Основні закономірності спрацювання

Робочі поверхні, як відомо, мають мікро ‑ та макронерівності. При контакті вони викликають локальні стискуючі напруги, а при відносному pyci - напруги зсуву. Після деякої кількості циклів такої дії від поверхні відділяється частинка матеріалу. Інтенсивність цього процесу найбільш відчутна в перший період спрацювання (рис.5.1)

Рисунок 5.9 Графік спрацювання:

(U — величина спрацювання, γ_ν — швидкість спрацювання, t — час роботи).

В другому пеpioдi спрацювання стабілізується i його величина пропорційна часу експлуатації.

В третьому пeрioдi спостерігається прискорене спрацювання, що наближається до катастрофічного.

Швидкість спрацювання:

(5.1)

З графіка на рис.5.1 видно, що швидкість спрацювання в другому періоді постійна i при ϊϊ визначеності можна знайти величину спрацювання за певний час експлуатації.

Перший період називають періодом припрацювання. За цей час робоча поверхня з низьким класом жорсткості набуде кращого стану, а парна їй поверхня з більш високим класом шорсткості перетвориться в поверхню нижчою по класу. Тому при конструюванні потрібно передбачати доцільні класи шорсткості (з врахуванням твердості поверхонь).

Тривалість припрацювання при цьому скоротиться. Слід пам'ятати, що припрацювання - важливий фактор підвищення довговічності.

32

Шляхи зменшення впливу спрацювання

Вплив спрацювання на працездатність можна зменшити наступними заходами:

1. Вирівнювання спрацювання шляхом підвищення стійкості проти спрацювання тієї деталі, що спрацьовується нерівномірно. Наприклад, краще підвищувати стійкість проти спрацювання направляючих, ніж полозок — ходових гвинтів, ніж гайок. В підшипниках ковзання можна використовувати зворотні пари, тобто цапфа вала — антифрикційна, втулка підшипника — сталева, загартована.

2. Оптимальне конструювання деталей, що спрацьовуються. Результатом має бути зменшення впливу спрацювання на працездатність вузла. Наприклад, в шліцьових з'єднаннях маточини зубчатих коліс бажано розташувати симетрично відносно вінця коліс для уникнення перекосу та заклинювання маточини.

3. Для пар з спрацюванням, якого не можна уникнути, слід передбачати компенсацію чи самокомпенсацію спрацювання. Наприклад, використання пробкових кранів, що самопритираються, використання в вузлах кінематики клинових механізмів.

33

Поряд з критеріями міцності, критерій жорсткості відноситься до найважливіших. В багатьох випадках розміри деталей визначаються не міцністю, а жорсткістю. Жорсткість деталей визначається власною жорсткістю, яка обумовлена об’ємною деформацією деталей та контактною, яка визначається контактними деформаціями деталей.

По критерію жорсткості розраховують багато деталей, в тому числі корпуси, станини, вали та ін.

Визначення власної жорсткості

Власна жорсткість характеризується об’ємною деформацією конструкції та визначається:

лінійна жорсткість , (6.1)

крутильна жорсткість (6.2)

Величина, зворотна жорсткості, називається податливістю

(6.2,а)

в рівняннях (6.1); (6.2) Q та Т — відповідно зусилля та крутний момент, y та φ — лінійна та кутова деформація деталей.

Деформації y та φ можна знайти з рівнянь опору матеріалів. Складність розрахунків пояснюється необхідністю прийняття ряду припущень.

Особливого значення в розрахунку вузлів набуває жорсткість валів, оскільки при надмірно великих деформаціях вала погіршується робота підшипників та деталей, що насаджені на вал (підшипників, зубчатих коліс, напівмуфт та под.).

Існують емпіричні значення допустимих деформацій та кутів нахилу пружних ліній валів, що можуть бути використані при проектуванні машин:

34