2.2. Матеріали.
Чорні метали (чавун, сталь). Мають високу міцність і жорсткість, а також порівняно дешеві. Недоліки – велика щільність і мала корозійна стійкість.
Кольорові метали (мідь, цинк, свинець, олово, алюміній та різні сплави – бронза, латунь, дюралюміній). Вони дорожчі, але легкі, антифрикційні, антикорозійні та ін.
Неметалеві матеріали (дерево, гума, шкіра, азбест, металокераміка, пластмаси).
Порошкові матеріали виготовляють з порошків металів шляхом пресування і подальшого спікання в прес-формах + графіт. Вони високоміцні, зносостійкі, антифрикційні, не потребують обробки різанням.
2.3. Напруження в деталях машин.
На деталі машин можуть діяти нормальні, випадкові і аварійні навантаження.
Нормальні навантаження по величині і характеру відповідають паспортним умовам роботи машини. За ними проводиться розрахунок на довговічність.
Випадкові навантаження – найменш вигідні поєднання одночасно діючих на деталь навантажень, які можливі під час роботи при справних механізмах, правильному керуванні і експлуатації машини в дуже важких умовах; вони викликають максимальні напруження в деталі.
Розрахунок деталі на міцність проводять, виходячи із цих навантажень. Розміри, форми деталі, матеріал і його обробка повинні бути такими, щоби напруження, що виникають при роботі деталі, від цих навантажень не перевищували допустимих величин.
Аварійні навантаження можуть виникнути в випадку несправної роботи механізмів або порушення правил керування і експлуатації. По цим навантаженням розраховують запобіжні пристрої з тим, щоби навантаження на деталь не перевищувала випадкового навантаження.
З погляду зміни напружень в часі їх можна розділити на постійні і змінні (рис. 1.1).
Постійні по часу напруження можуть бути характеризуються максимальним значенням
.
Змінні напруження можуть бути симетричними (рис. 1.1, б), несиметричними, знакопостійними (рис. 1.1, в), знакозмінними (рис. 1.1, г) або пульсуючими (рис. 1.1, д).
Змінні по часу напруження характеризуються наступними видами напружень:
–
максимальним;
–
мінімальним;
– середнім;
– амплітудним;
–характеристикою
циклу.
Для симетричного циклу:
.
Для несиметричного знакопостійного циклу:
.
Для несиметричного знакозмінного циклу:
.
Для пульсуючого циклу:
.
Отримані фактичні напруження в розрахунковому січенні деталі потрібно зрівняти з допустимими:
де
–
допустимі нормальні і дотичні напруження;
- граничні нормальні і дотичні напруження;
n – коефіцієнт запасу міцності.
де n1 – коефіцієнт, що враховує однорідність фізико-механічних властивостей матеріалу (для сталі n1=1,2 ... 1,5; для чугунка n1 = 1,5 ... 2,5); n2 – коефіцієнт, що враховує ймовірність визначення розрахункових навантажень і напружень (n2 = 1,0 1,5); n3 – коефіцієнт, що враховує специфічні умови роботи; вибирається в залежності від степені відповідальності деталі. Для вузлів, порушення роботи яких не приводить до крупних матеріальних витрат, n3 = 1,05 ... 1,15, в іншому випадку n3 = 1,15 ... 1,5.
Для машин, робота з якими небезпечна для життя, коефіцієнт запасу міцності регламентований нормами Держтехнагляду.
Рис. 1.1. Графік зміни напружень.