1. Прочность, жёсткость и износостойкость дм.
Основные критерии работоспособности деталей машин – те требования, без удовлетворения которых деталь не сможет быть надёжной и долговечной.
Основные критерии работоспособности и расчёта деталей машин – прочность, жёсткость, износостойкость и др.
Прочность – важнейший критерий работоспособности детали, характеризует ее способность сопротивляться действию нагрузок без разрушения или пластических деформаций. Непрочные детали не могут работать.
Различают поломки деталей при статическомнагружении и при повторно-переменном нагружении, когда рабочие напряжения достигают соответственно предела прочности σв (предела текучести σт) и пределов выносливости σ-1, τ-1.
Жесткость– изменение размеров и формы детали под нагрузкой. Упругие перемещения деталей не должны превышать допустимых перемещений, устанавливаемых на основании опытов и расчетов. Например, при больших прогибах валов в редукторе резко ухудшается работа зубчатых колес и подшипников. Различают собственную жесткость детали, обусловленную деформациями всего материала детали, и контактную, которая связана с деформациями только поверхностных слоев в местах контакта.
Нормы жесткости деталей устанавливают на основе практики эксплуатации и расчетов. При этом чаще встречаются случаи, когда размеры, полученные из расчета на прочность, оказываются недостаточными по жесткости.
Износостойкость — способность материала оказывать сопротивление стиранию. В результате износа изменяются размеры деталей, увеличиваются зазоры, возникают дополнительные динамические нагрузки. Большой износ может привести даже к поломке детали. Износ деталей снижается с повышением твердости и понижением шероховатости трущихся поверхностей. Для повышения износостойкости деталей применяют смазку, термическую и химико-термическую обработку рабочих поверхностей, для изготовления деталей применяют антифрикционные материалы и т. п.
Повышение износостойкости деталей может быть достигнуто:
- соответствующим выбором материала;
- повышением твердости и чистоты трущихся поверхностей;
- обеспечением условий для жидкостного трения, при котором поверхности деталей разделены тонким масляным слоем. Они непосредственно не соприкасаются, а, следовательно, и не изнашиваются, коэффициент трения становится очень малым (0,005);
- соблюдением рационального режима смазки и предохранения поверхностей от загрязнения.
2. Контактные напряжения и прочность дм.
Контактные напряжения образуются в месте соприкосновения двух тел в тех случаях, когда размеры площадки касания малы по сравнению с размерами тел (сжатие двух шаров, шара и плоскости, двух цилиндров и т. п.). Если значение контактных напряжений больше допускаемого, то на поверхности деталей появляются вмятины, борозды, трещины или мелкие раковины. Подобные повреждения наблюдаются у зубчатых, червячных, фракционных и цепных передач, а также в подшипниках качения.
При расчете контактных напряжений различают два характерных случая: первоначальный контакт в точке (два шара, шар и плоскость и т. п.); первоначальный контакт по линии (два цилиндра с параллельными осями, цилиндр и плоскость и т. п.).
На рисунке изображен пример сжатия двух цилиндров с параллельными осями. До приложения удельной нагрузки q цилиндры соприкасались по линии. Под нагрузкой линейный контакт переходит в контакт по узкой площадке. При этом точки максимальных нормальных напряжений σΗ располагаются на продольной оси симметрии контактной площадки. Значение этих напряжений вычисляют по формуле
