Тема 2.4. Теплостійкість.

Теплостійкість  — здатність виробу працювати (зберігати жорсткість) в заданому температурному режимі протягом заданого терміну служби. Втрата жорсткості викликається плавленням кристалічних структур, або переходом аморфних тіл у високо еластичний стан.

Для забезпечення теплостійкості необхідно щоб при роботі машини виділювана кількість тепла не перевищувало кількість тепла, що відводиться.

Наслідками порушення теплостійкості можуть бути:

1. Зниження міцності матеріалу й поява повзучості. Це спостерігається головним чином в енергетичних машинах з дуже напруженим тепловим режимом (у газовых турбинах);

2. Зниження захищаючої здатності масляних плівок, а отже, збільшення зношування деталей;

3. Зміна зазорів у сполучених деталях (заклинювання, задиры та ін.);

4. У деяких випадках зниження точності роботи машини.

Звичайно, розрахунки на теплостійкість зводяться до визначення теплового балансу виробу. Якщо тепловий баланс не виконується, то приймають наступні технічні рішення:

1. Застосовують примусове повітряне охолодження (крильчатка).

2. Застосовують примусове рідинне охолодження, для чого в корпусі машини передбачають порожнини для циркуляції рідини.

3. Збільшують площу тепловіддачі, для чого корпуса виконують ребристим.

Тема 2.5. Вібростстійкість.

Під вібростстійкістю розуміють здатність конструкцій працювати в потрібному діапазоні режимів коливань без появи неприпустимих частот коливань. У зв'язку з підвищенням швидкостей машин явища коливань стають усе більше небезпечними й тому розрахунок на вібростстійкість усе більше актуальним.

Оскільки вібростстійкість це здатність виробу виконувати свої функції й зберігати свої параметри в межах значень, пропонованих до цього виробу, в умовах впливу вібрації, то вона є одним з видів стійкості виробів до впливу механічних зовнішніх факторів. Вимоги стійкості виробів до впливу механічних зовнішніх факторів, установлюються в нормативних документах (стандартах, технічних умовах і ін.), наприклад ДСТУ 17516.1-90. Вироби електротехнічні. Загальні вимоги в частині стійкості до механічних зовнішніх факторів.

Контрольні питання до розділу 2:

1. Що таке міцність, чому саме вона є найважливішим критерієм працездатності деталей машин?

2. Дайте пояснення критеріям жорсткість та твердість деталей машин?

3. Що таке зносостійкість? Яке існує зношування?

4. Дайте пояснення критеріям теплостійкість та вібростійкість?

Розділ 3 Основні конструкційні матеріали деталей машин.

Тема 3.1. Металеві конструкційні матеріали

Метали і їхні сплави — одні з головних конструкційних матеріалів. Розглянемо їх докладніше.

Чавуни – це сплави залізної руди з вуглецем, з підвищеним змістом останнього, а також з поліпшеними ливарними властивостями й зниженою пластичністю. Розрізняють:

1. Сірий чавун, який є основним ливарним матеріалом. Для нього характерна середня міцність, менша, чим у сталі, через графітові включення, що створюють концентрацію напруг. Має задовільну зносостійкість внаслідок дії графіту.

2 Чавун з кулястим графітом сильно зменшує внутрішню концентрацію напружень, що застосовують при підвищених вимогах до міцності деталі. Його застосовують замість сталей для деталей, що працюють в умовах значних змінних напружень (колінчаті вали двигунів багатьох сучасних тракторів і автомобілів).

3. Білі й вибілені чавуни. Мають весь вуглець у зв'язаному стані, характеризуються високою твердістю (важко обробляється різанням), високою зносостійкістю й жаростійкістю, високим опором корозії. Основні вироби з білого чавуну: деталі, що працюють на зношування - гальмові колодки; деталі, піддані дії полум'я й нагріванню - колосники й т.д.;

4. Ковкий чавун, застосовують для деталей, що вимагають за своєю формою литої заготовки, але що допускають хоча б випадкове ударне навантаження. Назва «ковкий» умовне. Заготовки з ковкого чавуну так само, як і із сірого, одержують тільки виливком; тиском ковкий чавун не обробляють.

Сталі — ковкі сплави заліза з вуглецем і іншими елементами, зміст вуглецю в які не перевищує 2,14 %, але не менше 0,02 %. Сталі характеризуються високою міцністю, пластичністю, здатністю добре сприймати термічну або хіміко-термічну обробку. Розрізняють:

1. Вуглецеві сталі, які поділяються в свою чергу на:

Сталі загального призначення.

Сталі якісні конструкційні (ГОСТ 1050-74).

2. Леговані сталі які в свою чергу поділяються на:

Якісні;

Високоякісні;

Особливо високоякісні.

Леговані сталі додатково позначають буквами, що вказують основні легуючі елементи:

У - вольфрам, Г - марганець, Д - мідь, М - молібден, Н - нікель, Р - бор, С - кремній, Т - титан, X - хром, Ф - ванадій, Ю - алюміній. Цифри після букв означають процентний вміст відповідного компонента; якщо воно менш або біля одного відсотка, то цифру не ставлять. Високоякісні леговані сталі додатково відзначають буквою А в кінці позначення. Наприклад, марка 12ХНЗА означає високоякісну сталь із середнім змістом вуглецю 0,12 %, хрому близько 1 % і нікелю 3 %.

Сплави кольорових металів. Розрізняють наступні сплави кольорових металів:

1. Мідні сплави, які діляться на:

1) Бронзи - всі мідні сплави (олов'яні, свинцеві, алюмінієві, берилієві, кременисті й ін), за винятком латуні; Бронзи мають високі антифрикційні властивості, гарний опор корозії, універсальні технологічні властивості. Добре обробляються різанням.

2) Латуні - мідні сплави, у яких переважним легуючим компонентом є цинк (до 50%). Латуні розділяють на подвійні (сплави Сu - Zn) і складні, утримуючі наступні компоненти: свинець, кремній, марганець, алюміній, залізо, нікель, олово. Характеризуються гарним опором корозії, електропровідністю, достатньою міцністю. Латуні застосовують: для труб, гільз, дроту; для арматур; у приладах; в електричних апаратурах, електромашинобудуванні й т.д.

2. Бабіти — сплави на основі м'яких металів (олова, свинцю, кальцію), що представляють собою високоякісні, антифрикційні підшипникові матеріали низької твердості, що допускають роботу зі значними швидкостями й тисками.

3. Легкі сплави - сплави із щільністю не більше 3,5 на алюмінієвій або магнієвій основі. Застосування легких сплавів в основному визначається їхньою малою щільністю й значною несучою здатністю на одиницю маси.