65. Понятие эргономичности.

Изделие должно быть удобно человеку, то есть проектируя какую-то конструкцию нужно учитывать особенности самого человека, чтобы ему было удобно обслуживать сконструированную машину.

Методы оценки надежности. Простейшие оценки прочностной и триботехнической надежности деталей машин основаны на опыте проектирования и эксплуатации подобных конструкций: _, где _max - наибольшие действующие напряжения,  - допускаемое напряжение для детали данного типа, изготовленной в определенных условиях.

Хотя это неравенство не дает в явном виде представления о степени надежности детали, но оно выражает собой условие предотвращения прочностных (триботехнических) отказов в эксплуатации.

Показателем прочностной надежности принято считать вероятность отказа (или вероятность безотказной работы) детали.

В настоящее время этот показатель используют сравнительно часто для оценки прочностной надежности деталей.

Изделия обычно состоит из совокупности простых (самостоятельных) элементов, связанных между собой. Схематически соединение элементов может быть последовательным, параллельным и смешанным. Вероятность безотказной работы всего изделия P_ при последовательном соединении n независимых элементов:

P_ = P₁P₂...P_n;

Если некоторый узел содержит i параллельно соединенных элементов, то вероятность безотказной работы этого узла:

P = 1-(1 - P₁) (1 - P₂) ...(1 - P_i);

Из этих формул следует что надежность сложной системы (изделия) при последовательном соединении элементов меньше надежности любого из его элементов и снижается с увеличением числа элементов.

Резервирование (параллельное соединение элементов) существенно повышает надежность системы, но усложняет ее.

Для приближенной оценки надежности механической системы можно использовать экспонентциональный закон распределения времени между отказами. Тогда для системы с последовательным соединением элементов:

где - интенсивность отказов всей системы, _i - интенсивность отказа 1 элемента.

66. Материалы и термообработка валов и осей

Выбор материала зависит от критериев работоспособности, конструктивных особенностей (наличия шеек под подшипники скольжения, шлицев, зубчатых венцов, червяков, резьб и т д ), объема выпуска, технологий изготовления, условий работы. Валы, не подвергающиеся термообработке, изготавливаются из сталей Ст 5, Ст 6, термообработанные (улучшенные) - из сталей 45, 40Х, быстроходные валы на подшипниках скольжения - из цементируемых сталей 20, 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ . Применение легированных сталей обусловлено необходимостью иметь высокие механические характеристики для уменьшения габаритов. Для быстроходных слабонагруженных валов, диаметры ступеней которых определяются исходя из требований жесткости, нерационально использовать дорогостоящие легированные стали, поскольку модуль упругости у всех сталей почти одинаков. Кроме того, с повышением предела прочности возрастает чувствительность материала к концентрации напряжений, поэтому применение высокопрочных легированных сталей для валов, постоянно работающих при переменных напряжениях, не всегда целесообразно

Критерии работоспособности

В общем случае валы нагружаются переменными во времени и по направлению напряжениями изгиба и кручения. К критериям их работоспособности относятся статическая прочность, изгибная и крутильная жесткость, износостойкость сопряженных пoвepxностей, виброустойчивость. Опыт эксплуатации показывает, что основным критерием работоспособности является сопротивление усталости. Усталостное разрушение возможно при числе циклов перемены напряжений 10³...10⁴.