Понятие о режиме работы машин

Машины работают при определенных нагрузках с определенными скоростями, причем они не всегда постоянны.

Нагрузки могут быть: постоянные; переменные; прилагаемые плавно; прилагаемые внезапно; ударные.

Скорости работы машин и деталей также различны: постоянные; изменяющиеся повторно-периодически (циклически); изменяющиеся по случайным законам.

Режим работы машины, механизма, детали характеризует изменение нагрузок и скоростей работы во времени.

Можно выделить три основных вида режима работы.

1 – режим с постоянными нагрузками и скоростями, так работают некоторые детали двигателей и энергетических установок.

2 – повторно-периодический режим, так работают технологические установки – автоматы и полуавтоматы.

3 – повторный непериодический режим, так работают транспортные и грузоподъемные машины и механизмы.

Рис. 2 Режим с постоянными нагрузками и скоростями.

Рис. 3 Повторно-периодический режим

Два первых режима – стационарные, и при расчете всегда можно учесть и характер изменения нагрузки, и характер изменения скоростей.

Для машин с нестационарным режимом на основе статистических данных устанавливаются графики изменения нагрузки и другие.

Обычно выявляется процент времени, с которым машина работает при той или иной нагрузке.

При оценке режима работы необходимо определить использование мощности машины в течение какого-то времени (например, смены).

При этом строят график, по оси ординат которого откладывается величина нагрузки, по оси абсцисс – время работы в процентах, которое может быть в часах, годах и т.п. (рис. 3.4).

Изменяющиеся нагрузки и скорости вызывают в деталях переменные напряжения. Постоянные нагрузки и скорости могут вызывать и постоянные и переменные напряжения.

Расчеты на прочность сводятся к расчетам на статическую и циклическую прочность.

На статическую прочность детали рассчитываются при постоянных напряжениях, при напряжениях, медленно изменяющихся во времени, и переменных напряжениях с малым членом циклов напряжений за срок службы детали.

Рис. 4 Повторный непериодический режим

В расчетах на выносливость переменный режим нагружений заменяют эквивалентным по усталостному воздействию постоянным режимом с нагрузкой T_max и ресурсом N_E, где Т_max - наибольший вращающий момент, а N_E - эквивалентное число циклов. Замену переменного режима эквивалентным постоянным осуществляют на основе гипотезы линейного суммирования усталостных повреждений.

В расчетах на контактную выносливость переменность режима нагружений учитывают при определении коэффициента долговечности Z_N: вместо назначенного ресурса N_k, в формулу для Z_N подставляют эквивалентное число циклов N_HE.

В расчетах на выносливость при изгибе для определения коэффициента додговечности Y_N вместо N_K подставляют эквивалентное число циклов N_FE:

N_HE = μ_H х N_K; N_FE = μ_F х N_K;

где μ_H, μ_F - коэффициенты эквивалентности по циклам, учитывающие тип режима нагружений и характер накопления повреждений, т.е. принятый в расчетах способ суммирования повреждений. Для типовых режимов нагружений значения μ_H и μ_F приведены в справочных таблицах; для постоянного {нулевого) режима μ_H = μ_F = 1.

То значение напряжения, которое может выдержать при бесконечном числе раз приложении нагрузки называется длительным пределом выносливости.

Длительный предел выносливости – то напряжение, при котором материал не разрушается, выдержав базовое число нагружений .

для различных материалов и состояний различно.

Если деталь работает с очень большим числом циклов нагружения приближающимся к , то разрушение наступает при напряжении .

Расчет на выносливость экономически выгоден, позволяет получить деталь меньшего габарита и веса.

Кривые выносливости определяется экспериментально.

– уравнение кривой усталости

При работе на выносливость (усталость) сказывается влияние концентрации напряжений, упрочнения поверхностных слоев и масштабного фактора, поэтому истинное напряжение переменной составляющей:

- коэффициент концентрации напряжений

-коэффициент влияния упрочняющих слоев

- масштабный фактор

определяется по теории упругости.

и - экспериментально.