Возникают циклические

Если к валу присоединены несбалансированные массы, то при циклических движениях вала возникают центробежные силы, пропорциональные радиусу движения центра вала. В области высоких значений ^ вал, сместившийся под влиянием внешних возмущений с равновесного положения (точка Б, рис. 350, б) совершает движение по спирали возрастающего радиуса, пока не приблизится к поверхности подшипника и не оттолкнется от нее под действием гидродинамических сил, возвращаясь в исходное положение, после чего цикл возобновляется.

В технике часто встречаются теплообменные аппараты, в которых один из теплоносителей протекает в изогнутом канале. При движении в таком канале в жидкости возникают центробежные силы, создающие в поперечном сечении циркуляционные токи, так называемую вторичную циркуляцию (рис. 8-15).

При вращении твердого тела относительно неподвижной оси возникают центробежные силы инерции (ЦБС); ЦБС любого элемента ДО тела определяется по формуле

оно не вызывает никакого внешнего динамического эффекта, если даже учесть статический прогиб вала. Однако это совсем не значит, что движение тела не будет отражаться на его внутреннем состоянии. При равномерном вращении возникают центробежные силы инерции 6С?, направленные от центра к периферии. Они будут действовать

Если к валу присоединены несбалансированные массы, то при циклических движениях вала возникают центробежные силы, пропорциональные радиусу движения центра вала. В области высоких значений \ вал, сместившийся под влиянием внешних возмущений с равновесного положения (точка Б, рис. 350, б) совершает движение по спирали возрастающего радиуса, пока не приблизится к поверхности подшипника и не оттолкнется от нее под действием гидродинамических сил, возвращаясь в исходное положение, после чего цикл возобновляется.

середины топки. Благодаря этому, факел в топке вращается около ее оси. Такое вращение пламени не только увеличивает завихрения, но и способствует лучшему заполнению факелом топочной камеры. В результате вращения факела возникают центробежные силы, отжимающие его к углам топки. Диаметр воображаемой окружности принимается 1 — 2 м. Чем больше этот диаметр, тем интенсивнее соприкосновение пламени со стенами топки я тем 126

При прохождении потоков пара по криволинейным каналам жалюзи возникают центробежные ускорения.

Значительный интерес представляют машины, у которых не только втулка, но и кожух имеют коническую форму. Такие машины относятся уже к классу не чисто осевых, а диагональных с меридиональным ускорением. В них за счет разности диаметров на входе и выходе возникают центробежные силы [см. 1-й член в уравнении (4-5)], которые отсутствуют в обычных осевых вентиляторах.

том 2, связанного посредством пружин 3 с неподвижной рамой 4, На коробе в подшипниках установлен вал 5, на котором насажены два шкива 6 с неуравновешенными грузами 7. При вращении вала с неуравновешенными грузами возникают центробежные силы инерции, которые вызывают колебательные движения подвижного короба с ситом.

Вода, огибая поверхности лопастей, меняет направление движения. При этом возникают центробежные силы, действующие на поверхности лопастей, и энергия движения воды преобразуется в энергию вращения колеса турбины.

Рабочие лопатки имеют изогнутую форму и в совокупности образуют систему криволинейных каналов (так называемую рабочую решетку). При повороте потока пара в каналах таких решеток возникают центробежные и реактивные силы, вращающие диск (ротор) и связанный с ним вал, соединенный через специальную муфту с электрическим генератором (или другим рабочим механизмом, например насосом, компрессором, воздуходувкой и т.п.).

Под действием силы нормального давления Q в зоне контакта зубьев возникают циклические контактные напряжения а^ которые при определенных условиях могут привести к усталостному выкрало* 291

1. Прочность при циклическом нагружении. В машинах, имеющих движущиеся части, силы, действующие на звенья кинематических цепей, периодически изменяются во времени. При этом в этих звеньях (в том числе и в стойках — в неподвижных рамах или корпусах машин) возникают циклические, т. е. периодически изменяющиеся с течением времени, напряжения. Такие переменные напряжения могут возникать и под действием постоянных по величине и направлению сил. Например, сила тяжести вызывает циклические напряжения в теле вращающегося ротора турбины.

Таким образом, рассматриваемые оболочечные конструкции являются термически высоконагруженными и имеют зоны концентрации напряжений, в которых происходит накопление малоцикловых повреждений и возникают циклические необратимые деформации.

В работе [78] авторы на специально изготовленном испытательном стенде определяли распределение температуры, а с помощью тенэодатчиков находили напряжения в сечении формы. Распределение тангенциальных напряжений в отдельных зонах сечения приведено на рис. 7. Результаты, полученные во время экспериментов, показывают, что в приповерхностной области на начальной стадии литья возникают циклические сжимающие напряжения, величина которых превышает 580 МПа. По мере отвода тепла к наружной поверхности формы уже через 30 с в этой области возникают растягивающие напряжения. Исследования показали, что напряжение в приповерхностной области переменно и в отдельных фазах процесса достигает ± (580-!- 630) МПа. При большем удалении от внутренней поверхности напряжения уменьшаются и для области, удаленной на расстояние 20 мм, достигают ± 290 МПа. После окончания очередного цикла литья в наружной приповерхностной области формы действуют небольшие сжимающие напряжения.

Таким образом, рассматриваемые оболочечные конструкции являются термически высоконагруженными и имеют зоны концентрации напряжений, в которых происходит накопление малоцикловых повреждений и возникают циклические необратимые деформации.

Малоцикловое нагружение характерно также и для судовых конструкций. Систематизация и обобщение амплитудных и фазово-частотных характеристик различных волновых нагрузок показали, что при нормальных квазистационарных процессах волнения максимальные нагрузки на корпус судна возникают при усредненной интенсивности волнения; при более интенсивном волнении за счет снижения скорости движения нагрузки уменьшаются. При максимальных нагрузках от волн в зонах концентрации напряжений (узлы пересечения продольных и поперечных связей, места примыкания элементов боковой обшивки к днищу, отверстия под люки и т.д.) возникают циклические упругопластические деформации, вызывающие образование трещин при числах циклов N в пределах 104-103. Для крупных рефрижераторов эти нагрузки накладываются на медленно протекающие тепловые процессы, вызывая существенное изменение асимметрии цикла напряжений.

Разрушение при ударе происходит, когда в результате действия неустановившихся нагрузок в детали возникают такие напряжения или деформации, что деталь уже не в состоянии выполнить предназначенную ей функцию. Разрушение происходит в результате взаимодействия волн напряжений и деформаций, являющихся следствием динамического или внезапного приложения нагрузок. Взаимодействие волн может приводить к возникновению локальных напряжений и деформаций, во много раз превышающих возникающие при статическом приложении тех же самых нагрузок. Если величины напряжений и деформаций таковы, что происходит разделение детали на две или более частей, то налицо разрыв при ударе. Если удар приводит к возникновению недопустимых упругих или пластических деформаций, такое разрушение называется деформированием при ударе. Если при повторных ударах возникают циклические упругие деформации, в результате чего появляется сетка усталостных трещин, при росте которых наблюдается описанное ранее явление поверхностной усталости, то процесс называется ударным износом.

стично ограничено, в ней возникают циклические деформации и напряжения. Таким образом, все описанные ранее результаты, относящиеся к малоцикловой усталости (и многоцикловой усталости при полностью упругих деформациях), по крайней мере качественно справедливы также и для термической усталости. Следует, однако, отметить, что проблемы теормической усталости включают в себя не только все сложности, связанные с механическим нагру-жением, но и сложности, связанные с воздействием температур. На рис. 11.12 представлены некоторые результаты [14] сравнения данных по малоцикловой усталости, полученных при механиче-

В соответствии с гипотезой о зарождении микротрещин при контакте шероховатостей предполагается, что причиной зарождения трещин является зацепление шероховатостей контактирующих поверхностей друг за друга при их циклическом относительном движении. Если при начальном контакте шероховатости не обламываются, то вследствие их зацепления у основания каждого из выступов возникают циклические, или усталостные, напряжения. Показано [10], что в таких условиях у основания выступов возникают большие локальные напряжения, которые могут явиться причиной появления в этих местах зародышей усталостных микротрещин. Как схематично показано на рис. 14.2, этот механизм приводит к появлению массы микротрещин, продольные оси которых перпендикулярны направлению движения фреттинга.

Муфта отличается повышенной способностью надежно работать при значительных взаимных смещениях соединяемых валов. Однако следует учитывать, что чем больше эти смещения, тем меньше срок службы упругого элемента, так как при радиальном и угловом смещении валов в резине возникают циклические напряжения, вызывающие ее нагрев и снижение прочности.