Основные пути повышения надежности:

• проектирование по возможности простых изделий с меньшим числом деталей; рационально использовать высокопрочные материалы и упрочняющую технологию;

• хорошая система смазки;

• применение предохранительных устройств;

• использование стандартных узлов и деталей;

• параллельное соединение элементов и так называемое резервирование.

Критерии работоспособности

прочность – способность детали сопротивляться разрушению или необратимому изменению формы (деформации);

жесткость – способность детали сопротивляться изменению формы и размеров под нагрузкой;

устойчивость - свойство системы самопроизвольно восстанавливать первоначальное положение после снятия нагрузки.

износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию. Под изнашиванием понимают процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела при трении, проявляющемся в постепенном изменении размеров или формы;

теплостойкость – способность сохранять свои свойства при действии высоких температур;

виброустойчивость – способность работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.

При всей значимости всех описанных критериев, нетрудно заметить, что прочность является важнейшим критерием работоспособности и надежности.

Невыполнение условия прочности автоматически делает бессмысленными все другие требования и критерии качества машин.

Общие принципы расчётов на прочность

Все этапы проектирования, каждый шаг конструктора сопровождается расчётами. Это естественно, т.к. грамотно выполненный расчёт намного проще и в сотни раз дешевле экспериментальных испытаний.

Различают проектные и проверочные расчёты.

Проектный расчёт -

это определение основных размеров детали при выбранном материале по формулам, соответствующим главным критериям работоспособности (прочности, жесткости, износостойкости и др.). Этот расчет выполняют в тех случаях, когда размеры конструкции заранее неизвестны. Реальную конструкцию заменяют расчетной схемой; неоднородный и несплошной материал детали рассматривают как однородный и сплошной; идеализируют нагрузку, форму детали, опоры.

Проверочный расчёт -

это определение фактических (расчетных) напряжений и коэффициентов запаса прочности, действительных прогибов и углов поворота сечений, ресурса при заданной нагрузке или допустимых нагрузок при заданных размерах и т. д.

Условие прочности при действии нормальных и касательных напряжений:

, . (3)

Допускаемые напряжения , определяются в зависимости от механических характеристик материала и ответственности детали.

Для пластичных материалов:

, , (4)

где - предел текучести материала;

n - коэффициент запаса (обычно 1,2  n  2,5).

В разных обстоятельствах коэффициент запаса может быть либо задан заказчиком, либо выбран из справочных нормативов, либо вычислен с учётом точности определения нагрузок, однородности материала и специфических требований к надёжности машин.

Для хрупких и малопластичных материалов:

, , (5)

где - предел прочности материала.

Номинальные значения напряжений определяются по известным формулам сопротивления материалов в зависимости от вида деформации.