Общие сведения. Часть 1
Каждая машина состоит из трех основных элементов — приводного устройства (силовой установки), передаточного механизма (трансмиссии) и рабочего оборудования. Все элементы машины состоят из отдельных деталей, которые объединяются в сборочные единицы. Детали машин должны обладать достаточной прочностью, жесткостью, надежностью. Прочность деталей характеризуется их способностью сопротивляться внешним нагрузкам и зависит от физико-механических свойств материала и размеров поверхностей и сечений. На детали могут действовать нормальная, пиковая и аварийная нагрузки. Первая соответствует нормальным условиям работы машин, которые определяют их долговечность. Пиковые (случайные) нагрузки возникают при работе в тяжелых условиях эксплуатации. По этим нагрузкам детали рассчитывают на прочность. Во всех случаях напряжения, возникающие в деталях, не должны превышать допускаемых. Аварийные нагрузки возникают вследствие нарушения правил эксплуатации машин или использования машин не по назначению. По максимальным нагрузкам проводится расчет предохранительных устройств, защищающих детали и машину от перегрузок, приводящих к авариям.
По характеру действия нагрузки на машины и соответствующие им внутренние напряжения делятся на постоянные и переменные. При этом первые, неизменные во времени, по величине и знаку — статические, вторые — резко изменяются, и называются знакопеременными или динамическими. Напряжения, полученные в расчетном сечении детали, сравнивают с допустимыми и проверяют по условиям прочности: Σ≤[Σ] и τ≤[τ], где [Σ] и [τ] допустимые нормальные и касательные напряжения. При этом
[Σ] = Σпред/n; [τ] = τ пред/n
где Σпред, τ пред — предельные нормальные и касательные напряжения; п — коэффициент запаса прочности; п= п1п2п3, где п1 — коэффициент, учитывающий неоднородность физико-механических свойств материалов (для стали п1= 1,2,... 1,5; для чугуна п1= = 1,5 ... 2,5); п2 — коэффициент, учитывающий достоверность расчетных нагрузок, принимается равным 1,0... 1,5; п3 — коэффициент, учитывающий условия работы; при легких последствиях отказа п3=1,05... 1,16; при тяжелых последствиях отказа п3= 1,15... 1,5.
Жесткость деталей определяется их способностью противостоять деформациям. При недостаточной общей жесткости деформируется весь объем материала в рассматриваемом месте детали, например происходит изгиб вала, появляются трещины и т. п. Малая контактная жесткость приводит к деформированию поверхностных слоев материала (например, смятию, появлению выбоин, поверхностному шелушению и др.).