3 Розрахунки на об’ємну міцність при постійних напруженнях

3.1 Навантаження у машинах і вузлах

Надійність машини чи вузла залежить від умов експлуатації. У різних умовах експлуатації одна і та ж машина може мати різну надійність. Так як основи надійності машини закладають на стадії проектування, то від степені достовірності всіх даних, що характеризують навантаженість машин і умов роботи, залежить їх працездатність. Тому наявність вичерпної інформації про умови роботи є найважливішим при проектуванні.

Умови роботи машини визначаються багатьма факторами: закономірністю зміни навантаження у часі (так званий режим навантаження), особливостями навколишнього середовища (температура, корозійний вплив, забрудненість повітря); рівнем експлуатації (наприклад, кваліфікація обслуговуючого персоналу, організація служби) і т.д. Важливим параметром, який визначає умови експлуатації машини, є закон зміни навантаження у часі.

Під навантаженням розуміють як механічне зусилля, так і іншу дію (теплова, фізико-хімічну і т.д.), що викликає напруження. Навантаження може задаватись силою, крутним моментом, або потужністю при частоті обертання.

Зовнішні навантаження – це навантаження, які сприймаються виконавчими ланками як опір при виконанні технологічних чи експлуатаційних операцій. Залежно від природи і характеру дії розрізняють статичні і динамічні навантаження. Перші, це переважно навантаження, які прикладаються дуже повільно з низьким прискоренням, другі – це навантаження при високих прискореннях із значними інерційними силами та моментами опору.

В зв’язку з особливостями зміни навантажень у часі розрізняють навантаження постійні і змінні.

Робоче навантаження – навантаження, яке сприймає деталь. У випадку багатокомпонентного навантаження проводять вимір за допомогою тензометрії.

Розрахункове навантаження – навантаження, яке визначають за робочим навантаженням з урахуванням його зміни при взаємодії між деталями. По ньому визначають розміри і форми деталей відповідно до заданого критерію працездатності.

3.2 Умови міцності

У попередніх проектних розрахунках найбільш поширеним методом оцінки міцності деталей є порівняння розрахункових напружень , з допустимими , . У цьому випадку умова міцності записується:

, або ,

де , або , (3.1)

де: і – граничне відповідно нормальне і дотичне напруження, при досягненні якого виникає відмова внаслідок недопустимо великої залишкової деформації або руйнування;

– допустиме значення запасу міцності.

В перевірочних розрахунках співставляють величину .

Для пластичних матеріалів граничними є значення напружень текучості, а для крихких – межі міцності матеріалів.

При розрахунках вважається, що параметри навантаження ї характеристики міцності мають визначене числове значення. Однак, ці значення є, досить часто, випадковими величинами, які у процесі експлуатації, чи при випробуваннях можуть приймати різні значення, які знаходяться у визначеному інтервалі. Про ці розходження слід пам’ятати і враховувати при проектуванні деталей, вибираючи необхідні запаси міцності. Так міцність деталей машин відрізняється від міцності стандартного зразка, виготовленого з того ж матеріалу, перш за все через конструктивні форми, які визначають концентрацію напружень і абсолютні розміри деталей, при цьому при різних видах навантаження цей вплив різний.

Крім того, вибір і в умовах міцності залежить від стану матеріалу – крихкий чи пластичний.