Врахування раціональної взаємодії деталей та сил
Конструктивними методами підвищення довговічності машин є методи, що дозволяють раціонально врахувати взаємодію деталей та сил, зокрема шляхом зменшення питомого тиску та рівномірного розподілу навантаження на поверхнях тертя, надання робочим елементам деталей форми, яку вони набувають у процесі спрацювання, правильного вибору змащувальних матеріалів.
Для збільшення ресурсу деталей, що функціонують в умовах тертя застосовують компенсатори спрацювання пар тертя (конусні ущільнення, гідравлічні, пружинні, клемні притискувачі), а також різні пристрої, що дозволяють автоматично підтримувати оптимальну величину проміжку, компенсовуючи спрацювання та пристосовуючись до неточностей геометричної форми.
У практиці проектування часто застосовують комбіновані деталі. Прикладом таких комбінованих деталей можуть бути лемеші плугів, зубці ковшів екскаваторів, різні змінні втулки і направляючі.
У шарнірах, відкритих для доступу абразиву, лінійне спрацювання мало залежить від діаметра шарніра, але суттєво залежить від його довжини (обернено пропорційно квадрату довжини шарніра). Відповідно, збільшення довжини шарніра буде підвищувати його стійкість проти спрацювання.
Роботоздатність і надійність роботи деталей, що функціонують в умовах тертя залежить також від того, як у них розташовані матеріали. У спряженні, утвореному ковзаючими поверхнями з різними розмірами площ тертя та різною твердістю, доцільно дотримуватись наступної умови:
(26)
(27)
де Н1 , Н2 – твердості поверхонь тертя; S1 , S2 – площі поверхонь тертя.
Пари з розташуванням матеріалів згідно умови (26) називають оберненою парою тертя, а згідно умови (27) – прямою парою тертя. У прямій парі тертя більш твердий повзун ковзає по м’якій поверхні, а в оберненій парі більш м’який повзун ковзає по твердій поверхні. Досвід експлуатації машин та стендові випробування деталей, що функціонують в умовах тертя, показує, що обернені пари тертя більш стійкі проти заїдання і мають менше пошкоджень поверхонь.
Рис.15. Варіанти замін лінійного контакту на поверхневий
У важільному механізмі (рис.15а) важіль 1 здійснює коливальний рух, приводячи в дію інший важіль (на рисунку не показаний) через палець 2, що ковзає у пазу важеля. Ця конструкція не раціональна, оскільки контакт на поверхнях тертя лінійний і грані паза швидко спрацьовуються. У покращеній конструкції (рис.15б) на палець насаджено сухар 3. Контакт між сухарем і гранями паза, а також між пальцем і отвором сухаря, поверхневий, що різко зменшує спрацювання.
На рис.15в зображено вузол привода штовхача 4 за допомогою нахиленої шайби 5, що діє на сферичний торець штовхача. Для підвищення стійкості проти спрацювання доцільно приводити у рух штовхач через п’яту 6 (рис.15г) з поверхневим контактом по штовхачу і шайбі.
У лопатевому насосі (рис.15д) лопатка 7 ковзає у направляючому пазі ротора 8 та під дією відцентрової сили і пружини притискується до стінок корпуса 9 з ексцентричним отвором. Лінійний контакт між лопаткою і отвором корпуса можна замінити поверхневим шляхом встановлення шарнірної вкладки 10 (рис.15е).
Введення самовстановлюваного елемента 11 (рис.15ж) дозволяє створити рідинне гідродинамічне мащення.