ПРОЧНОСТЬ–
способность тела сопротивляться разрушению под действиемвнешних нагрузок.
Разрушение деталей происходит вследствие потери
•статической прочности
или
•усталостная прочность (сопротивления усталости).
Усталость – процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению.
Потеря статической прочности происходит тогда, когда значение максимальных рабочих напряжений превышает предел статической прочности материала (случайные перегрузки, срытые дефекты материала).
Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала.
Расчеты на ПРОЧНОСТЬ ведут по номинальным допускаемым напряжения, коэффициентам запаса прочности (КЗП) или по вероятности безотказной работы
ЖЕСТКОСТЬ –
способность деталей сопротивляться изменению формы под действием внешних сил
Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы.
Жесткость – один из важнейших критериев работоспособности наряду с прочностью.
Во многих деталях машин напряжения значительно ниже предельных, например в станинах металлорежущих станков они составляют всего несколько МПа, и размеры таких деталей диктуются именно условиями жесткости.
Нормы жесткости деталей устанавливают на основе практики эксплуатации и расчетов.
Значение критерия жесткости возрастает в связи с тем, что совершенствование материалов происходит главным образом в направлении повышения их прочностных характеристик (σв, σ-1),
а модуль упругости Е (характеристика жесткости) изменяется незначительно или остается постоянным.
При этом чаще встречаются случаи, когда размеры детали, полученные из расчета на прочность, оказываются недостаточными по жесткости.
ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ
Изнашивание – процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и/или накопление его остаточной деформации при трении.
Износ проявляется в постепенном изменении размеров детали.
Т.о. ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ – способность детали сопротивляться изменению размеров и/или формы под действием сил трения на ее поверхности.
Износ ограничивает работоспособность машин по следующим параметрам:
а) по потере точности – приборы, измерительный инструмент, прецизионные станки;
б) по снижению КПД, увеличению утечек – цилиндр и поршень в двигателях, насосах и т.д.;
в) по снижению прочности вследствие уменьшения сечений, неравномерного износа опор, увеличения динамических нагрузок – зубья зубчатых и червячных колес и т.д.;
г) по возрастанию шума – передачи быстроходных машин (транспортных);
д) по полному истиранию, которое делает деталь непригодной – тормозные колодки, рабочие органы землеройных машин.
Виды изнашивания
1.Механическое изнашивание, которое в основном определяется абразивным изнашиванием, т.е. изнашивание посторонними твердыми частицами. Абразивное изнашивание проявляется в виде:
а) усталостного разрушения при многократном повторном деформировании микровыступов с малой глубиной взаимного внедрения;
б) малоцикловой усталости при повторном пластическом деформировании микровыступов со средней глубиной внедрения;
в) микрорезания при глубоком внедрении.
2. Молекулярно-механическое изнашивание (изнашивание при схватывании).
Схватывание происходит вследствие молекулярных сил при трении.
Схватывание в начальной форме проявляется в намазывании материала одной сопряженной детали на другую, а в наиболее опасной форме – в местном сваривании трущихся поверхностей с последующим вырыванием частиц одного тела, приварившихся к другому, при дальнейшем их относительном движении.
3. Коррозионно-механическое изнашивание, при котором механическое изнашивание сопровождается химическим или электрическим взаимодействием материала со средой (продукты коррозии стираются механическим путем).
Коррозия – процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления.
Фреттинг-коррозия (to fret – разъедать) – разрушение постоянно контактирующих поверхностей в условиях тангенциальных микросмещений без удаления продуктов износа (проявляется на посадочных поверхностях колец подшипников качения, зубчатых колес, шлицевых соединений).
Водородный износ, связанный с выделением водорода при разложении воды, нефти и нефтепродуктов, деструкцией пластмасс при трении, применении водородного топлива.
ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ
Работа машин сопровождается тепловыделением, вызываемым рабочим процессом машин и трением в их механизмах.
Тепловыделение, связанное с рабочим процессом, особенно интенсивно у тепловых двигателей, электрических машин, литейных и машин для горячей обработки материалов.
Виды тепла: 1) внешняя среда; 2) источники энергии внутри машины; 3) внешнее трение; 4) внутреннее трение в материале (переменные напряжения).
Нагрев деталей может вызывать следующие вредные последствия:
1. Понижение прочности материала и появление ползучести (Жаропрочность).
Следствие: Понижение несущей способности деталей, изменение зазоров в сопряженных деталях, что может привести к заклиниванию и заеданию.
2. Понижение защитной способности смазочного слоя.
Следствие: Невозможность обеспечения режима жидкостного трения, что ведет к повышенному износу.
3. Изменение зазоров вследствие обратимых температурных деформаций.
Следствие: Заклинивание или схватывание контактирующих деталей (вал в подшипнике скольжения).
4. Изменение свойств трущихся поверхностей (например, снижение коэффициента трения в тормозах, уменьшение вязкости масла).
5. Понижение точности работы машины (прецизионные станки).
ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ –
способность конструкций работать в нужном диапазоне режимов
без недопустимых колебаний.
В машинах основное распространение имеют:
1. Вынужденные колебания, вызываемые внешними периодическими силами (неуравновешенность вращающихся деталей, погрешностями изготовления, переменными силами в поршневых машинах и т.д.).
2. Автоколебания или самовозбуждающиеся колебания, т.е. колебания, в которых возмущающие силы вызываются самими колебаниями (фрикционные автоколебания, вызываемые падением силы трения с ростом скорости; гидродинамические автоколебания в подшипнике скольжения, вызываемые неуравновешенной частью реакции смазочного слоя).
Расчет на виброустойчивость проводят из условия несовпадения частоты рабочего режима с критическими частотами.
Критическая частота – частота собственных
колебаний технической системы.
Реальное твердое тело имеет бесконечное
множество критических частот.
При расчетах техническую систему значительно
упрощают и на практике рассматривают
обычно первые три критические частоты.
НАДЕЖНОСТЬ
Надежность (общая) — свойство объекта (изделия) выполнять в течение заданного времени или заданной наработки свои функции, сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели. Надежность изделий обусловливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью
и сохраняемостью.
Безотказность — свойство сохранять работоспособное состояние в течение заданной наработки без вынужденных перерывов. Это свойство особенно важно для машин, отказы которых связаны с опасностью для жизни людей (например, самолеты) или с перерывом в работе большого комплекса машин.
Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособное состояние
до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность — приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Сохраняемость — свойство изделия сохранять безотказность, долговечность и ремонтопригодность после и в течение установленного срока хранения и транспортирования.
