10.2. Расчет надежности сварных соединений

Предел выносливости сварных соединений имеет значительное рассеяние. В стыковых соединениях, например, от разброса угла шва рассеяние составляет 30% для ручной и 20% для автоматической сварки. Сварка лобовыми швами соединения внахлестку дает рассеяние предела выносливости в 35%. В тавровых соединениях рассеяние предела выносливости достигает 23%. Для сварных коробчатых балок с большим числом швов и непроваром корня швов рассеяние достигает 30-40%.

Т.о. можно установить коэффициент вариации предела выносливости вследствие разброса качества сварного шва

стыковая сварка ручная	0,05
стыковая сварка полуавтоматическая или автоматическая	0,03
внахлестку	0,06
в тавр с разделкой кромок и глубоким проплавлением	0,04
в тавр без разделки кромок и проплавления	0,06
с элементами, не передающими нагрузки	0,03
балки двутавровые	0,05
коробчатые балки	0,09

При наличии окалины коэффициент вариации, вызванный только некачественным состоянием поверхности – 0,06.

Коэффициент запаса прочности

где ‑ среднее значение предела выносливости;

‑ среднее значение действующих напряжений.

‑

‑ среднее значение предела выносливости для гладкого образца;

‑ коэффициент влияния абсолютных размеров;

‑ коэффициент, учитывающий упрочнение1;

‑ коэффициент, учитывающий состояние поверхности;1;

‑ эффективный коэффициент концентрации напряжения.

‑ коэффициент вариации предела выносливости сварной детали;

‑ коэффициент вариации нагрузки.

‑ коэффициент вариации предела выносливости детали одной плавки без сварного шва,=0,04-0,06;

‑ коэффициент вариации среднего предела выносливости по плавкам,=0,06-0,08;

‑ коэффициент вариации предела выносливости в зависимости от состояния поверхностей свариваемых деталей. Без окалины, кромки не повреждены,=0 или=0,06 (при наличии окалины или поврежденных кромок).

10.3. Расчет надежности соединений с натягом

Актуальность расчета надежности таких соединений вызывается большим рассеянием: натягов, коэффициентов трения, которые зависят от многих факторов – состояния поверхности, оксидных пленок, случайного попадания масла, внешних нагрузок.

Вероятность безотказной работы оценивается по 2-м критериям:

- по критерию прочности сцепления Р_с;

- по критерию прочности деталей Р_п.

Р= Р_с· Р_п.

Коэффициент запаса прочности сцепления по средним значениям моментов

где ‑ среднее значение момента, действующего на соединение.

‑ предельный по прочности сцепления момент (Н-м) (для соединения диаметром d_мм, длинойl_ммcнатягом N_мкмпри давлении на посадочных поверхностях р МП_, коэффициент трения f).

К=1,5 – коэффициент, учитывающий возможность уменьшения сил сцепления со временем (от местных обмятий и частичного уменьшения сил трения).

Среднее значение определяется по средним значениями. Для соединений сплошного вала со ступицей диаметрDдля материалов с одинаковым модулем упругости Е и одинаковым коэффициентом поперечного сжатия

,

где U– поправка на обмятие посадочных поверхностей. Зависит от высоты микронеровновтей R_Z1и R_Z2. (ОбычноU=1,2).

Среднее значение определяется по среднему значению.

где ‑ среднее значение отклонения вала;‑ отверстия;

‑ допуск диаметра вала;‑ допуск диаметра отверстия;

‑ нижнее отклонение диаметра вала.

Квантиль нормального распределения прочности сцепления

где ‑ коэффициент вариации предельного момента.

,

где ‑ коэффициент вариации давления;

‑ коэффициент вариации коэффициента трения.

,

где ,‑ коэффициент вариации и среднее квадратичное отклонение натяга.

Если считать поправку на обмятие Uпропорциональной натягу, то.

При изготовлении вала и отверстия по одинаковым квалитетам

;;;

При ;.

Коэффициент вариации коэффициента трения для соединений с натягом ().

Меньшие значения – при сборке с охлаждением.

‑ коэффициент вариации момента, действующего на соединение с натягом.

Коэффициент запаса по критерию прочности деталей

.

Опасные напряжения возникают у внутренней поверхности охватывающей детали.

‑ предел текучести материала охватывающей детали;

‑ наибольшее эквивалентное напряжение.

Среднее значение эквивалентного напряжения

. Квантиль нормального распределения прочности детали

‑ коэффициент вариации предела текучести,=0,06.

По расчетным значениям квантилейипо таблицам значений функции Лапласа находятся соответствующие вероятностии.

Вопросы для самоконтроля

1. Всегда ли соединение элементов обладает меньшей надежностью, чем сами элементы?

2. Влияет ли на надежность резьбового соединения шаг резьбы?

3. Почему предел выносливости сварных соединений имеет рассеяние?

4. В чем специфика оценки надежности соединений с натягом?

5. Влияют ли на надежность соединения с натягом конструкционные параметры охватывающей детали?

«Система управления не может быть лучше, чем составляющие ее руководители»

С. Янг

Лекция 11. Надежность персонала

11.1. Понятие и свойства надежности оперативного персонала 11.2. Виды и формы отказов персонала 11.3. Классификация ошибок оперативного персонала

Надежность оператора, безошибочность, готовность, своевременность, восстанавливаемость, отказ персонала, ошибки