Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

AN — запас долговечности, который имеется у детали с большой долговечностью (тормозной бара­ бан, цилиндр блока и т. д.); AN может быть равно нулю (например, у наконечников руле­ вых тяг).

Так как показатели степени т и п близки к единице, эквива­ лентная нагрузка Рои определяется как среднее арифметическое всех нагрузок.

На износ сопряжений в большей степени влияют твердость и структура сопрягающихся поверхностей, а также специальные покрытия, поэтому необходимо оценивать долговечность с уче­ том состояния поверхности, для чего вводить в расчеты соответ­ ствующие коэффициенты.

Во всех изнашиваемых соединениях давление является ос­ новным и единственным фактором, с увеличением которого из­ нос возрастает (в степени 0,6—0,8); это основной показатель, определяющий нагруженность соединения. При прочих равных условиях соотношение величины рабочей поверхности и сил, на­ гружающих соединение, будет главным критерием долговечно­ сти соединения. Если давление не позволяет определить абсо­ лютную долговечность сопряжения, то во всяком случае оно является величиной, примерно пропорциональной долговечности (при сравнении аналогичных конструкций).

Интенсивности изнашивания J каждой детали соединения обычно неодинаковы, различны и запасы конструкций на износ

Если известны средняя интенсивность износа / ср конкретных деталей и предельно допустимый их износ Апр, то оптимальный срок службы Т0 деталей или сопряжений можно представить формулой

Установив размеры детали из условий, отвечающих заданно­ му сроку службы, необходимо проверить их исходя из требова­ ний прочности. Наиболее сложной задачей при этом является установление для конкретных деталей величины предельного износа. Эта задача только в редких случаях, например вал — подшипник, может быть решена теоретическим путем. Обычно для ее решения необходимо проводить систематические наблю­ дения и измерения деталей в процессе эксплуатации и на осно­ вании этих данных устанавливать предельные износы.

Величина предельного износа по-разному сказывается на работе различных деталей, так как она связана с функциональ­ ным назначением детали и теми изменениями в ее работе, кото­ рые происходят в результете изнашивания. Достижение де­ талью предельного состояния по износу может характеризо­ ваться следующими признаками: значительным снижением прочности; ухудшением служебных свойств детали, сборочной единицы или машины; недопустимым снижением долговечности, изменением характера посадок и сопряжений, изменением кон­ структивных размеров детали. Например, в результате изнаши­ вания изменяются линейные размеры и конструктивная форма. Для многих деталей такое изменение не сказывается на их про­ чности, но оказывает значительное влияние на производитель­ ность машины и другие служебные свойства. У зубчатых колес открытых передач достижение предельного износа зубьев колес будет характеризоваться изменением боковых и радиальных зазоров в зацеплении сверх допустимых значений, возникнове­ нием шума, ударов и т. д.

Как указано выше, значения величины предельного износа для конкретных деталей устанавливают на основании экспери­ ментального исследования изнашивания этих деталей. Среднее давление и скорость на поверхности трения определяют в каж­ дом отдельном случае как расчетом, так и опытным путем. Дав­ ление определяют из кинематических соотношений и из условий нагружения деталей.

На скорость изнашивания деталей большое влияние оказы­ вают условия эксплуатации, характер абразивной среды, мате­ риал трущихся поверхностей. Определяя скорость изнашивания для заданных условий эксплуатации и для деталей, изготовлен­ ных из определенных материалов, можно получить исходную зависимость.

Вводя далее коэффициенты, учитывающие изменение усло­ вий эксплуатации и материалы трущихся поверхностей, можно, очевидно, исходную зависимость применять для любых условий. Например, для деталей рабочих органов строительно-дорожных машин такими коэффициентами могут служить коэффициент абразивности Ка, учитывающий относительную абразивную (из­ нашивающую) особенность грунта (определяется опытным пу­ тем), и коэффициент относительной износостойкости материа­

ла детали Кпм- Значения коэффициента абразивности грунтов Ка (табл. 11)

Л'им материала трущихся поверхностей деталей определяют как произведение коэффициента относительной износостойкости /См основного материала детали (в случаях, когда рабочую поверх­ ность детали направляют износостойкими наплавками) и коэф­ фициента относительной износостойкости Кп различных напла­

Расчетное значение скорости износа деталей определяется по формуле

, Ао^ср^срАа

где Ко — коэффициент пропорциональности;

Pop — среднее давление на трущиеся поверхности;

пСр — средняя скорость перемещения трущихся поверхнос­ тей.

Значения средней интенсивности износа / ср при среднем дав-

ясь требуемой долговечностью То, определяем один из парамет­ ров детали, лимитирующий ее долговечность. При расчете на долговечность пар трения (втулок, катков, зубчатых колес от­

крытых передач) следует исходить из предположения, что ве­ личина износа прямо пропорциональна удельной работе сил трения на поверхности трения.

В качестве примера рассмотрим методику расчета долговеч­ ности (износостойкости) ножей бульдозеров, скреперов и грей­ деров с использованием приведенных выше зависимостей [1 1 ]. Величина предельно допустимого износа ДПр определяется раз­ мерами вылета режущей кромки ножей и конструкции отвала. Проведенные В. Г. Колесовым исследования дали возможность

Рис. 34. Схема для расчета долго­ вечности ножей бульдозера:

1 — нож; 2 — рама отвала

вывести аналитическую зависимость для определения величины предельно допустимого износа ножей бульдозера (рис. 34):

^пр = I—h у

где I — вылет режущей кромки ножа за раму отвала в мм; h — допустимая величина износа ножа в мм.

Среднюю интенсивность изнашивания можно определить по

За эталон принимаем ножи, изготовленные из стали Ст5 с наплавкой твердым сплавом. Выражение для определения /эт надо написать в таком виде, чтобы в него входили парамет­ ры, известные конструктору при проектировании машины.

Среднее давление при работе ножей в эталонном грунте оп­ ределится из выражения