Критерии работоспособности и влияющие на них факторы

Детали машин выходят из строя по различным причинам, которые определяются условиями эксплуатации деталей. Причины отказа отдельных деталей передач, соединений и т.п. называют критериями работоспособности. Различают следующие основные критерии работоспособности.

Прочность– способность детали выдерживать приложенные нагрузки без разрушения – являетсяобязательным и важнейшим критерием работоспособности деталей машин. Рассматривается прочность по характеру нагрузок: статическая, усталостная и ударная.

Различают следующие виды нагрузок в машинах.

Постоянные нагрузки, действующие в машинах, например, силы начальной затяжки винтов, весовые, давление жидкости или газа в стационарно работающих машинах.

Переменные нагрузки с постоянной амплитудой, называемые стационарными переменными нагрузками.

Переменные нагрузки с переменной амплитудой, называемые нестационарными переменныминагрузками.

Переменные нагрузки со случайными амплитудами, вызываемые воздействиями природных факторов, порывами ветра, ударами волн, случайными колебаниями оснований, случайными неровностями дороги, неоднородностями обрабатываемой среды, воздействием рабочих процессов, в том числе тяговой силы реактивных летательных аппаратов.

Ударные нагрузкив машинах ударного действия или других машинах, возникающие вследствиепогрешностей изготовления.

Предварительные расчеты на прочность обычно выполняют по допускаемым номинальным напряжениям. Соответствующие расчеты деталей отражают характер изменения напряжений, концентрацию напряжений, влияние размеров, шероховатость и упрочнение поверхности.

Жесткость– способность деталей сопротивляться изменению формы под действием сил. Жесткость определяется собственными упругими деформациями деталей, которые находят по формулам сопротивления материалов, и контактными деформациями, определяемыми при начальном контакте деталей по линии или в точке по формулам Герца, а при начальном контакте по площади – с помощью экспериментальных коэффициентов.

Износостойкость– способность материала деталей оказывать сопротивление изнашиванию. Износостойкость определяется видом трения (скольжения или качения), смазыванием, режимом трения (жидкостным, полужидкостным, граничным или сухим) и уровнем защиты от загрязнений. Износостойкость актуальна в связи с тем, что 90% деталей выходят из строя по износу.

Виброустойчивость– сопротивление появлению в машинах вредных динамических нагрузок в виде вынужденных колебаний и автоколебаний (колебаний, вызываемых ими самими, например, при трении, резании и т.п.)

Теплостойкость– способность деталей сохранять работоспособность в машинах с большим выделением тепла в рабочем процессе (тепловые и электрические машины, машины для горячей обработки металлов). Теплостойкость ограничивает работоспособность машин в результате понижения прочности материала при нагреве, снижения несущей способности масляного слоя в трущихся парах и снижения точности в результате температурных деформаций. Температурные деформации лопаток турбин могут вызвать выборку зазоров и аварию машины.

Коррозионная стойкость– сопротивление металлов химическому или электрохимическому разрушению поверхностных слоев и коррозионной усталости. Коррозионная стойкость определяется сроком службы машин в коррозионной среде. Средства борьбы – специальное легирование или покрытия.

Точность– свойство машин работать в заданных пределах возможных отклонений параметров, например, размеров. Точность – один из важнейших показателей качества деталей машин, влияющий на работоспособность и надежность машин и механизмов.

Точность диктуется требуемой точностью рабочего процесса машины и нормальной работой механизмов. Точность изготовления и сборки машин определяет предельные скорости рабочего процесса, например, скорость движения транспорта.