Механических процессов

Курс прикладной механики начинаем с основных вопросов теории механизмов, в которой положения общей механики применяются при изучении особых механических систем, называемых механизмами. В этом отношении теория механизмов является непосредственным продолжением, или, вернее, ветвью общей механики. К понятию механизма мы приходим абстрагируясь от функционального назначения механического оборудования современного производства: машин и машинных агрегатов, приборных и вычислительных систем, механических приспособлений. Остановимся кратко на этих понятиях.

Рассказав о различных способах отделения золота и серебра, о процессах переплавки медных, свинцовых и оловянных руд, Ломоносов подробно описывает выплавку чугуна и железа. Он приводит конструкцию доменной печи и агрегатов для переработки чугуна в железо, останавливается на характере происходящих в них процессов и на методах плавки. Книга Ломоносова хорошо иллюстрирована многочисленными схемами и чертежами, облегчающими изучение описанных в ней процессов и механических приспособлений.

Наиболее важной в техническом отношении является первая группа механических систем. Она получила название машин. Вторая группа получила название приборов, а третья — рычажных систем, или механических приспособлений.

Для иллюстрации вышеприведенной классификации механических изменяемых систем приведем примеры механизмов машин и приборов, а также примеры самих машин и механических приспособлений.

для селекционной сборки и контролем продукции, изготовленной в условиях, технологически не обеспечивающих требуемой точности. Разумеется, применение автоматов для контроля готовых изделий оправдывается лишь в условиях массового производства, когда стоимость автоматовилисменных частей к ним,атак-же и их настройки окупается при крупных партиях контролируемых деталей одного размера. Учитывая известные ограничения области применения автоматических методов измерений, следует обратить особое внимание на сравнительно легко реализуемые в любом инструментальном цехе мероприятия, направленные к повышению производительности контроля (так называемая „малая автоматизация"). К таким мероприятиям относятся изготовление простейших измерительных приспособлений, элементарная рационализация конструкций калибров, изготовление комбинированных контрольных стендов, на которых смонтирована группа различных калибров для пров°рки данного изделия, широкое применение специальных измерительных приспособлений с резьбовыми роликами, применение механических приспособлений, ускоряющих процесс свинчивания и навинчивания контролируемых резьб, замена предельных двухсторонних высотомеров простыми индикаторными приспособлениями и т. д.

В 1865 г. бакинский инженер Иваницкий создал глубинный насос для выкачивания нефти [72, с. 156]. Принцип его действия был известен на Кавказе. Но только в 1874 г. насос применили на нефтепромысле в Грузии, а в 1876 г.— на промысле Вермишева в Баку. Однако и после этого он не получил широкого распространения в России. До установления Советской власти на нефтяных промыслах страны скважины за редким исключением тартались желонками. Владельцы промыслов, не желая тратить средства, время и силы на техническое оснащение работ, получали прибыли, жестоко эксплуатируя рабочих. Выступая против насосов в Баку, они ссылались на то, что насосы «стоят очень дорого, а починка их затруднительна вследствие отсутствия механических приспособлений» [73, с. 105]. Совершенствование добычи нефти в дореволюционной России шло по пути замены ручного или конного привода желонки паровым, а затем и от двигателя внутреннего сгорания. Иногда применяли электромотор, получавший энергию с центральной электростанции, расположенной обычно вне промыслового участка.

Перемещение грузов с помощью простейших или механических приспособлений. 4. Для перемещения грузов весом от 80 до 500 кГ (каждого места в отдельности) грузчикам должны предоставляться простейшие приспособления: тачки, доски, медведки, вагончики, тележки и пр. в зависимости от величины груза.

8. В местах, где работы производятся с помощью механических приспособлений, не допускается во время работы присутствие посторонних лиц.

Устройств о для удаления золы ишлако в состоит из механических приспособлений: вагонеток или транспортеров или тех и других, вместе взятых.

174. При разборке лесов и подмостей разбираемые элементы следует спускать с помощью кранов или простых механических приспособлений (блоков и т. п.). Валить леса и сбрасывать с них разбираемые элементы и остатки материалов запрещается.

9.32. При разборке лесов спуск элементов следует производить при помощи кранов или простых механических приспособлений (блоки и др.). Запрещается валить леса, а также сбрасывать с них отдельные элементы.

Напряжение, возникающее в металле, вызывает деформацию. Деформация — изменение формы и размеров тела под влиянием воздействия внешних сил или в результате физико-механических процессов, возникающих в самом теле (например, фазовых превращений, усадки и т. п.). Деформация может быть упругая (исчезающая после снятия нагрузки) и пластическая (остающаяся после снятия нагрузки). При увеличении нагрузки упругая деформация переходит в пластическую; при дальнейшем повышении нагрузки происходит разрушение тела.

Термомеханические способы основаны на одновременном протекании тепловых и механических процессов.

Источники энергии для термомеханических и механических процессов сварки давлением (контактная, термопрессовая, холодная и другие виды сварки) должны обеспечивать концентрацию тепловой или механической энергии в зоне сварки, а также давление, достаточные для создания физического контакта, активации и химического взаимодействия атомов соединяемых поверхностей.

В основе всех прессово-механических процессов лежит пластическая деформация, создаваемая тем или иным способом в зоне сварного соединения.

3.2.1. Существующие методы оценки малоцикловой усталости не позволяют производить оценку ресурса элементов оборудования с учетом физико-механических процессов, происходящих в области концентраторов напряжений при гидравлических испытаниях. Нами установлено, что в процессе гидравлических испытаний металл в области концентраторов напряжений и дефектов претерпевает существенные изменения, связанные с перераспределением напряжений и деформаций, деформационным охрупчиванием и старением, снятием первоначальных остаточных и реализацией новых полей остаточных напряжений и др. Наиболее существенным фактором, снижающим ресурс оборудования, является деформационное охрупчивание металла и подрост исходных трещиноподобных дефектов, размеры которых близки к критическим.

1. Законы сохранения не зависят ни от траекторий частиц, ни от характера действующих сил. Поэтому они позволяют получить ряд весьма общих и существенных заключений о свойствах различных механических процессов, не вникая в их детальное рассмотрение с помощью уравнений движения. Если, например, выясняется, что такой-то процесс противоречит законам сохранения, то сразу можно утверждать: этот процесс невозможен, и бессмысленно пытаться его осуществить.

3. Основные и производные процессы при износе материалов. Основным процессом, возникающим при трении материалов и при-* водящим к износу, является упругопластическая деформация • как результат взаимодействия микрорельефов поверхностей.; В свою очередь, этот процесс порождает и сопровождается целой гаммой производных физических, химических и механических процессов, протекающих на поверхностях и в поверхностных слоях трущихся тел. Это процессы окисления, теплофизические и коррозионно-механические процессы, усталостное разрушение* поверхностные явления (адсорбция) и др. [207].

Сложность и многообразие физико-механических процессов, протекающих в деформируемом теле, приводят к многозначным конечным результатам, которые проявляются в .виде неожиданного разрушения или неоправданно высокого механического сЛр'отивления."Пратзильное объяснение поведения материала под нагрузкой и, что более важно, предсказание этого поведения возможны лишь после выяснения физической сущности протекаемых процессов. В связи с этим такие широко известные эксплуатационные факторы, как степень сложности напряженного состояния, скорость деформирования, широкий диапазон температур, степень физико-химической активности окружающей среды и др., должны рассматриваться с точки зрения влияния их на структурную основу материала и через нее на наблюдаемые механические свойства.

Глубокую оценку значения электрической энергии для технологии дал выдающийся советский электроэнергетик Г. М. Кржижановский еще в период разработки плана ГОЭЛРО. Он подчеркнул, что «на грани физических и механических процессов электротехника не останавливается. Практическая электрохимия и электрометаллургия родились каких-нибудь 20 лет тому назад. Ныне это уже громадные научные области, уже двигатели и носители революционных переворотов в области нужных для человечества превращений вещества» [19]. И действительно, благодаря введению электротехнологии: в настоящее время удается получить в массовом масштабе весьма редкие в прошлом элементы, новые сочетания их в виде специальных сплавов и многие синтетические материалы.

Если прикладываемая нагрузка при повторных ударах не превышает первоначальную, то выступы деформируются упруго, и сближение значительно меньше, чем при первом ударе (при первом ударе сближение определяется в основном исходной шероховатостью поверхности, пределом текучести или твердостью, а при повторных сближение зависит от модуля упругости и геометрии поверхности после первоначальной деформации). При небольшой внешней нагрузке местные давления на площадках фактического контакта при ударе могут достигать высоких значений и приводить область контакта в 'состояние пластического течения даже у металлов со значительной твердостью. Высокоскоростная пластическая деформация, которой при ударе подвергаются микровыступы, вызывает их мгновенный разогрев до высоких температур. Небольшие геометрические размеры единичной микронеровности (для шлифованой поверхности /г=10 мкм, г=50 мкм) затрудняют, а иногда делают невозможным непосредственное измерение температуры на ней. В таких случаях применяют моделирование, которое позволяет качественно или количественно исследовать интересущий нас процесс на модели. Исследователи, занимающиеся изучением механических процессов на поверхности контакта, для моделирования микровыступа использовали различные модели в виде тел правильной геометрической формы: конусоидальные, стержневые, клиновые, эллипсоидальные, цилиндрические, сферические и др.

Принято считать, что коррозионная усталость при высоких уровнях амплитуды деформаций и напряжений (область ограниченной выносливости) обусловлена главным образом механическими процессами, а при низких уровнях — коррозионными. Следовательно, при высоких уровнях деформаций и напряжений действие коррозионной среды будет проявляться в той мере,в какой она влияет на развитие механических процессов.