ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ КОНСТРУКЦИЙ

Успешная работа деталей машин заключается в обеспечении надежности и работоспособности при заданных нагрузках.

Надежность (ГОСТ 27.002-89) – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значений всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах, условиях применения, ремонтов, хранения, транспортирования.

Создана теория надежности, базирующаяся на элементах теории вероятности, теории случайных процессов, математической статистики.

Основным путем повышения надежности на стадии проектирования является следующее: стремиться проектировать по возможности простые изделия с меньшим числом деталей, предусматривать предохранительные устройства, использовать стандартные узлы и детали.

Надежность состоит из сочетаний частных свойств:

· безотказность – способность сохранять свои эксплуатационные показатели в течении заданной наработки;

· отказ – частичная или полная утрата работоспособности изделий;

· долговечность (ресурс) – способность сохранять заданные показатели до предельного состояния;

· ремонтопригодность – приспособленность изделия к обнаружению и устранению отказов и неисправностей;

· сохраняемость – способность сохранять требуемые эксплуатационные показатели после установленного срока хранения.

Работоспособность - состояние объекта, при котором значение всех параметров выполняемых функций, соответствуют требованиям нормативно-технической или конструкторской документации.

Качественными показателями работоспособности являются: прочность, жесткость, износо-коррозионная стойкость, тепло-жаро-виброустойчивость, стойкость к старению.

Прочность является важнейшим критерием работоспособности и надежности.

Прочность – способность сопротивляться нагрузкам без разрушения.

Невыполнение условий прочности делает бессмысленным требования к другим критериям.

Расчеты на прочность

Расчеты на прочность делятся на проверочные и проектировочные.

Проверочный и проектировочный расчеты

Расчет по определению в зависимости от геометрии, материала и нагрузок называется проверочным.

Расчет, где по заданному значению определяют или геометрию сечения для конкретного материала детали или предельные нагрузки – называется проектировочным.

Проверочный расчет основан на условии прочности:

Действительные напряжения должны быть меньше допустимых:

где – расчетные нормальные или касательные напряжения в сечении детали, - допустимые напряжения.

Оценка прочности

Прочность оценивают по запасу прочности:

где - запас прочности, всегда ,

– предельное напряжение,

- максимальное напряжение в сечении детали.

Чем больше запас прочности, тем надежнее деталь. Однако повышение запаса прочности ведет к увеличению массы и габаритов деталей. Правильный выбор является важнейшим этапом в расчете. - это нормативная величина ( ), т.к. зависит от детали и определяется по формуле

где - зависит от геометрии сечения.

Для изучения свойств материала пользуются диаграммой растяжения, устанавливающей связь между нормальным напряжением и деформацией , которую называют условной диаграммой растяжения. При этом используют формулы , , где - первоначальная площадь сечения образца, величины Р и Δ l берутся из экспериментально полученной диаграммы растяжения (Рис. 1).

Рис. 1. Условная диаграмма растяжения пластичной стали;

- предел пропорциональности, - предел упругости,

- предел текучести, - предел прочности, - истинное сопротивление разрыву

Для материалов, не имеющих явно выраженной площадки текучести, за величину условно принимают напряжение, при котором .

Усталостные поломки составляют основной вид разрушений деталей и нередко приводят к тяжелым последствиям, возникающим внезапно.

За условный предел выносливости принимается напряжение, при котором образец способен выдерживать 10⁸ циклов. Для симметричного цикла обозначается , для пульсирующего - .