3.3. Статическая устойчивость

Статическая устойчивость — способность конструкции сохранять определенную начальную форму упругого равновесия при действии внешних нагрузок. Это критерий работоспособности для длинных и тонких стержней, работающих на сжатие, или тонких пластин, нагруженных силами, действующими в их плоскости (например, створки сопла авиационного газотурбинного двигателя).

3.4. Виброустойчивость

Виброустойчивость — способность конструкции работать в заданных условиях эксплуатации без недопустимых колебаний.

Вибрации (колебания) вызывают дополнительные переменные напряжения в элементах конструкции и могут приводить к усталостным разрушениям. Зачастую вибрации снижают качество работы машин, например металлорежущих станков. Кроме того, вибрации могут оказывать вредное влияние на здоровье человека. С увеличением скоростей движения расчет на виброустойчивость является необходимым.

Особенно опасным является возникновение резонансных колебаний, которые могут приводить к разрушению деталей или машины в целом. Условие отсутствия резонанса:

_,

т.е. частота собственных колебаний элементов конструкции не должна совпадать с частотой вынужденных колебаний . Поэтому расчеты на виброустойчивость сводятся к определению частот собственных колебаний механической системы и обеспечению их несовпадения с частотой вынужденных колебаний. На практике

27

выполнение условия виброустойчивости машин достигается различными конструктивными мероприятиями: регулированием массы или коэффициентов жесткости деталей, или, например, обеспечением рабочей частоты вращения ротора машины (рис. 2.3) в диапазоне частот не совпадающем с областью резонансных (критических) частот вращения , т.е. .

Д

n_кр

ля быстроходных машин особое внимание при конструировании следует уделять виброзащите и демпфированию

Рис. 2.3. К допустимому колебаний. К устройствам для

диапазону рабочих частот снижения колебаний относят маховики

вращения ротора и демпферы различной конструкции,

рассеивающие энергию колебаний.

Основными источниками вибраций являются неуравновешенные вращающиеся массы; неточность изготовления узлов, особенно опор; неоднородность материала вращающихся деталей и др.

3.5. Износостойкость

Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения сопряженных поверхностей.

Работоспособность, надежность, КПД, виброактивность и интенсивность шума, а также другие показатели машин в большой степени зависят от изнашивания поверхностей деталей, т.е. от процесса постепенного изменения их размеров и формы сопряженных поверхностей в результате работы сил трения, обусловливающей отделение частиц материала или пластическое деформирование.

Трение и изнашивание наносят огромный ущерб народному хозяйству. Установлено, что 70-90% машин выходят из строя в

28

результате изнашивания деталей и только 10-30% — по другим причинам, например, из-за поломок, которые, в свою очередь, зачастую являются следствием изменений условий работы, вызванных износом (как результатом изнашивания) сопряженных поверхностей.

Износостойкость деталей зависит от физико-механических свойств материала, термообработки и шероховатости поверхностей, от значений давлений или контактных напряжений, скорости скольжения, наличия смазочного материала в сопряжении, режима работы и др.

Универсального и общепринятого метода расчета на изнашивание в настоящее время пока нет. В большинстве случаев расчет проводят в форме ограничения действующих давлений в местах контакта деталей или мощности трения :

, ,

где – скорость скольжения, и – допускаемые величины, устанавливаемые экспериментально. В отдельных случаях в качестве числовой характеристики используют интенсивность изнашивания , которую в общем виде определяют как отношение износа к пути трения (или к работе сил трения):

.