Рівноміцність

Якщо деталі працюють на згин, кручення, напруги в перерізі різні. В цьому випадку за рівноміцні вважають деталі, які мають однакові максимальні напруги в кожному перерізі. Рівноміцними також є конструкції, що мають деталі з однаковими запасами міцності.

Величину розрахункових навантажень та напруг визначають розрахунком і деталь буде дійсно рівноміцною, якщо розрахунок правильно визначає дійсні значення, що не завжди має місце. Як правило, деталі мають додаткові елементи (буртики, канавки, виточки, різі), які вносять інколи суттєві поправки в теоретичний розподіл напруг. Тому поняття рівноміцності відносне. Конструювання рівноміцних деталей зводиться до наближеного відтворення форми, що продиктовані умовами рівноміцності, при всебічному зменшенні впливу всіх джерел концентрації напруг.

Виграш в масі від застосування принципу рівноміцності залежить від типу навантаження та способу надання рівноміцності. На рис. 1.3 представлені способи надання рівноміцності циліндричній деталі, що має крайові опори та згинається під дією поперечної сили, яка діє посередині прольоту.

Рис. 1.3. Надання циліндричній деталі рівноміцності (випадок згину)

а – вихідні форми; б – рівноміцні форми; в – конструктивне оформлення рівноміцних деталей.

Для досягнення рівноміцності вузлів виходять з принципу рівності запасів міцності перерізів деталей, в яких напруги спричинені спільним навантаженням. Прикладом може служити з’єднання ланок пластинчатого ланцюга.

Полегшення деталей

В більшості випадків повну рівноміцність важко забезпечити з оглядом на складну конфігурацію деталей. В цих випадках обмежуються видаленням металу з явно малонапружених ділянок, що розташовані в стороні від силового потоку. Шестерні, шківи, фланці у вигляді дисків доцільно полегшувати виборками металу.

Значного зменшення маси можна досягти заміною круглої форми фланця на багатокутну.

Помітний виграш в масі машини дає полегшення деталей кріплення. Полегшення виконують за рахунок зменшення діаметра ненарізаної ділянки болта, зменшення габаритних розмірів гайок.

Широко застосовують для полегшення деталей типу дисків, фланців, кришок

спосіб зменшення товщини в напрямку до периферії.

Масу деталей можна помітно зменшити збільшенням радіусів сполучення стінок деталей з обичайками, галтелей та скосів на ділянках спряження, а також заміною плоскої стінки конусом.

12

Способи зміцнення матеріалів

Дійовим засобом зменшення маси конструкції є підвищення міцності матеріалів. Основні способи зміцнення матеріалів наступні: гаряча обробка тиском, легування, зміцнюючи термічна та хіміко – термічна обробка, обробка методами холодного пластичного деформування.

Гаряча обробка тиском дозволяє отримати ущільнену структуру литва з орієнтованим напрямком кристалітів. Порожнини між кристалітами уковуються та заварюються, прошарки домішок по стикам кристалітів подрібнюються та під дією високої температури та тиску розчиняються в металі.

Кованим, а особливо прокатним металам властива анізотропія механічних властивостей в напрямках вздовж та поперек волокон. Направлення волокон в кованих та штампованих деталях повинно бути узгоджено з направленням дії робочих навантажень. Штамповані колінчасті вали та інші фасонні деталі з волокнами, що направлені по контуру, значно міцніші деталей, виготовлених із сортового прокату з пере різанням волокон.

Легування – підвищення міцності з диференційованими покращеннями окремих характеристик: в’язкості, пластичності, пружності, жароміцності, холодостійкості, стійкості проти спрацювання, корозійної стійкості та ін.

Присадка деяких елементів (нікелю та особливо мікроприсадка бору) збільшує прогартованість сталей, що дозволяє отримати підвищені механічні характеристики по всьому перерізу деталі. Для отримання високих механічних якостей легування повинно доповнюватись термообробкою.

13