ВОПРОС 2. ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РАСЧЕТА ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей.

Различают статическую прочность и усталостную прочность.

Статическая прочность - это прочность при постоянной или редко повторяющейся нагрузке, например при перегрузках.

Усталостная прочность - это прочность в условиях систематического изменения действующего напряжения.

Расчет по допускаемым напряжениям.

Основное уравнение прочности:

;

где и ‑ фактически действующие соответственно нормальные и касательные напряжения;

и ‑ соответствующие допускаемые напряжения;

и ‑ напряжения, приводящие к разрушению, т.е. предельные напряжения;

n ‑ коэффициент запаса прочности.

Большинство деталей машин испытывает сложное нагружение. Однако все разнообразие видов нагружений сводится к следующим:

- растяжение-сжатие

- срез (сдвиг)

- изгиб

- кручение

- контактные напряжения для контакта двух цилиндров по линии

После преобразований получаем

.

где ‑ удельная нагрузка;

‑ приведенный модуль упругости,

для стали Е = (2,0…2,15)∙10⁵ МПа,

‑ приведенный радиус кривизны:

,

где и ‑ радиусы кривизны ("+" ‑ для внешнего касания цилиндров; "-" ‑ для внутреннего);

Жесткостьхарактеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой.

Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы.

Износостойкость – способность детали сопротивляться изнашиванию.

Изнашивание ‑ процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения.

Коррозионная стойкость – способность детали не поддаваться коррозии.

Коррозия — процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления.

Расчетов на долговечность по коррозии нет. Затрудняют такие расчеты множество случайных факторов, связанных с условиями эксплуатации деталей.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать следующие вредные последствия:

- понижение прочности материала и появление ползучести;

- понижение защищающей способности масляных пленок, а следовательно, увеличение изнашивания деталей;

- изменение зазоров в сопряженных деталях, которое может привести к заклиниванию или заеданию;

- понижение точности работы машины (например, прецизионные станки).

Чтобы не допустить вредных последствий перегрева на работу машины, выполняют тепловые расчеты и, если необходимо, вносят соответствующие конструктивные изменения (например, искусственное охлаждение).

Виброустойчивость.Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. Особенно опасными являются резонансные колебания.