Динамического деформационного

§ 32.2. Статическое и динамическое уравновешивание вращающихся масс

Динамическое уравновешивание, при котором уравновешиваются силы инерции и инерционные моменты; при динамическом уравновешивании ось вращения является одной из трех главных центральных осей эллипсоида инерции или свободной осью.

Динамическое -уравновешивание масс в плоскостях / и //: Gj = 109,4 Н; a3i=47°44'; Gn = 119,7 Н; аш=35в. динамическое уравновешивание масс в плоскостях /// и IV: , =278,1 Н; азп,=45°; GJV = 287,4 H; a,IV=39°48'.

Различают статическое и динамическое уравновешивание. Статическое уравновешивание вращающихся масс. У статически уравновешенного вращающегося звена центр массы должен находиться на оси вращения. Если центр массы звена удален от оси вращения на расстояние г, то при вращении звена с угловой

Динамическое уравновешивание вращающихся масс. Для динамического уравновешивания масс вращающегося звена необходимо, чтобы его ось вращения совпадала с одной из трех главных центральных осей инерции звена. Из теоретической механики известно, что при этом не возникают дополнительные давления на опоры оси от действия центробежных сил инерции и ось вращения называется свободной осью.

Первые два равенства указывают на то, что центр тяжести уравновешенного вала должен быть неподвижным, т. е. должен находиться на его оси вращения. Это является первым условием, выполнение которого условно называется статическим уравновешиванием (или балансировкой) вала. Выполнение всех равенств определяет так называемое динамическое уравновешивание (балансировку) вала. Ось вала, не испытывающая никаких динамических давлений, называется свободной осью вращения (она при этом является главной центральной осью инерции вращающейся системы).

2. Каменский В. А. Статико-динамическое уравновешивание плоских механизмов. М.: Наука, 1964. 126 с.

На производственных образцах однопшиндельных станков, выпущенных впоследствии Ереванским станкозаводом им. Ф. Э. Дзержинского и Московским станкозаводом им. С. Орджоникидзе, было установлено по две резцовые головки — по обе стороны шпинделя с изделием, что обеспечивало его динамическое уравновешивание, минимальные деформации при обработке. Так как каждый резец находился в контакте лишь короткое время — при прохождении угла ю —»„ он не успевал нагреваться, это резко повышало стойкость инструментов. Сам процесс предопределял дискретный характер стружки, что снимало проблему ее дробления. Точность обработки обеспечивалась уже не жесткостью кинематического привода, как при поперечном точении, а за счет предварительной установки вылета резцов, постоянства расположения параллельных осей заготовки и резцовой головки.

73. К о в а л е в М. П., М о р ж а к о в С. П., Терехова К- С. Динамическое уравновешивание роторов гироскопических систем. М-, Оборонгиз, 1962, 258 с, V ' * ........

3. Васильев B.C. Динамическое уравновешивание роторов турбогенераторов. — «Вестник машиностроения», 1958, № 5.

15. Колесник Н. В. Динамическое уравновешивание гибких валов. — «Вестник машиностроения», 1952, № 5.

ляется особенностью процесса циклического деформирования по сравнению со статическим нагружением. Из-за длительности процесса усталости происходят также структурные изменения и в областях, где металл еще находится в области микротекучести. Эти изменения связаны с накоплением микропластической деформации и процессами динамического деформационного старения.

Вторая группа исследователей (Д. Леви, Т. Накагава, И. Икай) наличие физического предела выносливости связывает с протеканием при усталости процесса динамического деформационного старения, который свойствен металлам с ОЦК - решеткой (железо, молибден, хром и др.). Согласно этой точке зрения в условиях циклического деформирования наблюдается относительно медленное, но эффективное закрепление дислокаций в результате динамического деформационного старения. Считается, что предел выносливости - это такое максимальное напряжение, при котором процессы разблокировки, блокировки дислокаций и накопления повреждений взаимно уравновешены. Однако эта теория, связывающая наличие физического предела вы-

носливости с протеканием динамического деформационного старения, не может объяснить его наличие у ряда металлических материалов с ГПУ- и ГЦК - кристаллическими решетками.

При повышенных температурах испытания на усталость обычно наблюдается снижение пределов выносливости в связи с влиянием процессов ползучести, особенно в случае, если среднее напряжение цикла не равно нулю (кривые 1 и 4 на рис. 49). В углеродистых сталях в интервале температур испытаний 150 - 400 С наблюдается аномальное повышение пределов выносливости по сравнению с испытаниями при комнатной температуре, связанное с протеканием процессов динамического деформационного старения (рис. 49, кривая 3).

Отмечают пять основных механизмов, способствующих повышению статической и циклической прочности низкоуглеродистой стали при протекании динамического деформационного старения:

Линейное упрочнение на кривых нагружения сплавов с пониженной энергией дефекта упаковки сменяется параболическим, которое, как и для молибденовых сплавов, является стадийным, но имеет свои особенности [341]. Последнее подтверждается как обработкой кривых деформации в координатах S — el/> (рис. 3.24, б), так и результатами структурных исследований [62, 339, 344]. У поликристаллического ванадия (рис. 3.24, б) с повышением температуры испытания первая параболическая стадия появляется при —90 °С, вторая — при —50 °С и третья — лишь при 85 °С. Следует отметить, что кривые S — ег/' при температурах 400 и 600 °С из-за динамического деформационного старения (ДДС) идут намного круче, чем все остальные (не учитывая кривую деформации при —196 °С), причем при 600 °С третья параболическая стадия не успевает наступить.

353. Влияние динамического деформационного старения на параметры упрочнения малолегированного сплава хрома / Л. С. Иголкина, Л. С. Косачев, Б. А. Мо-чалов и др. // Металлофизика.— 1985.— 7, № 4,— С. 89—93.

Исследования сталей бейнитного класса, используемых для изготовления сосудов под давлением при одновременном воздействии' окружающей среды и температуры, показали, что в этом случае существенную роль в продвижении трещины играет механизм динамического деформационного старения (ДДС) [123]. Он характерен для сероводородной среды H2S, в которой при повышенной температуре имеют место процессы, представленные на рис. 7.32. Механизм ДДС связан с проникновением водорода в металл, его охрупчивани-ем и активизацией процесса скольжения. При этом доминирующим механизмом разрушения является раскалывание материала. Процесс ДДС начинает доминировать в вершине трещины при большей температуре окружающей среды с возрастанием скорости деформации.

Рис. 7.32. Схема возникновения охрупчивания металла в результате агрессивного воздействия среды и возникновение динамического деформационного упрочнения в связи с формированием полос скольжения [123]

Повышение температуры испытания до 300° С (рис. 1, б) приводит к изменению характера хода кривых микротвердости обез-углерожеяного слоя и слоя стали Ст. 3. Существенное повышение микротвердости в области насыщения можно объяснить тем, что доминирующим процессом, протекающим в этих слоях, является процесс динамического деформационного старения, приводящий к значительному упрочнению материала. Некоторое возрастание микротвердости слоя стали Х18Н10Т при циклическом нагружении можно объяснить эффектом тренировки, происходящим при повышении несущей способности основного слоя композиции. Изменения микротвердости карбидного слоя после циклического нагружения не наблюдалось.

Более продолжительный период // заметно отличается от периода / . В частности, в начале периода // при напряжениях выше предела выносливости величина прогиба образцов уменьшается и тем интенсивнее, чем больше амплитуда приложенных напряжений. Это вызвано нагревом образцов, способствующим протеканию динамического деформационного старения, следствием которого является ускоренный процесс упрочнения. С понижением амплитуды напряжений самонагрев образцов снижается, а величина прогиба стабилизируется. В конце периода // появляются разветвленные макротрещины, перерастающие в магистральную трещину. Период /// соответствует ускоренному росту усталостной макротрещины. При напряжениях, близких к пределу выносливости, деление деформационных кривых на периоды не имеет смысла, т.е. эти кривые при испытании образцов в воздухе трансформируются в почти прямые линии.