Возникает концентрация

3. Определить абсолютное давление в сечении 1, при котором в расходомере возникает кавитация (упругостью паров воды пренебречь).

3. Определить абсолютное давление в сечении /, при 'котором в расходомере возникает кавитация (упругостью паров воды пренебречь).

Если давление во входной части насоса понизится до некоторого критического значения (для дегазированных жидкостей до давления насыщенных паров), возникает кавитация — нарушение сплошности потока вследствие выделения паров и растворенных газов. Кавитация сопровождается характерным шумом, вибрацией насосной установки, падением напора, подачи, мощности и КПД.

где р0— абсолютное давление в приемном резервуаре (чаще всего ро равно атмосферному давлению ра); уж — скорость во всасывающем трубопроводе. При большой высоте всасывания давление на входе в насос становится равным давлению насыщенных паров и возникает кавитация. Следовательно, высота всасывания насоса ограничивается кавитацией. Поэтому для обеспечения надежной работы насоса при определении допускаемой высоты всасывания вводится кавитационный запас Aft:

При кавитационньгх испытаниях можно наблюдать явление,, когда при снижении давления на всасывании возникает кавитация и в некоторых местах основной трассы, что увеличивает ее сопротивление. В этом случае для поддержания постоянного расхода необходимо открыть регулирующий орган в циркуляционной трассе*. Для измерения кавитационных характеристик на горячей воде целесообразно применять специальное устройство, непосредственно измеряющее разность между давлением на всасывании и давлением насыщенных паров при температуре перекачиваемой воды [4]. Принципиальная схема такого устройства приведена на рис. 7.8. Главным элементом устройства является расположенный в потоке жидкости баллончик 6, заполненный до некоторого уровня перекачиваемой жидкостью. Во внутренней полости баллончика благодаря частичному заполнению устанав-

5. Исследование эрозионной стойкости материалов на неподвижных образцах с кольцевым возбудителем колебаний (рис. 22). Установка состоит из цилиндрического стакана, наполненного водой, с кольцом из титанида бария, расположенным ниже уровня воды. В случае приложения переменного электрического поля к поверхности кольца объем кольца начинает колебаться с частотой поля. При соответствующем выборе частоты поля и геометрических размеров установки в жидкости образуются стоячие волны, которые дают большую амплитуду колебания давления вблизи центра плиты, где крепится образец. На поверхности образца возникает кавитация. В этом сравнительно недавно разработанном [Л. 51 и 52] способе воспроизведения эрозионных разрушений в лабораторных условиях к испытываемому образцу не прикладывается никаких ускорений в противоположность обычному магнитострикцион н о м\у прибору, в котором испытываемый образец вибрирует. Разрушения

При работе насоса во всасывающей линии возникает разрежение. Из жидкости при этом может выделяться растворенный газ в виде пузырьков, газ может подсасываться через неплотности. Из опыта эксплуатации насосов на воде установлено, что наличие воздуха в жидкости практически не влияет на его работу. Малые количества газа проносятся через рабочее колесо. При больших количествах наблюдаются сепарация жидкости с образованием газовой пробки и связанное с этим колебание расхода. Лишь при объемном содержании газа 8 — 10% происходит срыв подачи [1]. Если давление пара перекачиваемой среды выше давления на входных кромках рабочих колес, то возникает кавитация — вскипание жидкости с быстрой последующей конденсацией пузырьков пара. В насосе появляются шум, удары и вибрация, которые разрушают детали. Для пра-вильной работы насоса необходимо, чтобы давление в высшей точке всасывающей линии было больше давления пара жидкости при рабочей температуре. Иногда для подавления кавитации используют следующий прием: при прокачке воды и кислот во всасывающий патрубок вводят некоторое количество газа, присутствие которого мешает схлопыванию пузырьков пара [3].

давления парообразования, вследствие чего возникает кавитация рабочей жидкости. Чтобы устранить кавитацию, надо поднять производительность подпиточного насоса.

• Для того чтобы в эксплуатации не допускать критических перепадов давлений, при которых возникает кавитация, необходимо знать кавитационные характеристики дросселей. Эксперименты показывают, что шаровой затвор более устойчив к кавитации по сравнению с задвижками и поворотными дисковыми затворами. Основной причиной этой устойчивости является то, что, как показали исследования, после шарового затвора происходит быстрое восстановление давления.

Давление ра зависит от рода жидкости и ее температуры. Величина р зависит от скорости жидкости (она уменьшается с увеличением скорости). При определенном для данных условий значении скорости возникает кавитация. По гипотезе проф. Феттингера, частицы жидкости, пролетев пустоты, ударяются с большой силой о стенки каналов машины. Выделившихся из жидкости паров и газов так мало, что они никакого амортизирующего действия оказывать не могут, в результате кавитация сопровождается -разъеданием материала (эрозией), шумом и стуком в машине вследствие неупругого удара, а также падением к. п. д.

Одним из наиболее старых методов определения кавитационной стойкости материала является метод, при котором образец испытуемого материала помещается в начальный участок диффузора сопла Вентури (рис. 25, а). При определенной скорости потока или понижения давления в сжатом сечении сопла Вентури возникает кавитация, распространяющаяся и на начальный участок диффузора. Рабочий режим установки выбирается таким образом, чтобы образец материала находился внутри кавитационной зоны.

Расчет на жесткость. Упругие перемещения вала отрицательно влияют на работу связанных с ним деталей: подшипников, зубчатых колес, катков, фрикционных передач и т. п. От прогиба вала (рис. 15.7) в зубчатом зацеплении возникает концентрация нагрузки по длине зуба (см. рис. 8.12). При больших углах поворота 6 в подшипнике может произойти защемление вала (см. правую опору на рис,

Различают изгибную и крутильную жесткость. При прогибе вала f (рис. 3.10) происходит пезекос зубчатых колес и возникает концентрация нагрузки по длиье зуба. При углах поворота Э может произойти защемление тел качения в шипниках. Валы редукторов на жесткость в большинстве не проверяют, так как принимают повышенные коэффициенты запаса прочности. Исключение составляют валы червяков, которые всегда проверяют на изгибную жесткость для обеспечения ности зацепления червячной пары.

Характерной особенностью машиностроительных деталей является сложность их форм и переменность сечений. На участках переходов от одного сечения к другому возникает концентрация напряжений. Таким образом, в машиностроительных деталях очень большую роль играют, местные напряжения, которые порой в решающей степени определяют прочность.

Выкрашивание заключается в появлении на рабочих поверхностях небольших углублений, напоминающих оспинки, которые потом растут и превращаются в раковины. Размеры ямок-раковин в зависимости от стадии выкрашивания, материала и других условий бывают весьма малыми, едва различимыми невооруженным глазом, и значительными, величиной в несколько миллиметров. Выкрашивание носит усталостный характер. В результате зацепления зубьев контактные напряжения в каждой точке рабочей поверхности зубьев изменяются по отнулевому циклу, а напряжения в поверхностных слоях — даже по знакопеременному, хотя и несимметричному циклу. Усталостные трещины обычно зарождаются у поверхности, где возникает концентрация напряжений из-за микронеровностей. При относительно малой толщине упрочненного слоя, а также при больших контактных напряжениях трещины могут зарождаться в глубине. При увеличении твердости поверхности значение глубинных напряжений возрастает.

Пружины диаметром до 3 мм обычно выполняют с прицепами в виде изогнутых витков (рис. 20.4, а, 6). В местах отгиба возникает концентрация напряжений, которая снижает несущую способность пружин.

Металл шва имеет менее однородную структуру, чем металл свариваемых деталей. Кроме того, в сварных швах возникает концентрация напряжений. Поэтому допускаемые напряжения при расчете сварных швов принимают пониженными, в долях допускаемых напряжений для основного металла. Допускаемые напряжения (МПа) для основного металла и для материала сварных швов приведены в табл. 29.2 и 29.3.

На рис. 1.7, а показано распределение напряжений в поперечном сечении, проходящем через надрезы в растянутой пластине. Наибольшие напряжения анаиб возникают у краев надрезов и они значительно превышают номинальные. Концентрация напряжений имеет резко выраженный местный характер, поскольку с удалением от концентратора напряжения быстро падают. Она зависит от вида и геометрических размеров концентратора (от толщины, ширины и глубины надрезов пластины). При изгибе ступенчатого вала (рис. 1.7,6) в зоне галтели возникает концентрация напряжений, значение которой зависит в первую очередь от радиуса закругления г. При посадке подшипника качения на вал с натягом (рис. 1.8) в кольце подшипника и цапфе вала возникает концентрация напряжений. При этом наибольшее их значение будет у краев напрессованного кольца. На рис. 1.9 показана концентрация напряжений в зоне шпоночного паза.

ж) протачивают канавки в образце и навивают проволоку, но при этом способе возникает концентрация напряжений.

Когда к такому двумерному слоистому композиту, составленному из элементов, имеющих определенный разброс прочности, приложено в направлении армирования растягивающее напряжение 0, могут происходить изолированные разрушения элементов в местах локализации наиболее опасных дефектов. Разрушенные элементы будут тогда разгруженными на определенной длине а/2 с каждой стороны от разрыва. Часть нагрузки, которую нес разрушенный элемент, передается соседним неразрушенным элементам. При этом в них возникает концентрация продольного растягивающего напряжения, которая рассматривалась в предыдущем разделе и показана на рис. 4 и 5 для двух ближайших элементов с каждой стороны от разрушенного элемента в случаях упругой и пластичной матриц.

Кук и Гордон [11] провели расчеты для изотропного случая и отметили, что отношение между наибольшим продольным растягивающим напряжением и наибольшим поперечным растягивающим напряжением равно примерно пяти для большинства геометрий трещины. Кроме того, около трещины возникает концентрация касательных напряжений, действующих в направлении, параллельном приложенной нагрузке, которые всегда оказываются несколько больше поперечных растягивающих напряжений. Таким образом, если материал имеет плоскости слабины, расположенные параллельно приложенной нагрузке, существует тенденция возникновения расслаивания от кончика надреза вдоль этих плоскостей раньше, чем трещина начнет распространяться нормально к ним и направлению максимальных растягивающих напряжений (рис. 13).

Чтобы получить амплитуду напряжения в зоне 8 у вершины трещины, необходимо определить напряжения и на растянутой, и на сжатой стороне зоны 8. При определении напряжений на сжатой стороне предполагаем, что после снятия растягивающей нагрузки трещина не закрывается полностью. Такое предположение реально и основано на результатах испытаний на усталость при симметричном растяжении-сжатии плоских образцов с концентратором напряжений из крупнозернистого чистого железа. Испытания показали, что поверхности макроскопической усталостной трещины, возникшей и развившейся на некоторое расстояние от вершины надреза, не контактируют друг с другом, если не приложена внешняя нагрузка, т. е. усталостная трещина имеет ограниченную ширину. Аналогичное явление можно наблюдать и при испытании образцов на усталость при изгибе с вращением. Таким образом, в начальный момент приложения сжимающей нагрузки возникает концентрация напряжений сжатия у вершины трещины. При увеличении сжимающей нагрузки трещина закрывается и концентрация напряжений от нее исчезает. Однако существует еще концентрация и от наружного исходного надреза. Результирующее напряжение в области вершины трещины (см. рис. 27, б) распределяется более плавно. Для удобства расчетов можно предположить, что в случае, когда небольшая уста-