Внезапное увеличение

Закон диалектики- переход количественных изменений в качественныеочень ярко иллюстрируется основным критерием прочности - сопротивлением усталости. Циклические напряжения вызывают некоторые качественные изменении, ко~орые даже не меняют статическую прочность, а потом происходит внезапное разрушение. Также при других постепенных отказах — износе, коррозии, старении — детали значительное время эксплуатации остаются работоспособными, а потом выбраковываются по выходным показателям: шуму, опасности разрушения и др.

Усталостное разрушение начинается с накопления повреждений на границах зерен материала и образования на поверхности в месте концентрации напряжений микротрещины, не видимой невооруженным глазом. Со временем происходит развитие трещины и ослабление сечения. Трещина распространяется обычно в направлении, перпендикулярном линии действия наибольших нормальных напряжений. Когда прочность оставшейся (неповрежденной) части сечения становится недостаточной, происходит внезапное разрушение детали.

Пассивная опора пресса (рис. 25, е) сферическая. Центр сферы расположен не на поверхности опорной плиты, а ближе к внутренней части опоры. Сфера крепится к траверсе через центральную шаровую опору и периферийные подпружиненные болты. Особенность сферической опоры — смазка под высоким давлением, сохраняющим жидкостное трение между полусферами независимо от действующей нагрузки. Смазка поступает через специальный золотник, открывающий доступ масла в полость между сферами при уменьшении зазора. Для предотвращения утечек масла по периферии подвижной полусферы установлено резиновое уплотнительное кольцо, распираемое внутренним давлением. Сферическая пассивная опора в значительной мере сужает возможности пресса, поскольку при любых режимах, осуществляемых на активной опоре, равнодействующая сил реакции образца будет проходить через центр пассивной опоры. Таким образом, эксцентриситет, а также наклон поверхности пассивной опоры, оказывается неуправляемым. Для гашения энергии, освобождаемой при разрушении образца, предусмотрены пружинная подвеска пассивной сферической опоры и пружинное крепление фундаментного блока, на котором установлен пресс. Масса пресса около 150 т, масса фундаментного блока около 100 т. Последний подвешивают на четырех болтах через тарельчатые пружины. Собственная частота колебаний системы около 5 Гц, а коэффициентдемп-фирования более 90 %. Для демпфирования служит специальное устройство гидроцилиндров пресса (рис. 25, д), торцы штока плунжеров превращены в гидравлические, связанные между собой демпфирующие оппозитные цилиндры. Эффективность демпфирования последних такова, что внезапное разрушение образца при нагрузке 20 МН вызывает реактивную силу плунжера не выше 100 кН.

Поломка, авария или другое внезапное разрушение могут случиться с конструктивным и неконструктивным элементом любой группы.

ского размера может произойти хрупкое внезапное разрушение диска (см. гл. 17). Поэтому осевые шпонки устанавливают только под легкими дисками, напряжения в которых невелики даже с учетом осевых шпонок. Для нагруженных дисков, в частности для дисков последних ступеней, используют торцевые шпонки, устанавливаемые между торцевой поверхностью диска и легкой деталью, насаживаемой на вал (рис. 3.19). Диск 1 насаживается на вал 5 обычным образом. На правой торцевой поверхности с двух противоположных сторон выполнены шпоночные пазы 2. Во втулку 4 уплотнения с небольшим натягом запрессовываются шпонки 3, входящие в пазы на диске. Втулка 4 имеет малые размеры, возникающие в ней напряжения от центробежных сил невелики, поэтому ее можно насадить на вал с большим натягом и даже на осевой шпонке. Из рис. 3.17 видно, как организована передача крутящего момента с дисков на вал в случае ослабления посадки с помощью торцевых шпонок. Крутящий момент со второго диска передается на первый, а с него — на среднюю часть вала. С диска 3-й ступени крутящий момент передается торцевыми шпонками на насадную втулку концевого уплотне-

Наглядным примером в этом отношении является проблема хладостойкости сварных конструкций, изготавливаемых из обычных конструкционных сталей и эксплуатируемых в атмосферных условиях с температурами не ниже минус 60-70 "С. Эти конструкции довольно многочисленны — опоры линий электропередач, некоторые трубопроводы, мосты, строительная техника, транспортные конструкции, машины добывающей промышленности, работающие на открытом воздухе, и др. Многие из них работают при температурах ниже первой критической температуры хрупкости, когда не исключено внезапное разрушение с выходом конструкции из строя. Между тем существуют более дефицитные и дорогие марки сталей и технологии их производства, при которых хрупкие разрушения сварных конструкций при климатических низких температурах могут быть полностью исключены. Таким образом, проблема хладостойкости в определенной мере является не столько проблемой технической, сколько экономической. Значительное влияние фактор стоимости оказывает на сварные конструкции массового выпуска. Здесь проявляется возможность обеспечить существенную экономию средств за счет механизации и автоматизации производства, применения специальных приспособлений и транспортных средств, методов сварки, удобных для автоматизации, и т.д. Например, стоимость сложного по форме кузова автомобиля в десятки раз меньше, чем стоимость аналогичных конструкций при единичном способе их производства.

ловых электростанциях показывает, что их внезапное разрушение — весьма частое явление и нередко сопровождается человеческими жертвами. В работе [14], например, отмечено 8 случаев взрывов сосудов давления большого размера на тепловых электростанциях.

На рис. 106 приведены результаты оценки прочности трубопроводов по критерию сопротивления полному внезапному разрушению. Изменение критерия прочности приводит к изменению характеристик надежности. Так, на рис. 107 приведены результаты расчета вероятности образования стабильной течи через сквозную трещину в стенке тех же трубопроводов. Из сравнения результатов, приведенных на рис. 106 и 107, следует, что вероятность образования течи в трубопроводе существенно выше, чем полное внезапное разрушение трубопровода.

Излом мелкозернистой структуры образуется в результате трения металла при повторно-переменных нагрузках в местах появления трещин и надрывов. Если «здоровая» часть сечения изделия не в состоянии выдержать приложенной нагрузки, наступает внезапное разрушение, при котором образуется излом крупнозернистой структуры.

Большинство деталей машин (валы, шестерни, болты, рамы, упругие элементы и т. д.) в процессе работы подвергаются воздействию напряжений, переменных во времени. Если уровень переменных напряжений превосходит определенный предел, то в материале деталей происходит процесс постепенного накопления повреждений, который приводит к образованию субмикроскопических трещин. Длина этих трещин увеличивается, затем они объединяются, образуя первую макроскопическую трещину, под которой понимается трещина протяженностью 0,1—0,5 мм. У корня этой трещины возникает местное увеличение напряжений, называемое концентрацией напряжений, которое облегчает ее дальнейшее развитие. Трещина, постепенно развиваясь и ослабляя сечение, вызывает в некоторый момент времени внезапное разрушение детали, которое нередко бывает связано с авариями и весьма тяжелыми последствиями. Указанный процесс постепенного накопления повреждений в материале детали под действием переменных напряжений, приводящих к изменению свойств материала, образованию, развитию трещин и разрушению детали называют усталостью материала.

Опыт эксплуатации самых разнообразных машин (подвижного состава железных дорог, автомобилей и тракторов, сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин и т. д.) показывает, что в процессе работы могут появляться усталостные трещины в их элементах. Дефекты, заложенные в элементах машин еще при их изготовлении (трещины, непровары в сварных соединениях, неметаллические включения и рыхлоты в отливках и т. п.), могут играть роль начальных трещин. Начальные трещины развиваются под действием эксплуатационных нагрузок до тех пор, пока не достигают критических размеров, при которых происходит внезапное разрушение детали. Период работы конструкции (измеренный в километрах пробега, часах или годах работы, количестве полетов и т. п.) от момента возникновения первой макроскопической трещины усталости (протяженность которой обычно принимается равной 0,1-^0,5 мм) до окончательного разрушения называют живучестью элемента конструкции или детали машины.

Кроме периодических колебаний скоростей, в механизме могут иметь место и непериодические колебания скоростей, вызываемые различными причинами: внезапным изменением полезных или вредных сопротивлений, включением в механизм дополнительных масс и т. д. Такое внезапное изменение нагрузки па механизм вызывает внезапное увеличение или уменьшение скорости его начального звена, и так как эти колебания скорости в некоторых случаях не имеют определенного цикла, то такие колебания скорости начального звена назовем непериодическими. Во многих механизмах мы наблюдаем оба вида колебаний скоростей.

Кроме периодических колебаний скоростей, в механизме могут иметь место и непериодические колебания скоростей, вызываемые различными причинами: внезапным изменением полезных или вредных сопротивлений, включением в механизм дополнительных масс и т. д. Такое внезапное изменение нагрузки на механизм вызывает внезапное увеличение или уменьшение скорости его начального звена, и так как эти колебания скорости в некоторых случаях не имеют определенного цикла, то такие колебания скорости начального звена назовем непериодическими. Во многих механизмах мы наблюдаем оба вида колебаний скоростей.

сопротивлений, действующих на звенья машин. Так, например, внезапное увеличение подачи энергии к двигателю вызывает повышение частоты вращения его вала, а увеличение сопротивления на ведомом валу машины влечет за собой снижение этой частоты. Регулирование средней скорости вращения вала машины осуществляется путем воздействия на приток энергии к двигателю или путем изменения сопротивления на ведомом валу машины. В настоящее время широкое распространение получили центробежные, тормозные и электрические регуляторы.

Внезапное увеличение давления пара в источнике питания при-правильной работе регулирующего клапана приведет к кратковременному повышению давления в деаэраторе. В этом случае персоналу необходимо только проследить за правильной работой регулирующих органов, а при слишком резком увеличении давления следует прикрыть регулирующий клапан дистанционно.

Выше приведена таблица г. Миклашевского: производство золота и серебра по периодам. Из этой таблицы видно, что, например, в сравнении с средней годовой добычей золота в период 1841—1850 гг. (54,800 кг) в следующее пятилетие, 1651—1855 гг., добыча золота увеличилась почти в четыре раза в очень короткий промежуток времени и, однако, цена его не упала. Многие не в шутку испугались, советовали, требовали закрытия монетных дворов для золота. Но Франция не послушалась, монетные дворы остались открыты для золота и цена его не упала, не смотря на действительно очень значительное и очень внезапное увеличение добычи. Об этом увеличении можно получить точное понятие, сравнив годы наибольшей добычи с годами первого периода. В 1801—1810 гг. средняя годовая добыча была для золота 17,800 кг., для серебра—654,000 кг. В период 1856—1860 гг. добыча золота достигла в среднем ежегодно 201,700 кг., т.е. была больше в 11,3 раза. Наивысшее количество серебра было добыто в 1893 году. Если принять цифру, приведенную г. Миклашевским, а именно 5 милл. кг., то окажется, что против первого периода добыча увеличилась в 7.6 раз. Как видно, добыча золота возросла значительно больше; вдобавок, она последовала гораздо быстрее и гораздо внезапнее, чем добыча серебра, почти что с одного года на другой, а цена не упала.

нимает внезапное увеличение осевого давления при значительном набросе нагрузки и при неточной работе разгрузочного уплотнения турбины.

Внезапное увеличение присоса воздуха на работающей установке чаще всего происходит вследствие нарушения подачи пара на уплотнения из-за неисправности регулятора или от самопроизвольного (от вибрации) закрытия одного из регулировочных вентилей к уплотнениям ЦНД. Нередко повышенный присос воздуха является следствием неправильных действий обслуживающего персонала с дренажами, с водоуказательными стеклами вакуумных подогревателей или при резком открытии отсоса воздуха от включаемого в работу подогревателя. Источником присоса также может стать система добавки обессоленной воды в конденсатор при опорожнении баков и испарительная установка при потере давления и уровня в деаэраторе химически очищенной воды.

что расширение будет продолжаться вне горла до некоторой точки к', затем будет следовать внезапное увеличение давления со скачком сжатия до точки к. Далее от точки к до с будет нормальное повышение давления. Подобное положение происходит при всяком принятом отношении давлений между точками Ъ и /. Внезапное увеличение давления со скачком уплотнения является необратимым процессом и поэтому представляет собой источник потерь. Если отношение давлений понижается ниже проектного отношения, то скорость потока в выходном сечении остается неизменной. Следовательно, поток продолжает расширяться в сопле до запроектированного противодавления. Дальнейшее расширение происходит мгновенно за выходным сечением сопла.

Существуют различные способы гашения ТРТ, а именно: внезапное увеличение площади критического сечения сопла; внезапное и быстрое открытие дополнительных сопел в двигателе (расположенных, как правило, в переднем днище корпуса) для генерации дополнительной составляющей реактивной силы, направленной против силы тяги основного сопла; использование сублимирующихся твердых или жидких веществ для гашения заряда; наконец, разрушение двигателя. В боевых ракетах («Поларис», «Посейдон», «Титан IIIC», «Минитмен», французские баллистические ракеты) обычно используется второй из названных вариантов.

Существуют различные способы гашения ТРТ, а именно: внезапное увеличение площади критического сечения сопла; внезапное и быстрое открытие дополнительных сопел в двигателе (расположенных, как правило, в переднем днище корпуса) для генерации дополнительной составляющей реактивной силы, направленной против силы тяги основного сопла; использование сублимирующихся твердых или жидких веществ для гашения заряда; наконец, разрушение двигателя. В боевых ракетах («Поларис», «Посейдон», «Титан IIIC», «Минитмен», французские баллистические ракеты) обычно используется второй из названных вариантов.

Эксплуатация турбоагрегата запрещается при вибрации свыше 7,1 мм/с, т.е. при размахе вибрации большем 65 мкм. Точно также эксплуатация недопустима, если при установившемся режиме происходит внезапное увеличение виброскорости на 1 мм/с.