Теплостойкость заключается в способности устройства выполнять заданные функции при активном выделении тепла в рабочем эксплуатационном режиме.

Работа любой машины сопровождается тепловыделением, которое обусловлено наличием трения. Тепловой расчет проводится с целью определения допускаемой температуры и требуемой поверхности охлаждения.

Уравнение теплового баланса работающего устройства имеет вид:

Q _ТВД = Q _ОХЛ, (3.2)

где Q _ТВД – мощность тепловыделения устройства, кВт;

Q _ОХЛ – тепловая мощность, снимаемая с наружной поверхности устройства за счет свободной конвекции, кВт.

Балансовое уравнение (3.2) может быть представлено в виде:

N · (1 – _cум) = К · F · (t_м – t_окр.ср), (3.3)

где N – проектная мощность устройства, кВт;

_cум – суммарный КПД передач устройства;

К – коэффициент теплопередачи стенки корпуса устройства, кВт/м²·К;

F – площадь наружной поверхности устройства, м²;

t_м – температура охлаждающего масла в устройстве, ⁰С;

t_окр.ср – температура окружающей среды, ⁰С.

Повышение температуры выше нормативной приводит к снижению вязкости смазки и явлению ползучести в металле механических передач.

Надежность – это возможность безотказной работы деталей и узлов машины в течение заданного срока службы. Этот критерий очень важен, так как выход из строя хотя бы одной детали приводит к остановке всей машины.

Основным показателем надежности деталей, узлов и конструкций является вероятность их безотказной работы. Надежность элементов конструкций теплосилового оборудования зависит в основном от качества их изготовления и от того, насколько режимы работы по напряжениям, температурам и т. п. соответствуют условиям, принятым при расчетах и проектировании.

3.2 Выбор предельных напряжений для пластичных и хрупких

материалов. Влияние рабочих схем нагружения при динамических

нагрузках (симметричные, отнулевые, асимметричные циклы)

на выбор допускаемых напряжений

Выполнение расчетов на прочность любой детали обязательно связано с выбором допускаемого напряжения, обеспечивающего ее прочность.

Допускаемые напряжения выбирают в зависимости от предельных физических напряжений, которые являются паспортными характеристиками стандартизованных марок сталей:

(3.4)

где σ_пред ; τ_пред , н/мм² – предельные нормальные и тангенциальные напряжения по сортаменту металла;

[ п] – требуемый коэффициент запаса прочности.

За предельные напряжения при постоянных нагрузках принимается одна из характеристик:

σ_Т или τ_Т – предел текучести (для вязких металлов – сталь);

σ_В – временной предел прочности (для хрупких металлов – чугун).

При переменных нагрузках за предельные напряжения принимаются характеристики усталости металла:

σ_R ; τ_R – предел усталости.

Напряжения в работающей детали с течением времени могут изменяться как по значению, так и по знаку. Характерные циклограммы по видам нагружения представлены на рисунках 3.1 ÷ 3.4.

Совокупность последовательных значений напряжений за один период их изменения при регулярном нагружении называют циклом напряжений или периодом. Цикл характеризуется максимальными (σ_max или τ_max) и минимальными (σ_min или τ_min) напряжениями.

Алгебраическую полусумму максимального и минимального напряжений называют средним напряжением цикла:

σ_m = (σ_max + σ_min) /2 или τ_m = (τ_max + τ_min) /2. (3.5)

Алгебраическую полуразность σ_max и σ_min называют амплитудой напряжений цикла:

σ_а = (σ_max – σ_min) /2 или τ_а = (τ_max –τ_min) /2. (3.6)

Коэффициентом асимметрии напряжений цикла (R) называют отношение минимального напряжения цикла к максимальному:

R_σ = σ_min / σ_max или R_τ = τ_min / τ_max. (3.7)