Действием переменной

нарушения сплошности в виде трещин, представляющие собой главную опасность для прочности. Трещины образуются в швах — кристаллизационные; в процессе остывания металла — холодные, даже при вылеживании и отсутствии нагружений. Трещины также образуются в околошовных зонах в результате действия ряда факторов: образования структур повышенной хрупкости, сочетания неблагоприятных остаточных напряжений с напряжениями от внешних сил, в частности в условиях низких температур и агрессивных сред, при последующей термической обработке, под действием переменных нагрузок;

Расчет элементов конструкций, находящихся под действием переменных нагрузок, обычно начинают со статического расчета, целью которого является предварительное определение размеров. Только после этого проводят проверочный расчет на выносливость, в результате которого определяют фактический коэффициент запаса прочности.

вания. При наличии проскальзывания от переменных моментов возникает фреттинг-коррозия, которая существенно понижает сопротивление усталости валов, затрудняет разборку и т. д. Поэтому в расчеты ответственных соединений, находящихся под действием переменных моментов (особенно при больших l/d) следует вводить коэффициент концентрации нагрузки по длине. Фреттинг-коррозию снижают гальваническими покрытиями медью, оловом, свинцово-оловянистыми сплавами.

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Деталь не должна разрушаться или получать пластические деформации при действии на нее нагрузок. Различают статическую потерю прочности и усталостные поломки деталей. Потеря прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести ст для пластичных материалов или предел прочности ог„ для хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Усталостные поломки вызываются длительным действием переменных напряжений, значение которых превышает характеристики выносливости материалов (например, о_г). Основы расчета на прочность и усталость были рассмотрены в разделе «Сопротивление материалов». Здесь же общие законы расчетов на прочность и усталость рассматривают в применении к конкретным деталям,

* Усталость — процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению (ГОСТ 23207—78).

Усталостное разрушение (выкрашивание) рабочих поверхностей зубьев — основной вид разрушения зубьев закрытых передач. Возникает под действием переменных контактных напряжений ан, вызывающих усталость материала зубьев. Обычно разрушение начинается вблизи полюсной линии на ножках зубьев, где возникает наибольшая сила трения, способствующая образованию микротрещин. При перекатывании зубьев масло запрессовывается в трещины и, находясь под большим внешним давлением, вызывает выкрашивание частиц металла (см. рис. 3.3). На поверхности зубьев образуются раковины (рис. 3.103, а), нарушающие условия возникновения сплошной масляной пленки, появляется металлический контакт, что приводит к быстрому износу и задиру зубьев.

и других деталей. Подземная (почвенная) коррозия является результатом воздействия почвы на металл. Коррозионное действие почвы повышается, если в ней содержатся соли, сообщающие среде электропроводность. Наиболее активна почва на уровне фунтовых вод: а!ажный фунт ифает роль неподвижного электролита. В большинстве случаев почвенная коррозия происходит при аэрации (т. е. постоянном поступлении кислорода) и носит местный характер, что объясняется неравномерностью аэрации. Особенно существенно возрастает интенсивность подземной коррозии при наличии блуждающих токов (токов, ответвляющихся от .различных электрических источников и проникающих в фунт и подземные сооружения). Наиболее опасны постоянные блуждающие токи. Коррозия под действием переменных блуждающих токов менее сильна. Такой коррозии подвержены подземные стальные коммуникации, проходящие вблизи трамвайных путей, сварочных площадок и цехов электролиза. Разновидностью почвенной коррозии является биокоррозия (микробиологическая коррозия), вызываемая микроорганизмами. Чаще всего она появляется в земляном фунте, в канавах, в морском и речном иле. Наружные поверхности оборудования, трубопроводов, металлоконструкций подвержены атмосферной коррозии, т. е. коррозии, протекающей в атмосферных условиях в присутствии избыточного количества кислорода при попеременном действии на металл влаги и сухого воздуха. Атмосферная коррозия усиливается в тех районах, где окружающий воздух содержит такие газы, как сернистый ангидрид, серный ангидрид и сероводород. Эти газы в присутствии влаги образуют кислоты, которые разрушают имеющиеся на металлах естественные защитные пленки и облегчают дальнейшее коррозионное разрушение. В нефтехимической аппаратуре возможна так называемая контактная коррозия. Она возникает на участке контакта двух различных или одинаковых ме-laiuiOB, находящихся в разных состояниях. Для возникновения такой коррозии достаточно, например, наличие в одном из металлов легирующих добавок.

переменных напряжениях разрушение происходит при максимальных по абсолютной величине напряжениях цикла, меньших предела прочности, а во многих случаях —- даже меньших предела текучести данного материала при статическом нагружении. Разрушение, вызванное многократным действием переменных напряжений, принято называть усталостным разрушением, или усталостью, материала.

На основе анализа поломок различных деталей машин и многочисленных экспериментальных исследований установлено, что при переменных напряжениях разрушение происходит при максимальных по абсолютной величине напряжениях цикла, меньших предела прочности, а во многих случаях — даже меньших предела текучести данного материала при статическом нагружении. Разрушение, вызванное многократных действием переменных напряжений, принято называть усталостным разрушением, или у с-талостью, материала.

Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называется усталостью. Способность же материалов воспринимать эти повторные знакопостоянные или знакопеременные напряжения без разрушения называется сопротивлением усталости или циклической прочностью.

Таким образом, под усталостью понимается процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию тре-щтш, их развитию и разрушению.

Повышение несушей способности подшипника в результате периодического сближения вала и подшипника под действием переменной нагрузки наблюдается и при нестационарном погружении, .хотя и не учитывается расчетом.

Теперь представим, что точка М прошла путь s = M0Mi под действием переменной силы Р и требуется определить А м„м,— работу этой силы на перемещении М1>М1 (рис. 1.175, а). Разложим силу Р на касательную Pt и нормальную Р„ составляющие. Пусть нам известна зависимость Р% = / (s), т. е. закон изменения модуля

В случае криволинейного движения материальной точки под действием переменной по модулю и направлению силы весь промежуток времени t можно разбить на бесконечно малые промежутки, в пределах которых вектор силы можно считать постоянным, а путь — прямолинейным, тогда импульс силы за конечный промежуток времени t будет равен сумме элементарных импульсов. В этом случае математическое выражение теоремы об изменении количества движения приобре-

Докажем эту теорему для самого """ общего случая движения материальной точки, т. е. для случая криволинейного движения под действием переменной силы (рис. 16.2). Запишем для этой точки основное уравнение динамики:

сдвоенных тонких линий, что обусловлено различиями в условиях перехода от периода остановки трещины к периоду ее распространения под действием резонанса. Возможны кратковременные резонансные нагрузки, не вызывающие заметного подрастания трещины, а также более длительное нагружение при резонансе, когда трещина подрастает на ту величину, которая определяет расстояние между двумя соседними усталостными линиями, характеризующими наиболее резкую границу их образования под действием переменной нагрузки.

Расчет остаточных напряжений в композитах, состоящих из полимерного связующего и армирующих волокон, является, по существу, задачей вязкоупругого анализа конструкций под действием переменной температуры, когда полимерное связующее переходит из высокоэластического состояния в стеклообразное. Этот расчет легко выполним при помощи существующих методов в предположении о термореологической простоте и линейности свойств полимерного связующего. Однако справедливость развитого подхода все-таки нуждается в проверке, особенно в диапазоне температур, близких к Т8.

Скорость нагружения под действием переменной нагрузки периодически изменяется и равна нулю при каждом максимальном и минимальном напряжении, поэтому можно предположить, что усталостное разрушение вызывается средней скоростью нагружения, которая определяется путем деления амплитуды напряжения на время '/4 цикла:

Для решения задачи теоретического определения упругой деформации внешней стенки втулок использовано приближенное решение для толстостенных цилиндров, находящихся под действием переменной по длине осесимметричной нагрузки, предложенное Бояршиновым [1], и ранее найденное решение для внутренней стенки втулок при протягивании 12].

Требования к равномерности затяжки еще более повышаются, если в соединении необходима герметичность. Неполная и неравномерная затяжка гаек (винтов) может явиться причиной деформации деталей под действием переменной нагрузки, нарушения плотности соединения, т. е. причиной некачественной сборки, ведущей к более быстрому износу узла или даже целой машины.

Повышение несущей способности подшипника в результате периодического сближения вала и подшипника под действием переменной нагрузки наблюдается и при нестационарном нагружении, хотя и не учитывается расчетом.

Исследование устойчивости и переходных процессов в гидравлической системе управления «насос переменной производительности — трубопроводы — гидромотор — нагрузка» является частью общей задачи исследования динамики замкнутой силовой гидравлической следящей системы. Изучению системы «насос — трубопроводы — гидромотор — нагрузка» посвящено значительное число работ [1—8], в которых рассматриваются отдельные свойства этой системы, но не затрагиваются вопросы комплексного изучения сложной системы, включающей гидравлические и механические элементы в различных сочетаниях. Важной особенностью силовой гидравлической системы является невозможность представления ее в виде последовательной цепочки простейших звеньев с однонаправленным действием переменной величины на выходе одного звена и на входе последующего звена, что исключает использование обычных методов теории автоматического управления [9, 10].