Характеристика критериев работоспособности

Жесткость – способность детали сопротивляться изменению формы и размеров под нагрузкой. Роль этого критерия работоспособности возрастает в связи с тем, что прочностные характеристики материалов (например, сталей) постоянно улучшаются, что позволяет уменьшить размеры деталей, а упругие характеристики (модуль упругости) при этом не изменяются.

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию. Под изнашиванием понимают процесс разрушения и отделения вследствие трения материала с поверхности твердого тела, проявляющийся в постепенном изменении размеров или формы.

Износостойкость зависит от физико-механических свойств материала, термообработки и шероховатости поверхностей, от значений давлений или контактных напряжений, скорости скольжения, наличия смазочного материала, режима работы и т.д.

Износ - результат изнашивания. Износ изменяет характер сопряжения, увеличивает зазоры в подвижных соединениях, вызывает шум, уменьшает толщину покрытия, снижает прочность деталей. Износ можно уменьшить, если разделить трущиеся детали смазочным материалом. Масло в зону взаимодействия подают под давлением.

Теплостойкость – способность конструкции работать в пределах заданных температур в течение заданного срока службы.

Нагрев деталей в процессе работы машины приводит к:

· Снижению механических характеристик материала и к появлению пластических деформаций – ползучести.

· Уменьшению зазоров в подвижных сопряжениях деталей и, как следствие, схватыванию, заеданию, заклиниванию.

· Снижению вязкости масла и несущей способности масляных пленок. С повышением температуры вязкость минеральных нефтяных масел снижается по кубической параболе – очень резко.

· Виброустойчивость – способность конструкции работать в диапазоне режимов, достаточно далеких от области резонанса.
Вибрации снижают качество работы машин, увеличивают шум, вызывают дополнительные напряжения в деталях.

Для изготовления деталей применяют металлы и неметаллические материалы.

Все металлы и сплавы делятся на:

· - черные (сталь, чугун);

· - цветные (бронза, латунь, легкие сплавы – «алюминиевые и магниевые»).

К неметаллическим материалам относятся:

· - пластмассы (текстолит, волокнист, древесно-слоистые пластики);

· - минералокерамические материалы – резина, графит.

При выборе материала необходимо учитывать:

· - габаритные размеры;

· - конфигурацию и массу детали;

· - стоимость и дефицитность материала;

· - соответствие свойств материала критерию работоспособности детали;

· - соответствие свойств материала, техническому процессу обработки (сварка, резание и т.д.).

Выбор материалов как при конструировании деталей в различных узлах
трения, так и при последующем повышении их долговечности при ремонте
представляет собой трудную задачу, несмотря на то, что практика располагает
здесь большим опытом. Такой выбор зависит от назначения и конструкции уз-
лов, условий работы деталей, технологии производства, условий эксплуата-
ции, от требований к долговечности и прочности деталей, сроку их службы и
надежности при учете стоимости материала и его дефицитности, затрат на из-
готовление и последующий ремонт из данного материала и эксплуатационных
расходов.

47. Растяжение, сжатие, сдвиг. Напряжение и деформации. Расчеты на прочность.

Деформация растяжения — вид деформации, при которой нагрузка прикладывается продольно от тела, то есть соосно или параллельно точкам крепления тела.

Деформация растяжения является одним из основных лабораторных исследований физических свойств материалов. В ходе приложения растягивающих напряжений определяются величины, при которых материал способен:

1. воспринимать нагрузки с дальнейшим восстановлением первоначального состояния (упругая деформация)
2. воспринимать нагрузки без восстановления первоначального состояния (пластическая деформация)
3. разрушаться на пределе прочности

Данные испытания являются главными для всех тросов и веревок, которые используются для строповки, крепления грузов, альпинизма. Растяжение имеет значение также при строительстве сложных подвесных систем со свободными рабочими элементами.

Деформация сжатия — вид деформации, аналогичный растяжению, с одним отличием в способе приложения нагрузки, ее прикладывают соосно, но по направлению к телу. Сдавливание объекта с двух сторон приводит к уменьшению его длины и одновременному упрочнению, приложение больших нагрузок образовывает в теле материала утолщения типа «бочка».

Деформация сжатия широко используется в металлургических процессах ковки металла, в ходе процесса металл получает повышенную прочность и заваривает дефекты структуры. Сжатие также важно при строительстве зданий, все элементы конструкции фундамента, свай и стен испытывают давящие нагрузки. Правильный расчет несущих конструкций здания позволяет сократить расход материалов без потери прочности.

Деформация сдвига — вид деформации, при котором нагрузка прикладывается параллельно основанию тела. В ходе деформации сдвига одна плоскость тела смещается в пространстве относительно другой. На предельные нагрузки сдвига испытываются все крепежные элементы — болты, шурупы, гвозди. Простейший пример деформации сдвига – расшатанный стул, где за основание можно принять пол, а за плоскость приложения нагрузки – сидение.

Внешнее механическое воздействие, приложенное к твердому телу, вызывает смещение атомов из равновесных положений и приводит к изменению формы и объема тела, т. е. к его деформации. Абсолютно твердых тел в природе не существует. В то же время часто приходится иметь дело со столь малыми деформациями, что их невозможно обнаружить. Но деформации в крупных конструкциях бывают весьма заметными.

Из повседневного опыта известно, что величина деформации тела зависит от материала, из которого оно изготовлено, величины силы и точки ее приложения.

Среди деформаций, возникающих в твердых телах, различают пять основных видов: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.

На практике растяжение испытывают тросы подъемных кранов, канатных дорог, буксирные тросы. Сжатию подвергаются колонны, стены и фундаменты зданий.

Деформацию сдвига можно получить, смещая верхнюю пластину параллельно самой себе и удерживая нижнюю неподвижной. При этом все пластины сместятся так, что расстояния между ними останутся неизменными. Деформацию сдвига испытывают соединяющие заклепки и болты.

Деформации кручения возникают при завинчивании гаек, при работе валов машины.

Изгиб испытывают балки перекрытий в зданиях, мостах, опирающиеся на опоры двумя концами.

Прочность- способность конструкций (также материалов, из которых они сделаны) сопротевляться разрушению под действием нагрузок (также температурных, электромагнитных полей и др. внешних факторов).

Жесткость-способность конструкций сопротивляться деформированию(изменению формы и размеров) под действием нагрузок.

Устойчивость- способность конструкций содержать первоначальную форму равновесия.

Задачами на проверку прочности являются:

. задача анализа (проверка прочности и жесткости) при заданных нагрузках

. задача синтеза (проектировочные расчеты): подбор материалов и определение размеров элементов конструкций при заданных нагрузка.

. расчет грузоподъемности: при заданных нагрузках

. определение предельных или разрушительных нагрузок

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: