7. Виды нагрузок и их распределение

Нагрузки, действующие в звеньях механизмов и машин и опреде­ляющие метод их расчета, разделяются на две основные группы -статические и переменные. Кроме того, нагрузки могут быть следст­вием проявления внешних и внутренних сил.

Внешние силы разделяются на поверхностные и объемные.

Поверхностные силы приложены к определенным участкам поверхностей деталей в зоне контакта их с другими тела­ми или частями машин. К ним относятся и реакции связей.

Объемные силы распределены по всему объему деталей. Это силы тяжести, магнитного притяжения, инерционные и др.

Внутренние силы возникают между отдельными деталями машины или механизма.

При рассмотрении условия равновесия части целого тела, на­груженного внутренними силами, необходимо приложить внешние силы, заменяющие действие отброшенной части.

Статические нагрузки - это нагрузки, вызываемые постоян­ной, не изменяющейся по значению, направлению и знаку силой

Статические нагрузки вызывают в деталях следующие виды напряжений: сжатия, растяжения, изгиба, кручения, сдвига или сложные напряжения при одновременном действии растяжения и кручения, сжатия и сдвига и т. д.

По характеру распределения по нагруженной поверхности на­грузки бывают сосредоточенные (силы и моменты), равномерно распределенные и распределенные по различным законам.

Статические нагрузки обычно постоянны во времени (ступен­чатые, импульсные, синусоидальные, пилообразные,трапецеидальные и др.) Динамические нагрузки — это нагрузки, изменяющиеся во времени по абсолютному значению, направлению.и знаку (знако­переменные.и циклические нагрузки).

Динамические нагрузки, действующие на звенья машин и ме­ханизмов, разделяются на следующие пять групп:

• движущие силы прилагаются к входным звеньям ма­шин со стороны двигателей;

• силы полезного сопротивления прилагаются к выходным (исполнительным) звеньям машин (вал отбора мощно­сти трактора) или к их рабочим органам (корпус плуга, резец то­карного станка и др.);

• силы вредного сопротивления - силы внешнего и внутреннего трения, препятствующие передвижению звеньев машины при преодолении полезного сопротивления;

• силы веса в зависимости от направления действия могут способствовать или препятствовать движению звеньев при преодолении сил полезного сопротивления;

• силы инерции возникают при изменении скорости движения. Силы и моменты сил инерции всегда препятствуют из­менению скорости движения и действуют на связи, удерживаю­щие звенья машин. При разгоне силы инерции направлены против движения, а при торможении, наоборот, способствуют движению.

На графике откладывают экспериментальные точки, соответст­вующие предельным числам N\-_lm, при которых происходит разру­шение испытываемых образцов.

Испытаниями было установлено, что с ростом числа циклов кривая усталости асимптотически приближается к некоторой пря­мой. Она соответствует уровню предела выносливости. Предел выносливости - это наибольшее напряжение, которое с заданной вероятностью неразрушения может выдержать образец при прак­тически неограниченном числе циклов.'

Благодаря построению кривой усталости появилась возможность определять значения при любых соответствующих числах на­гружения N.

Для сталей кривая усталости после N - 10⁶... 10⁷ циклов имеет характерный перелом и становится практически горизонтальной. Это число циклов (N = 10⁷) принимают обычно за базу испытаний об­разцов из стали и называют базовым числом циклов или базой (No).

Частота цикла / - отношение числа циклов N к интервалу времени t их действия: / = N/t.

Продолжительность одного цикла напряжений называют пе­риодом цикла.