Определяющих положения

Анализ механизмов повреждения. Выявление определяющих параметров технического состояния

Анализ механизмов повреждений и выявления определяющих параметров технического состояния элементов аппарата проводится на базе данных анализа технической документации, оперативной диагностики и экспертного обследования, в результате чего выясняется текущее техническое состояние, уровень и механизмы повреждений, фактическая нагруженность и др.

Анализ включает оценку: фактической нагруженное™ основных элементов аппарата в соответствии с требованиями НТД; фактической геометрии и толщины стенок, концентраторов напряжений и дефектов результатов исследования напряженно-деформированного состояния (НДС), полученных при функциональной диагностике и экспертном обследовании; установление механизмов образования и роста обнаруженных дефектов и повреждений, возможных отказов вследствие их развития; оценку параметров технического состояния аппаратуры (их соответствие требованиям нормативно-технической и проектной документации, а по наличию отклонений от требований НТД установления определяющих параметров технического состояния); заключения о необходимости дальнейших уточненных расчетов и экспериментальных исследований напряженно-деформационного состояния, характеристик материалов и оценки остаточного ресурса в случае отсутствия повреждений, влияющих на параметры технического состояния аппаратуры.

При диагностировании технического состояния длительно проработавшего оборудования анализ механизмов повреждений и выявлений определяющих параметров технического состояния обследуемого аппарата должен включать оценку: фактической нагруженности основных элементов объекта в соответствии с требованиями НТД; фактической геометрии и толщины стенок, концентраторов напряжений и дефектов; результатов исследования напряженно-деформированного состояния (НДС), полученных при диагностике и экспертного обследования; установления механизмов образования и роста обнаруженных дефектов и повреждений металла, возможных отказов вследствие их развития; параметров технического состояния аппаратуры (и их соответствие требованиям НТД) и проектной документации. Если есть отклонения, то необходимо выполнить работы по установлению определяющих параметров технического состояния. Завершает перечисленные этапы заключение о необходимости дальнейших экспериментальных исследований НДС; характеристик материалов, уточненных расчетов и оценки ресурса безопасной эксплуатации аппарата.

Анализ механизмов возникновения повреждений Выявление определяющих параметров технического состояния

При нерациональном создании 10 шероховатости коэффициент тепло- f отдачи может быть и ниже, чем для j гладкой трубы. Снижение коэффи- ^ циента теплоотдачи может иметь -место в случае высоких бугорков шероховатости, так как за ними г у-поверхности стенки может образоваться застойная зона. Этот эффект проявляется по-разному в зависимости от числа Рейнольдса, формы бугорков шероховатости, расстояния между ними и т. п. При одной >и той же относительной высоте f>/d можно получить как улучшение, так и ухудшение теплоотдачи. Поэтому необоснованная экстраполиция результатов эксперимента на неисследованную область определяющих параметров в данном случае особенно опасна.

Именно в такой зависимости на рис. 3-31 представлены все имеющиеся в литературе опытные данные по теплопередаче через прослойки. При вычислении критериев подобия независимо от формы прослойки за определяющий размер принята ее толщина б, а за определяющую температуру — средняя температура жидкости ?ж = = 0,5 (tci+tcz)- Несмотря на условность такой обработки и явную недостаточность определяющих параметров, в выбранной системе координат все опытные точки для плоских (вертикальных и горизонтальных), цилиндрических и шаровых прослоек довольно хорошо укладываются на одну общую кривую (рис. 3-31).

Эта зависимость представлена на рис. 3-31. При вычислении чисел подобия независимо от формы прослойки за определяющий размер принята ее толщина б, а за определяющую температуру — средняя температура жидкости /ж = 0,5 (tcl + tcz). Несмотря на условность такой обработки и явную недостаточность определяющих параметров в выбранной системе координат все опытные точки для плоских (вертикальных и горизонтальных), цилиндрических и шаровых прослоек довольно хорошо укладываются на одну общую кривую (рис. 3-31).

Вследствие практической невозможности регистрации нагрузки в области откольного разрушения информация о деформировании материала и кинетике его разрушения получается в результате анализа волновых процессов, основанного на регистрируемой диаграмме изменения скорости свободной поверхности или давления на границе раздела исследуемого материала с материалом меньшей акустической жесткости. В связи с этим принятая для анализа модель механического поведения и разрушения материала и метод аналитической обработки оказывают существенное влияние на получаемые из экспериментальных исследований результаты, а имеющиеся в литературе данные о силовых и временных характеристиках сопротивления материала откольному разрушению неразрывно связаны с методами их определения. Выбор в качестве определяющих параметров различных величин исключает возможность сопоставления экспериментальных результатов и ведет к получению количественно и качественно противоречивых выводов. Это снижает информативность таких исследований и затрудняет их использование для практических расчетов.

Анализируя уравнение (5.19), или, что то же самое, (5.31), можно прийти к выводу о том, что чем меньше число параметров, определяющих изучаемую величину, тем больше ограничена функциональная зависимость и тем проще вести исследование. В частности, если число основных единиц измерения равно числу определяющих параметров, которые имеют независимые размерности, то с помощью теории размерности эта зависимость полностью определяется с точностью до постоянного множителя. В самом деле, если п = k + 1, т. е. все размерности независимы, то из параметров хъ xz, ..., хп нельзя образовать безразмерной комбинации и поэтому функциональная зависимость (5.22) может быть представлена в виде

Одним из важных требований теории размерностей является требование достаточности количества определяющих параметров. Среди определяющих параметров обязательно должны быть величины с размерностями, через которые могут быть выражены размерности всех зависимых параметров. При этом некоторые из определяющих параметров могут быть физическими размерными постоянными.

Числом степеней свободы механизма является число независимых параметров, однозначно определяющих положения всех звеньев механизма относительно стойки, например угловые и линейные координаты звеньев. Их называют обобщенными координатами механизма. Звено, которому приписывается одна или несколько обобщенных координат механизма, называют начальным. В механизме с одной степенью свободы — одно начальное звено, а за обобщенную принимают его угловую координату (если звено вращается) или линейную (если звено движется прямолинейно).

нирно-рычажного механизма функция положения может быть определена методом замкнутого векторного контура. Сущность этого метода заключается в том, что для любой замкнутой кинематической цепи, представляемой в виде многоугольника векторов, можно записать условие замкнутости векторного контура, вследствие чего суммы проекций сторон многоугольника на оси прямоугольной системы координат равны нулю. Направления векторов принимаются исходя из удобства отсчета углов, определяющих положения звеньев.

Is. Кинематическое исследование механизмов состоит в решении двух задач: 1) задачи о положениях механизмов, в которой устанавливаются зависимости переменных параметров, определяющих положения звеньев, от обобщенной координаты механизма; 2) задачи о распределении скоростей и ускорений, при окончательном решении которой определяются зависимости от времени скоростей и ускорений точек механизма, а также угловых скоростей и угловых ускорений его звеньев.

В обращенном движении стойка АС кулачкового механизма с качающимся толкателем (рис. 4.22, в) превращается в звено, вращающееся вокруг точки А. Если задано вращение кулачка с постоянной угловой скоростью, то с такой же скоростью в обращенном движении будет вращаться стойка АС, но в обратную сторону. Поэтому, проводя окружность радиусом АС, делят ее на такое же число равных угловых частей, на которые была ранее разбита ось абсцисс заданного графика движения (рис. 4.22, а). Таким образом, строятся положения оси вращения толкателя С0, С'г, C't, ... в обращенном движении. Теперь, если из построенных таким образом точек С0, С(, C't, ... провести засечки известной длиной толкателя / (рис. 4.22, в), то осуществим одно из условий, определяющих положения толкателя. Второе условие, необходимое для построения толкателя, заключается в том, что точка В± должна находиться на расстоянии rat = ABi от оси вращения А, а точка В2—на расстоянии гЬг — АВ2 и т.д. Следовательно, для построения положений толкателей в обращенном движении проводят из точки А ряд концентрических дуг радиусами АВ0, АВ2, ABt и т. д. На пересечении этих дуг с ранее проведенными засечками из точек С0, С'г, С\, ... и т. д. находят точки 0, 2, 4 и т. д. Соединяя соответствующие точки С,- и 5,-, можно построить положения толкателей в обращенном движении. Проведя через построенные точки 0,2,4,... плавную кривую, находят центровой профиль кулачка. На фазах выстоя радиус-вектор кулачка остается постоянным (рис. 4.22, б, в).

Для определения числа степеней свободы механизма с голономными связями достаточно найти общее число координат, определяющих положения всех звеньев механизма, и число уравнений, связывающих эти координаты. Разность между этими числами дает число независимых координат, если все уравнения связи независимы, т. е. ни одно из них не может быть получено как следствие других.

Для механизмов со структурными группами любых классов дифференцирование уравнений, определяющих положения звеньев, также всегда дает систему линейных уравнений. Например, для трехповодковой группы дифференцирование уравнений (2.16) дает систему, линейную относительно угловых скоростей Й2 и «32, для группы четвертого класса дифференцирование уравнений (2.17) дает систему, линейную относительно угловых скоростей ы->, й;)2 и й,12 и т. д.

Преобразовывая заданный механизм для нескольких первичных ошибок, являющихся нарушением как пассивных, так и активных связей, получим кинематическую цепь, изменяемость которой равна числу исследуемых первичных ошибок, переведённых в скалярные, минус число нарушенных пассивных связей. Значит число независимых первичных ошибок механизма, переведённых в скалярные, не может быть меньше числа координат, определяющих положения элементов кинематическихпар в звеньях, минус ушестерённое число звеньев и минус число пассивных связей.

Если перекосы элементов шарниров происходят вокруг прямых, пересекающих оси элементов в точках, определяющих положения элементов в звеньях, то ошибка расстояния между осями элементов шарниров, эксцентриситеты и перекосы будут не зависимыми между собой первичными ошибками. В дальнейшем мы будем считать, что задания направлений осей элементов шарниров осуществлены относительно произвольно выбранных систем отсчёта.

Исходным принято следующее положение: начало координат системы всегда совпадает с основной сборочной базой элемента. Предпочтение отдается той базе, от которой задается наибольшее число размеров, определяющих положения других элементов. Начало координат системы рекомендуется помещать в центр симметрии базы, если он существует. Направление полуоси + ОХ всегда совпадает с направлением главного движения сборки или формообразования элемента. Такие условия существенно облегчают в последующем формообразование и выявление размерных цепей конструкций, проектирование технологии механической обработки и сборки и решение многих других вопросов, связанных с машиностроительным проектированием. При этом в зависимости от функционального назначения элемента в ряде случаев приходится отождествлять основные базы то с установочной поверхностью детали, то с поверхностью под зажим, то с точкой контакта с режущим инструментом и т. п., а главное движение сборки — с направле-

необходимо решить две задачи: о положениях механизма (установить зависимости переменных параметров 6 и 1ВС, определяющих положения звеньев, от обобщенной координаты механизма а) и о распределении скоростей и ускорений точек меха-

Центроиду, т. е. геометрическое место всех мгновенных центров Р шарнирного четырехзвенника, можно построить на рис. 3 как последовательность точек пересечения всех направлений кривошипа АПА с соответствующими направлениями коромысла В0В. Известно: для кривопшпно-коромыслового механизма центроида распадается на две ветви рг и р2, которые асимптотически удаляются в бесконечность в тех положениях, в которых направления АйА и ВйВ параллельны. Ветвь р1 относится к положениям А0А, лежащим выше стойки А„В<,, а ветвь pz — к положениям А0А, лежащим ниже A0B<,. Так как полюс <9 относительного движения колес постоянно сохраняет свое расстояние до шарнира А0, то окружность, описанная вокруг А0 (рис. 3) радиусом А00, пересечет центроиду р, в данном случае ее ветвь рг, в точках Р^ и Р2, определяющих положения ведомого колеса ГА с угловой скоростью, равной нулю. Эти точки непосредственно определяют также угол поворота кривошипа ф12, который соответствует этим положениям ведомого колеса ГА- Этот угол ф12 можно определить по рис. 2 как расстояние по горизонтальной оси между точками пересечения графика i? с нулевой осью хг, соответствующей %, =0.

В МВК в отличие от механизмов второго класса векторные уравнения независимых замкнутых контуров [12] содержат не меньше трех неизвестных и образуют систему тригонометрических уравнений, зависящую от всех неизвестных параметров, определяющих положения звеньев. Установить существование и число действительных решений такой системы, найти начальные приближения неизвестных для дальнейшего уточнения решений трудно, решение этой задачи облегчается с помощью рассматриваемых ниже методов ре-'шения задач анализа положений МВК. В задаче анализа положений МВК достаточно ограничиться задачей анализа положений групп Ассура, считая положения шарниров заданными.