Знакопеременные напряжения

Таким образом, уравновешиванию подлежат силы инерции, развиваемые массой т^, сосредоточенной в точке А, и общей массой тв, сосредоточенной в точке В и равной тв = т„ + /Яш> где тп — масса ползуна (поршня). Сила инерции РА = —т^аА легко может быть уравновешена противовесом, расположенным на кривошипе ОА по другую сторону от оси вращения. Уравновешивание силы инерции Рв, развиваемой массой тв, представляет значительную трудность, так как ее величина изменяется по сложной зависимости от угла поворота кривошипа <р. Величина этой силы составляет Рв = —твав, где ав — ускорение ползуна, которое приближенно определяется по равенству

Карбидные покрытия можно также наносить напылением или намазыванием на поверхность детали полужидкой массы, содержащей требуемый для покрытия порошок карбида. Нанесенная паста подвергается сушке и припеканию в вакууме. При осуществлении этого метода значительную трудность представляет получение хорошего сцепления покрытия с основой, кроме того, покрытие обладает значительной пористостью. Для получения покрытий наиболее непроницаемых и по возможности с минимальным количеством пузырьков разработана технология спекания покрытий по ступенчатому режиму [5]. Таким методом наносятся на вольфрам покрытия из циркона и стекла. Обязательным этапом перед нанесением покрытия является дегазация вольфрамовых образцов.

Необходимо отметить, что оценка развития дефекта во времени представляет значительную трудность, методически не отработана и сложна при использовании серийной аппаратуры, поэтому эксплуатация осей с дефектами — необоснованный риск. Замена дефектных новыми осями позволила бы дефектоскопистам повысить безопасность, проанализировать повреждения, уточнить методику контроля.

Значительную трудность в расшифровке характера разрушения представляют изломы высокопрочных металлов и сплавов. Из-за высокой чувствительности к трещине усталостная зона в изломах этих материалов занимает относительно малую зону, что также затрудняет анализ.

Решение прямой задачи теории упругости представляет значительную трудность. Тем не менее на сегодня известно решение ряда важных классов задач; к числу их относятся: плоская задача, Ьсесимметричная задача, задача для слоя, полупространства и другие. Во всех упомянутых классах задач, в каждом конкретном случае остается лишь вычислительная работа (правда, порою далеко не простая), принципиальные же сложности проблем преодолены.

Механические воздействия на аппаратуру. Аппаратура и приборы, установленные на объекты, подвергающиеся в условиях эксплуатации воздействию знакопеременных сил, испытывают вибрационные нагрузки, могущие привести к их неисправности и поломке. Действие вибрационных нагрузок сказывается также при транспортировании аппаратуры, при работе мощных механизмов рядом с ней. Причины возникновения вибрации различные, например, в механизмах вибрация может быть вызвана периодическими силами, возникающими при движении с ускорениями неуравновешенных масс вследствие периодических толчков, из-за неодинаковой жесткости различных элементов конструкций. Около 70—80 % отказов изделий в машиностроении являются результатом действия вибрации. Интенсивность воздействия вибрации на изделие определяется не только амплитудой колебаний, но и максимальным ускорением. Наибольшую опасность для аппаратуры, находящейся под воздействием вибрации, создают резонансные эффекты, когда частота вибрации близка к собственным частотам колебаний элементов конструкции. Значительную трудность в распознавании представляют параметрические резонансы элементов аппаратуры, борьба с которыми затруднена в связи с тем, что параметрические колебания происходят в низкочастотных и высокочастотных диапазонах частот.

Значительную трудность представляет монтаж агломерационных фабрик. Современные агломерационные фабрики состоят из ряда самостоятельных корпусов: собственно агломерационные корпуса, корпуса шихтовочных бункеров, корпуса приготовления извести, корпуса приема руды и кокса.

Поиск зависимости (8) представляет значительную трудность, поскольку она строго специфична для каждого вида оборудования и технологического процесса.

При третьем способе, так же как и при втором, после фрезерования лап станину устанавливают для обработки верхней поверхности, но в этом случае не устанавливают дополнительных призм для измерения, а высоту Н измеряют с помощью настроенного на размер микрометрического нутромера. Для контроля надо к направляющим лап и верхней плоскости станин приложить контрольные линейки и контролировать расстояние между ними. Этот способ не отличается высокой точностью, так как измерение микрометрическим нутромером 6—7-метрового расстояния представляет значительную трудность и требует от рабочего высокой квалификации.

Более трудной задачей является рентабельное восстановление железных порошков. Целесообразно применять только дешёвый исходный материал — сепарированную прокатную окалину малоуглеродистых сталей, которая восстанавливается лишь при высоких температурах (ШОО—1100° С). Восстановление железной окалины можно вести в трубчатых печах такого же типа, как показано на фиг. 5, но обогреваемых генераторным или светильным газом. Восстановление ведётся в атмосфере генераторного или конвертированного светильного газа. Значительную трудность представляет частая смена металлических труб.

Первый способ — настройка фрез по мерным штихмасам — применяется на отечественных предприятиях крайне редко и по традиции сохраняется пока на некоторых зарубежных предприятиях, как например, фирм «Юнайтед», «Места» (США). Этот способ не отличается высокой точностью, так как измерение штихмасом шести-семиметрового расстояния между промеряемыми плоскостями представляет значительную трудность и требует для исполнения высокой квалификации рабочего.

Переменные напряжения (растягивающие, первого рода), в том числе и знакопеременные напряжения, как известно, вызывают явление усталости металлов. Если переменные напряжения превышают „величину предела усталости металла, то через некоторое число циклов переменных нагружений, которое тем меньше, чем больше напряжения, развиваются трещины усталости и деталь разрушается (кривая 1 на рис. 233). Ниже определенного значения переменного напряжения (предела усталости) металл не разрушается даже при очень большом числе циклов, так как это напряжение является асимптотой для кривой усталости.

Переменные напряжения, в том числе и знакопеременные напряжения, вызывают в обычных условиях явление усталости металлов.

Так как через точку а последовательно проходят все сечения, то при работе передачи ремни испытывают многократно повторяющиеся переменные и даже знакопеременные напряжения. В силу этого ремни подвержены усталостному разрушению.

2. Наиболее опасными для технических объектов оказываются вибрационные воздействия. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрационными воздействиями, приводят к накоплению повреждений в материале, что вызывает появление усталостных трещин и разрушение. Кроме усталостных напряжений в механических системах наблюдаются и другие явления, вызываемые вибрациями, например постепенное ослабление («разбалтывание») неподвижных соединений. Вибрационные воздействия вызывают малые относительные смещения сопряженных поверхностей в соединениях деталей машин, при этом происходит изменение структуры поверхностных слоев сопрягаемых деталей, их износ и, как результат, уменьшение силы трения в соединении, что вызывает изменение диссипативных свойств объекта, смещает его собственные частоты и т. п.

В зависимости от характера нагрузки напряжения у валов и осей могут быть постоянными или переменными. При постоянной по величине и направлению изгибающей нагрузке вал и вращающаяся ось испытывают знакопеременные напряжения, изменяющиеся циклически: неподвижная ось при тех же условиях испытывает постоянные напряжения, и усталостные явления в ней не возникают.

Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называется усталостью. Способность же материалов воспринимать эти повторные знакопостоянные или знакопеременные напряжения без разрушения называется сопротивлением усталости или циклической прочностью.

I При работе валы и вращающиеся оси даже при постоянной внешней нагрузке испытываю! знакопеременные напряжения изгиба симметричного цикла, следовательно, возможно усталостное разрушение валов и вращающихся осей. Чрезмерная деформация валов может нарушить нормальную работу зубчатых колес и подшипников, следовательно, основными критериями работоспособности валов и осей являются сопротивление усталости материала и жесткость. Практика показывает, что разрушение валов быстроходных машин обычно происходит в результате усталости материала^

2. Наиболее опасными для технических объектов оказываются вибрационные воздействия. Знакопеременные напряжения, вызванные вибрационными воздействиями, приводят к накоплению повреждений в материале, что вызывает появление усталостных трещин и разрушение. Кроме усталостных напряжений в механических системах наблюдаются и другие явления, вызываемые вибрациями, например постепенное ослабление («разбалтывание») неподвижных соединений. Вибрационные воздействия вызывают малые относительные смещения сопряженных поверхностей в соединениях деталей машин, при этом происходит,изменение структуры поверхностных слоев сопрягаемых деталей, их износ и, как результат, уменьшение силы трения в соединении, что вызывает изменение диссипативных свойств объекта, смещает его собственные частоты и т. п.

В зависимости от характера нагрузки напряжения у валов и осей могут быть постоянными или переменными. При постоянной по величине и направлению изгибающей нагрузке вал и вращающаяся ось испытывают знакопеременные напряжения, изменяющиеся циклически: неподвижная ось при тех же условиях испытывает постоянные напряжения, и усталостные явления в ней не возникают.

Наиболее часто валы подвергаются действию постоянного крутящего момента при наличии постоянной нагрузки, вызывающей знакопеременные напряжения. К числу таких деталей относится, например, вал барабана грузовой лебедки (рис. 22.5). Для расчета подобного вала, как и вала, на который насажены два зубчатых колеса и более, следует рассмотреть действие сил на валы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и определить изгибающие моменты в сечениях, проходящих через точки С и D, от действующих сил в горизонтальной и вертикальной плоскостях:

Наиболее полно гистерезисные и резонансные потерн внутренней энергии кристалла описывает теория Гранато и Люкке '[1], основанная на келеровском распределении дислокационных отрезков между примесными атомами. Согласно теории Гранато и Люкке, предполагается, что в процессе колебаний дислокационных отрезков под действием внешних знакопеременных напряжений точки закрепления остаются неподвижными. Однако, как показано в работах [2—6], внешние знакопеременные напряжения меняют распределение точек закрепления вдоль линий дислокаций. Это приводит к временной зависимости внутреннего трения.