Файл: Детали из стеклопластика в судовом машиностроении..pdf

Экспериментально установленный факт постоянства отношения В = авІЕ в широких пределах изменения механических свойств стеклопластиков СТЭР, СВAM, АГ-4С и др. может быть использован для неразрушающего контроля прочности стеклопластиков непо­ средственно в конструкции. Для этого экспериментально измерен­

ные неразрушающим методом

0,65/?в внешнего радиуса. Разрушение у этих лопастей было за­ фиксировано в сжатой зоне корневого сечения. Максимальные раз­ рушающие напряжения в лопастях, подсчитанные по формуле кон­ сольного изгиба, были приняты нами за предел прочности мате­ риала при сжатии. Значения предела прочности материала и модуля нормальной упругости лопастей различных диаметров приведены в табл. 32.

Средние значения ств и Еух3 определяются по известным формулам

172

Для выборки небольшого объема коэффициент корреляции опре­ делен по формуле

Рис. 95. Изменение прочности материала лопастей греб' ных винтов в зависимости от изменения модуля нор­ мальной упругости.

Средние значения 0В и El3 были найдены по формулам (151) и составляют соответственно 4321 и 3,17-ІО5 кгс/см2. Среднеквадра­ тические отклонения, определенные по формулам (152), составили

Sa = +7-102 кгс/см2, SE — ± 3• 104 кгс/см2.

в готовой лопасти определить модули нормальной упругости ультра­ звуковым методом.

Пользуясь корреляционным уравнением (155), можно по вели­

чине Ela определить сгв для материала лопасти в сжатой зоне и по формуле консольного изгиба подсчитать разрушающую нагрузку. Предлагаемый метод прогнозирования разрушающих нагрузок при­ меняется на практике.

В работе [7 ] изложен метод оценки прочности оболочек, основан­ ный на сочетании неразрушающего (ультразвукового) и разруша­ ющего (по испытаниям образцов материала) способов определения характеристик прочности. Ниже приводится пример применения

173

комплексной методики [7 ] к оценке прочности сферической оболочки из стеклопластика СТЭТ звездной укладки при расположении основы в смежных слоях ткани под углом 30°.

Материал в плоскости укладки ткани при звездном ее располо­ жении относится к транстропным, т. е. изотропен в плоскости слоев ткани (см. гл. II, § 6). Разрушающая величина внешнего гидро­ статического давления Р определяется по формуле, вытекающей из

предел прочности материала при одноосном сжатии в плоскости армирования;

Величина предела прочности ов определялась путем испытания на сжатие образцов материала и составила в среднем 4390 кгс/см2, при диапазоне варьирования от 4020 до 4740 кгс/см2.

По результатам определения модулей упругости ультразвуковым методом получено а = 1,16. Косвенный метод определения d дает при а — 1 d — 2,0. Подставляя эти значения в формулу (156),

получим при 8/RCp = 9 : 70,5 = 0,128 и ов = 4390 кгс/см2

Ртin = 680 кгс/см2.

Экспериментальное определение величины Р разрушающим ме­ тодом на сферической оболочке дало

Рэксп = 650 кгс/см2,

что достаточно близко к прогнозируемой величине. При указанных размерах оболочки потеря устойчивости в процессе испытания была маловероятной.

Разумеется, испытания одной оболочки недостаточно для сужде­ ния о точности предлагаемой методики. Точность методики в значи­ тельной мере зависит от достоверности определения сгв.

Таким образом, с помощью неразрушающих методов (вибрацион­ ного и импульсного) по предлагаемым методикам определяются упругие характеристики стеклопластика в готовых изделиях, уста­ навливается корреляционная связь упругих постоянных с харак­ теристиками прочности материала изделий. Для оценки прочности оболочек применяется комплексный метод неразрушающего контроля.

17 4

ГЛАВА V

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ

В СУДОВОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

§ 17

Общая оценка долговечности и надежности изделий из стеклопластиков

Вопросы надежности и долговечности имеют решающее значение при оценке возможности практического использования новых кон­ струкционных материалов. Надежность применительно к судовым механизмам может быть охарактеризована как их способность нормально функционировать в течение определенного непрерывного времени работы на номинальных режимах при условиях эксплуата­ ции, являющихся спецификационными для данного типа судна или корабля. Долговечность, или срок службы, характеризует общую продолжительность эксплуатации механизма с учетом применения регламентированных восстановительных ремонтов, замен отдельных узлов, элементов и т. д. до полного разрушения или другого предель­ ного состояния, выражающегося в невозможности дальнейшего функционирования.

При рассмотрении проблемы надежности судовых движителей и насосов возникает необходимость учета следующих особенностей: винты и насосы являются нерезервируемыми элементами машинной установки судна, поэтому их надежность должна гарантироваться с максимальной степенью вероятности; малосерийность винтов и насосов не позволяет применить для оценки их надежности метод выборочного статистического контроля, используемого для изделий массового производства. Единственно возможным в данном случае остается использование имеющегося опыта эксплуатации пластмас­ совых винтов на судах действующего флота. С учетом этого рассмот­ рим возможные причины выхода из строя (отказа) судовых пласт­ массовых винтов.

М е х а н и ч е с к и е п о в р е ж д е н и я . Механические по­ вреждения пластмассовых винтов наиболее часто происходят в ре­ зультате ударов о твердые предметы, что является чисто эксплуата­ ционным фактором и определяется состоянием водных бассейнов, навигационной обстановкой, соблюдением правил плавания и т. д. Например, статистика по металлическим винтам показывает, что средний срок службы латунных винтов на речных теплоходах типа «Москвич» составляет не более 2 навигаций (2000—3000 ход. ч), а на морских судах цельнолитые винты из латуни имеют гаранти­ рованный срок службы 4—8 лет календарного времени эксплуата­ ции (не менее 10 000 ход. ч.).

Пластмассовые винты на судах среднего водоизмещения, плава­ ющих в морских бассейнах, имеют средний срок службы не менее

17 5