Виды нагрузок, учитываемых при расчетах деталей машин (расчетная, эквивалентная, номинальная и др.) при статическом и динамическом нагружении
Допускаемые напряжения. Факторы, влияющие на величину доп. напряжений при постоянных и переменных нагрузках.
Прочность - способность детали сопротивляться разрушению - оценивается несколькими способами:
а) с помощью допускаемых напряжений;
б) запасами прочности;
в) статистическими запасами прочности.
Наибольшее распространение получил метод расчета по допускаемым напряжениям, согласно которому наибольшее напряжение σmax в некоторой точке нагруженной детали не должно превышать определенной величины, свойственной данному материалу и типу детали.
σmax<[σ], где [σ] - допускаемое напряжение.
Однако такой оценке прочности присущи и недостатки:
1) величина допускаемого напряжения носит условный характер, так как не отражает характера предполагаемого разрушения, режима нагружения и других факторов, влияющих на надежность;
2) допускаемое напряжение, особенно при переменной нагрузке, зависит от геометрии детали, материала, технологии изготовления, что затрудняет его использование в качестве нормативной характеристики;
3) величина [σ] не дает представления о надежности детали в явном виде, так как в формуле не показано соотношение действующих и предельных напряжений для материала детали (предела текучести σт, предела прочности σв, предела выносливости и др.).
В инженерных расчетах допускаемые напряжения используют в основном для предварительных расчетов, связанных с приближенным определением основных размеров деталей.
Критерии качества деталей и узлов машин.
Качество – это совокупность свойств изделия, определяющих степень его пригодности для использования по назначению.
Система условий, позволяющих оценить степень пригодности, называется критериями качества. С помощью критериев качества решается основная цель проектирования – определение формы, размеров и материала детали.
Все критерии качества делятся на 3 группы: критерии работоспособности; критерии надежности; критерии экономичности.
Критерии работоспособности.
Работоспособность – это состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями нормативно – технической документации.
Основными критериями работоспособности являются:
- прочность - - способность детали сопротивляться разрушению
- жесткость - способность конструкции и ее элементов сопротивляться изменениям формы и размеров
- износостойкость
- теплостойкость - способность конструкции работать в пределах заданных температур в течение заданного срока службы.
- виброустойчивость - способность конструкции работать в диапазоне режимов, достаточно далеких от области резонанса
Критерии экономичности
Экономичность – минимальная стоимость затрат на проектирование, изготовление и эксплуатацию изделий.
Критериями экономичности являются: Производительность - достижение экономического эффекта за счет совершения большего числа операций в единицу времени; Энергоемкость - достижение экономического эффекта за счет повышения КПД: Материалоемкость - достижение экономического эффекта за счет минимизации массы и габаритов изделия:
Технологичность – это приспособленность изделия к его изготовлению с помощью передовых технологий; Унификация и стандартизация – применения наиболее рациональных форм и размеров деталей и узлов.
Достижение экономического эффекта за счет обеспечения положительного психологического климата при работе человека с изделием называют эстетичностью.
Достижение экономического эффекта за счет соответствия машины физиологическим и антропометрическим особенностям человека (например, более удобное расположение рычагов (тумблеров, кнопок) управления, рассчитанное на среднего человека и т.д.), называют эргономичностью.
Достижение экономического эффекта за счет положительного взаимодействия с окружающей средой (например, установка дополнительных очистных агрегатов, безотходное производство и т.д.) называют экологичностью.
Критерии надежности.
Надежность – это свойство изделия выполнять в течение заданного времени свои функции, сохраняя установленные эксплуатационные показатели в заданных пределах.
Основными критериями надежности являются: безотказность(свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени), долговечность(свойство изделия длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при соблюдении норм эксплуатации.), ремонтопригодность(приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов.), сохраняемость(свойства изделий сохранять эксплуатационные показатели на время и после сроков хранения.)
Виды нагрузок, учитываемых при расчетах деталей машин (расчетная, эквивалентная, номинальная и др.) при статическом и динамическом нагружении.
Причиной изменения напряжений могут быть как постоянные, так и переменные внешние нагрузки.
Номинальная нагрузка – нагрузка, соответствующая наиболее характерному режиму эксплуатации детали (в соответствии с выбранным критерием работоспособности), например, наиболее длительно действующая нагрузка.
Рабочая нагрузка – нагрузка, воспринимаемая деталью в процессе эксплуатации машины. Для исполнительного органа внешняя нагрузка и является рабочей.
Расчетная нагрузка – нагрузка, определяющая размеры и формы детали, соответственно рассматриваемому критерию прочности.
Эквивалентная нагрузка – такая постоянная нагрузка, которая по воздействию на деталь эквивалентна всем основным и дополнительным нагрузкам (т. е. заданную переменную нагрузку можно заменить постоянной – равноценной по повреждающему действию на деталь за тот же период времени).
Нагрузки могут быть заданы как усилие, крутящий момент или мощность.
Характеристикой напряженного состояния детали является цикл напряжений.