Циклы изменения нагружения

,- максимальное и минимальное напряжение цикла,

- среднее напряжение цикла,

- амплитуда цикла,

- коэффициент асимметрии цикла.

Симметричный цикл нагружения – наблюдается в сечении вала работающей передачи.

; ;

Отнулевой или пульсирующий цикл – наблюдается при изгибе зуба в работающей зубчатой передаче.

; ; ;

Условно-постоянная нагрузка – вращающий момент на валу передачи.

; ;

Предел выносливости.

Периодическое изменение нагрузки значительно влияет на прочность материала, т.е. разрушение может произойти не от предельных нагрузок, а от усталостного разрушения.

Усталость материала – это его разрушение при многократном действии переменных нагружений.

Выносливость – это способность материала сопротивляться разрушению при действии переменных нагружений.

Предел выносливости – это максимальное предельное переменное напряжение, при котором материал не разрушается при любом числе циклов нагружения N.

- предел выносливости при симметричном цикле нагружения.

- предел выносливости при отнулевом или пульсирующим цикле нагружения

- предел выносливости при постоянном цикле нагружения.

N₀ – базовое число циклов нагружения, показывающее что дальнейшее испытание проводить нецелесообразно!

N₀=10⁸ – для цветных металлов;

N₀=10⁷ – для чёрных металлов.

Факторы, влияющие на предел выносливости, будут рассмотрены позже (проверочный расчет валов).

б) Жесткость.

В ряде случаев жесткость - основной критерий работоспособности детали.

В расчетах на жесткость сравнивают либо перемещения DL, либо прогиб y,либо угол j,обусловленные деформациями, с предельно допускаемыми значениями:

DL £ [DL], y £ [y], j £ [j].

в) Износостойкость.

Многие детали выходят из строя вследствие износа, т.е. уменьшения размеров и изменения формы поверхности за счет трения.

кривая износа

I – приработка, II – установившийся износ III – катастрофический износ

В результате износа снижается КПД, точность сопряжения деталей, надежность и экономичность машин. Износ деталей значительно повышает стоимость эксплуатации машин в связи с необходимостью их периодического ремонта.

.

В отдельных случаях стоимость ремонта в период эксплуатации может превышать стоимость изделия в несколько раз.

г) Теплостойкость.

Нагрев деталей свыше допускаемых пределов может вызвать недопустимые последствия для нормальной эксплуатации.

Вследствие нагрева возможно:

– появление остаточной деформации;

– понижение защищающих свойств масляных пленок;

– заклинивание сопрягаемых подвижных деталей.

При расчетах на теплостойкость сопоставляют расчетную Т_р температуру с допускаемой [T]:

.

д) Виброустойчивость.

Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения, приводящие к усталостному разрушению деталей. Особенно опасными являются резонансные колебания, когда собственная частота f_С совпадает или близка к частоте f_В вынужденных колебаний. Поэтому расчет на вибростойкость ведут по условию несовпадения частот собственных и вынужденных колебаний:

f_С ¹ f_В.

Если деталь удовлетворяет всем перечисленным критериям работоспособности, то далее необходимо проверить выполнение следующего требования, предъявляемого к ее конструкции - надежность.

II. Надежность - это способность конструкции выполнять заданные функции в течение заданного времени или заданной наработки, сохраняя эксплуатационные показатели в нормативных пределах.

Надежность является сложным свойством, которое состоит из сочетания: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Одним из основных показателей надежности является вероятность безотказной работы в течение заданного периода времени.

,

где - вероятность безотказной работы всей системы;

- вероятность безотказной работы -го элемента.

Зависимость показывает, что с увеличением элементов вероятность безотказной работы системы снижается. Для повышения надежности системы используют несколько приемов.

Повышение надежности на стадии проектирования может достигаться:

- применением более коротких кинематических цепей (меньшего числа изделий);

- применением дублирующих (параллельных) систем, т.е. в цепь добавляется параллельная система, которая включится при отказе штатной системы.

III. Экономичность - комплекс мероприятий, направленных на создание работоспособных надежных конструкций при минимальных затратах.

Экономичность определяется стоимостью материала, затратами на производство и эксплуатацию.

В настоящее время экономичность может достигаться за счет применения новых материалов и технологий.

Дата добавления: 2014-01-07