным - теплостойкость, виброустойчивость и др. Прочность - способность детали воспринимать приложенные нагрузки без разрушения или возникновения пластических деформаций. Чаще всего прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей. Основной метод расчета деталей на прочность - это расчет по допускаемым напряжениям. Согласно этому методу условия прочности при статическом нагружении имеют вид:
и ; или и , ;
где s, t - нормальные и касательные напряжения в опасных сечениях, найденные по одной из гипотез прочности; [s], [t] - допускаемые напряжения при статических нагрузках; ns, nt - действительные (расчетные) коэффициенты запаса прочности; [ns], [nt] - допускаемые (требуемые, заданные или нормативные) коэффициенты запаса прочности для рассчитываемой детали. Расчёты на прочность дают возможность определить размеры и формы деталей, выдерживающих заданную нагрузку, при наименьших затратах материала. Для выбора допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности используют два метода: табличный и дифференциальный. Табличный метод заключается в выборе искомых величин допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности по специальным таблицам, составленным научно-исследовательскими институтами и организациями, проектирующими машины и приведенным в справочной литературе. Дифференциальный метод (применяется реже) заключается в определении искомых величин по формулам, учитывающим различные факторы, влияющие на прочность рассчитываемой детали. Необходимо отметить, что зачастую детали машин имеют сложную форму, работают в различных условиях и не всегда возможно получить точную формулу для их расчета. Поэтому часто при расчете деталей машин применяют различные приближенные и эмпирические формулы, в которые входят поправочные коэффициенты, устанавливаемые из опытов и подтвержденные практикой конструирования и эксплуатации. Жесткость - способность детали сопротивляться изменению формы и размеров под действием приложенных нагрузок. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допускаемых для конкретных условий работы. Иногда решающим является не критерий прочности, а критерий жесткости, т.к. он задает большие размеры деталей. Обычно рассматривают продольную, крутильную и контактную жесткость. Требования к жесткости деталей машин определяют следующие условия: • прочность детали при неустойчивом равновесии, а также при ударных нагрузках; • работоспособность детали совместно с сопряженными деталями; • динамическая устойчивость; • технологические условия; • удовлетворительная работа машины в целом.
Износостойкость - способность детали сохранять необходимые размеры трущихся поверхностей в течение заданного срока службы. Большое количество деталей машин выходит из строя вследствие износа. Следует стремиться назначить размеры деталей с учетом того, чтобы изнашиваемая деталь проработала заданный срок службы. Ограничение срока службы наступает: • из-за потери точности; • снижения КПД; • снижения прочности; • возрастания шума при работе; • полного истирания детали. Изнашивание - процесс разрушения поверхностных слоев при трении, зависящий от величины давления деталей друг на друга, скорости скольжения, коэффициента трения, шероховатости поверхностей и других факторов. Существуют различные виды изнашивания: усталостное, абразивное, коррозионно-механическое и др.
Рис. 1. Виды изнашивания
Механическое изнашивание – срезание и пластическое деформирование микронеровностей при относительном перемещении сопряженных поверхностей, объемное пластическое деформирование, повреждение поверхностей абразивными частицами, повреждение в результате развития усталостных трещин и др. Молекулярно-механическое изнашивание. При больших значениях sн в результате разрушения оксидных пленок и пластического деформирования отдельные участки сопряженных поверхностей вступают в контакт, при котором происходит молекулярное сцепление, называемое схватыванием. При дальнейшем перемещении происходит разрушение «мест соединения». Этот процесс называется заеданием. Опасной формой заедания является задир, когда поверхность повреждается в виде борозд глубиной 100-200 мкм. Коррозионно-механическое изнашивание происходит в результате изнашивания коррозионных пленок под воздействием нормальных сил и сил трения. В результате появляются «вторичные» пленки, которые тоже изнашиваются. Это изнашивание окислительное. Изнашивание возникающее при очень малых относительных перемещениях сопряженных поверхностей, обусловленное деформациями и люфтами называется фреттинг-коррозией. Изнашивание деталей можно уменьшить выбором материалов, путем их химико-термической обработки, другими упрочняющими методами, соблюдением режима смазывания деталей. Теплостойкость - способность деталей нормально работать в заданном температурном режиме в пределах установленного срока службы. Работа большинства машин связана с повышенными режимами или тепловыделением при преодолении сил трения между отдельными деталями. В результате возникает ряд вредных явлений в работающей машине: • уменьшается несущая способность детали вследствие снижения механических характеристик материала при повышении температуры; • уменьшается защитная способность масляного слоя; • изменяются рабочие зазоры в подвижных соединениях; • изменяются свойства трущихся поверхностей; • понижается точность машины
Виброустойчивость - способность конструкции работать в нужном режиме без недопустимых колебаний, близких к области резонансов. Этот критерий обусловливает способность конструкции работать в необходимом диапазоне режимов без недопустимых колебаний и вибраций. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и приводят к усталостному разрушению. Виброустойчивость рассматривает: • вынужденные колебания; • автоколебания (самовозбуждающиеся); • возникновение шума при работе машины.
При расчете по рассмотренным критериям искусство конструктора состоит в том, чтобы найти наиболее рациональный вариант исполнения детали, узла, машины, при котором достигается самый высокий технико-экономический эффект при уже заданных материальных затратах.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.01 сек.) |