Материалы для изготовления упругих элементов

Прочность, надежность и коэффициент запаса упругих элементов.

Температурные напряжения.

Если упругий элемент работает в условиях переменной температуры, то могут возникнуть погрешности вследствие изменения модуля упругости и колебания линейных размеров.

,

где - модуль упругости при известной температуре,

- модуль упругости при температуре,

- температурный коэффициент изменения модуля упругости.

Относительная температурная погрешность упругого элемента при заданной температуре:

,

где - температурное изменение перемещения упругого элемента.

При постоянной жесткости.

Пример.

Материал: сталь 44НХТЮ (44% углерод + никель + хром + титан + алюминий).

.

Если изменение температуры, то тогда при условии постоянной жесткости:

,

, т.е..

Для наших задач.

Изменение температуры также приводит к изменению размеров. В задачах рассматривается изменение основных размеров, обозначаемых за.

Изменение размера, где - размер в направлении рабочего перемещения.

Для наших задач.

Для стали 44НХТЮ.

Увеличение температуры может существенно изменить жесткость. Вследствие повышения температуры возможна потеря устойчивости.

Необходимо использовать компенсаторы, например, термобиметаллические.

При работе упругого элемента его коэффициент запаса можно ввести как отношение, где - состояние, при котором упругий элемент полностью или частично теряет рабочие свойства. Прочностная надежность рассматривает полный отказ, связанный с разрушением упругого элемента или искажением его формы. Метрологическая надежность рассматривает частичный отказ, выход за допуски.

Под величиной не обязательно понимать силовую нагрузку – это некоторый параметр, определяющий состояние системы. берется как удобный параметр, так как он является наиболее информативным. Если это, например, давление, то понятно, что можно увеличить в два раза. С тем же непонятно, что делать.

Если оценивать коэффициент по прочностным характеристикам, то

и дает искаженное представление о возможностях элемента.

Коэффициент запаса более полно и наглядно отражает состояние, показывая, во сколько раз можно увеличить давление. Если был подобран верно, то окажется, что.

Требования к материалам:

- прочность,,;

- сопротивление малым пластическим деформациям (специфическое требование к материалу упругих элементов);

- термостойкость;

- коррозионная стойкость;

- электропроводность (высокая или низкая)

- немагнитный материал либо достаточная магнитная проницаемость;

- требования к технологии изготовления (высокая пластичность);

- свариваемость (сварка или пайка).

Многие свойства противоречивы, необходимо выбрать наиболее подходящий материал, ограничиваться удовлетворением лишь наиболее важных требований.

Используются специальные виды механической и термической обработки.

Литература:

[1] – глава 1, стр.13-22,

[2] – глава 1, пункт 2, стр.23-44.

Рахштадт А.Г. – «Пружинные стали и сплавы», М., Металлургия, 1971.

Широкая номенклатура полуфабрикатов – проволока, ленты, листы.

Дата добавления: 2014-01-06