Класифікація режимів навантаження

Технічне обладнання може експлуатуватись в різних умовах, що приводить до його різної надійності. Основи надійності закладають при проектуванні, тому від ступеню вірогідності даних, що характеризують конкретні умови експлуатації, залежить працездатність машини та її деталей. З цього випливає необхідність наявності вичерпної інформації про умови роботи машини. Лише в цьому випадку можливо правильно вибрати конструктивне рішення, матеріали та допустимі значення критеріїв працездатності. До факторів, що обумовлюють надійність машини, належать, насамперед, режим навантаження, особливості передачі навантаження між деталями, рівень технічної експлуатації, особливості оточуючого середовища.

Навантаження на деталі, як сили або моменти, можуть бути зовнішніми і внутрішніми, статичними і динамічними, постійними і змінними.

Постійними прийнято вважати навантаження з відхиленнями від середнього значення не більше 10÷15%. В більшості випадків навантаження змінні. Вони можуть змінюватися з часом систематично або хаотично (випадково) (рис.1.1).

При змінних режимах навантаження оперують поняттям номінального навантаження. За номінальне навантаження приймають максимальне або те, яке протягом часу експлуатації діє найдовше. Зрозуміло, що номінальне навантаження є робочим. Для визначення розрахункового навантаження, яке використовується в розрахунках на міцність та інших, слід враховувати режим навантаження машини.

Рисунок 1.1. Графік змінного навантаження

а) систематичного, б) хаотичного.

Змінний режим навантаження може бути представлений впорядкованим графіком навантаження в координатах Q_i/Q_ном ; Σt_i/T або ΣΝ_i/N (рис.1.2).

Рисунок 1.2. Впорядкований графік навантаження.

(Q_ном — номінальне навантаження, T — запланований час експлуатації машини, Σt_і — сумарний час дії навантаження Q_і).

При циклічній дії навантаження з частотою n можна замінити час експлуатації кількістю циклів навантажень, тобто N=nT, відповідно, N_і=nt_i.

В залежності від характеру змінних навантажень розрізняють режими стаціонарний та нестаціонарний. При стаціонарному режимі виникають напруги, що змінюються в одних і тих же межах з постійною частотою.

Зовнішні навантаження можуть бути визначені безпосередньо чи розрахунково ‑ експериментальними методами (наприклад, за допомогою експериментально визначених коефіцієнтів тертя, тиску та т.п.).

14

Класифікація навантажень, що діють на деталі

Робоче навантаження, це навантаження, що деталь передає в процесі експлуатації. Найбільш надійним способом визначення робочого навантаження є експеримент. Навантаження викликають напруги, змінні чи постійні, в залежності від режиму роботи та конструктивних особливостей об’єкту.

При визначенні розмірів деталей використовують розрахункове навантаження. Вихідною величиною є робоче (номінальне) навантаження, яке є певною мірою величиною абстрактною, бо не враховує конкретних умов роботи. На величину розрахункового навантаження суттєво впливають умови експлуатації, тобто: режим та тривалість роботи, характер розподілення навантаження по контактних поверхнях деталей, нерівномірність руху ланок механізмів та інше. Це викликає концентрацію напруг на окремих ділянках деталі, додаткові динамічні навантаження, що сприяє виникненню локальних пошкоджень. Для запобігання цьому розрахункове навантаження слід визначати з номінального з врахуванням конкретних умов його передачі.

Єдиної на всі випадки вказівки щодо визначення розрахункового навантаження немає. Інколи на першій стадії розрахунку допустимо робоче навантаження використовувати в якості розрахункового.

В цілому перехід від робочого (номінального) навантаження до розрахункового здійснюється за допомогою ряду коефіцієнтів. Узагальнююча формула для розрахункового навантаження [2] має вигляд:

_, (1.1)

де k_L — коефіцієнт довговічності, k_н — коефіцієнт нерівномірності розподілення навантаження, k_д — коефіцієнт динамічності, k_y — коефіцієнт умови передачі навантаження, k_p — коефіцієнт режиму роботи.

15-16