Файл: Силаев, И. С. Система КАНАРСПИ в действии (основные направления повышения качества и надежности изделий).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.10.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 1
конструктивных форм в зависимости от условий работы эле мента, нагрузок и факторов, определяющих его износ или
разрушение. |
агрегатов |
машин подвергаются |
Большинство деталей и |
||
механическому истиранию, |
тепловому |
разрушению, корро |
зионному износу, усталостным разрушениям, разрушениям от статических нагрузок и действию других факторов. Слож ным спектрам переменных нагрузок, вызывающих усталост ные разрушения, подвергаются корпусы судов, автомобилей,
агрегаты самолетов, двигателей и других машин. Для многих
агрегатов |
машин разрушения под действием механических |
|
нагрузок |
являются определяющими. |
мате |
Применение в конструкции машин высокопрочных |
||
риалов, обладающих повышенной чувствительностью к |
кон |
|
центрации напряжений и колебаниям в технологическом про
цессе при усложнении спектра нагрузок, увеличении срока
службы, интенсивности эксплуатации, требует повышенного внимания, а зачастую и нового подхода к проектированию силовых конструкций.
Многие ответственные силовые конструкции могут быть
выполнены со встроенной сигнализацией, извещающей о на рушении цельности отдельных их элементов. В качестве при мера можно привести сигнализацию, предупреждающую, о появлении усталостных трещин в лонжероне несущей лопасти вертолета, применяемую многими конструкторами. Лонжерон лопасти несущего винта имеет полую конструкцию, полость
лонжерона заполняется воздухом под небольшим избыточ ным давлением и через манометр сообщается с сигнализато ром. В случае появления усталостной трещины в лонжероне давление в полости падает и загорается красная лампочка
сигнализатора.
Для обеспечения надежности каждого элемента конструк ции важен правильный выбор материалов. Особое значение это имеет для изделий, элементы которых работают при вы соких и низких температурах, в агрессивных средах и других неблагоприятных и жестких условиях. Материал для того или иного элемента конструкции выбирается с учетом усло вий работы, действующих на него нагрузок и других факто
ров, определяющих его износ или разрушение. В зависимо сти от этого материал должен обладать оптимальной комби нацией качеств: высокой удельной прочностью, эластичностью,
стабильностью прочностных |
и усталостных |
характеристик, |
высокой износостойкостью, |
коррозионной стойкостью, жаро |
|
прочностью и жаростойкостью и т. д.
При изготовлении деталей из высокопрочных сталей, тер< мически обработанных до ob=150—170 кгс/мм2 следует из
4!
бегать концентраторов напряжений — эта сталь крайне чув ствительна к чистоте обработки поверхности, особенно при значительных растягивающих нагрузках.
В качестве примера повышения надежности и долговечно сти деталей за счет правильного выбора материала можно привести изготовление коленчатых валов автомобильных дви
гателей. Изготовление коленчатых валов литыми |
из |
чугуна |
|
в сочетании с правильно выбранной |
конструкцией |
(полые |
|
шейки, увеличенное перекрытие шеек, |
снижение |
изгибных |
|
деформаций) и правильно подобранным режимом |
термиче |
||
ской обработки позволило увеличить надежность и долговеч ность валов и мотора в целом.
C целью повышения эксплуатационных характеристик раз личных материалов тщательно прорабатывают вопросы анти коррозионной защиты, защиты от фретинга, а также покрытий, улучшающих электропроводные и антифрикционные свойст ва, назначают технологические приемы, повышающие меха
нические характеристики материалов (поверхностный наклеп,
термохимическая обработка, напыление твердых сплавов
ит. д.).
Вряде случаев долговечность изделий определяется появ
лением коррозии. Особо активна коррозия при трении над
нагрузкой — фретинг-коррозия. Для устранения коррозии
этого вида необходимо применять специальный изоляцион ный прокладочный материал, уменьшающий истирание и по вышающий долговечность элементов конструкции.
Для уменьшения износа деталей |
при истирании кроме |
применения рациональных методов обработки и антикорро |
|
зионных покрытий хорошие результаты |
дают правильный под |
бор |
материала трущихся пар, применение антифрикцион |
ных |
смазок и защита от пыли. |
При подборе методов защиты от коррозии |
учитывается |
|
влияние их на усталостную прочность |
деталей. |
Так, цинко |
вание вызывает хрупкое разрушение |
деталей, |
особенно из |
высокопрочных материалов. Кадмирование и хромирование дают такой же результат, но в меньшей степени. Анодные покрытия алюминиевых сплавов прежде всего утолщенные (более 10—12 мкм для плакированных листов и более 5 мкм для неплакированных) снижают прочность при повторных на грузках.
Необходимо обратить особое внимание на применение г
конструкциях деталей из пластмасс и других неметаллически?
материалов, которые обладают рядом свойств, выгодно от личающих их от металлов, в частности при работе деталей ≡
агрессивных средах, при высоких температурах. Иаготовле
ние, например, деталей из стеклотекстолита марки ВПС-4 по
42
зволяет увеличить удельную прочность |
конструкции (эти де |
|
тали могут работать при температуре |
200oC). |
Высокими |
прочностными и усталостными характеристиками |
обладают |
|
детали, изготовленные намоткой из стекловолокна |
с после |
|
дующей пропиткой связующими веществами. |
|
|
Очень важен для надежной работы элемента конструкции
выбор его конструктивных, геометрических форм. Элементы
или системы конструкции по |
возможности должны быть |
равнопрочными и свободными |
от концентраторов напряже |
ний. Так как в большинстве случаев этого добиться не уда ется, элементам придаются формы, смягчающие действие концентраторов напряжений. Вследствие того, что предел уста
лости конструктивного элемента зависит не только от мате риала, но и от характера конструкции и режимов эксплуа тации, в большинстве случаев он отличается от данных,
полученных в результате испытаний образца материала. Это вызывает необходимость проведения натурных усталостных испытаний наиболее важных и характерных типовых элемен тов конструкций.
При выборе геометрической формы того или иного эле мента конструкции стремятся, с одной стороны, к ее упроще нию, а с другой —к созданию монолитных деталей взамен узлов, собираемых из множества элементарных деталей.
Современные методы изготовления деталей дают возмож
ность |
получать крупные детали |
сложных |
конфигураций. К |
таким |
методам относятся: точное |
литье |
по выплавляемым |
моделям; литье выжиманием с последующей кристаллизаци
ей; литье и прессование из пластмасс; прессование из пресспорошков; обработка на копировальных станках и станках с программным управлением, химическое фрезерование, штам повка с использованием высокой энергии — методом взрыва и электрогидравлическим ударом, электроэрозионные мето ды обработки и др. Особо ответственные элементы конструк ции корпуса машины и систем должны работать в разгру
женных режимах, что, безусловно, скажется на качестве из
делия. Так, изменение конструкции |
экрана, позволившее |
|
снизить температурный режим баллона лампы 6П13С со |
158 |
|
до 125° С, снизило процент отказов |
с 9,5 до 3% одного |
из |
телевизоров.
Очень важно правильно выбрать запас прочности элемен тов, имеющих концентраторы напряжений. В современных машинах учитывается каждый килограмм веса конструкций, поэтому вступают в противоречие требования снижения веса и создания разгруженных режимов работы конструкций. Это противоречие разрешается, во-первых, выбором минимума разгруженных элементов, жизненно важных для работы ма-
4S
шины, а, во-вторых, осуществлением широкой программы испытаний и исследований элементов конструкции и условий их работы в эксплуатации, проведением тщательных расчетов
на их основе.
Проводится постоянная работа по изысканию новых прин
ципов |
действия элементов, обладающих высокой |
стабиль |
|
ностью |
характеристик. При проектировании элементов кон |
||
струкции изделия, работающих при высоких |
температурах, |
||
учитывают явление ползучести и принимают |
специальные |
||
меры по уменьшению деформаций. |
|
в элемен |
|
Для |
уменьшения температурных напряжений |
||
тах конструкции, подверженных нагреву, следует применять материалы, обладающие наименьшим линейным расширени ем, комбинировать материал с различным коэффициентом
линейного расширения в зависимости от температуры того или иного элемента.
При проектировании и расчете элементов конструкции не
обходимо учитывать их вибрационные характеристики, что бы собственная частота элемента не попадала в резонансную область, создаваемую источником вибраций. Элементы кон струкций по возможности должны иметь малый вес, чтобы механические перегрузки оказывали минимальное влияние.
Большое внимание должно быть уделено повышению уста лостных характеристик конструкций. Усталостные разруше ния начинаются в местах максимальных локальных напря
жений. Особенно опасны места, в которых возникают допол
нительные переменные напряжения изгиба, суммирующиеся с переменными растягивающими напряжениями. C этих пози
ций наиболее опасны места стыков и соединений |
элементов |
||||
конструкции между собой — болтовых, заклепочных, |
свар |
||||
ных. Правильным выбором числа заклепок |
или |
болтов, их |
|||
расположением, подбором величины |
натяга |
можно |
резко |
||
уменьшить концентрацию напряжений. |
Особое |
внимание |
|||
должно быть уделено соединению |
ответственных |
силовых |
|||
элементов, которые призваны обеспечить |
не только статиче |
||||
скую прочность, но и прочность при |
циклических, |
перемен |
|||
ных нагрузках. Для создания надежных соединений в распо ряжении конструктора уже имеются некоторые испытанные
методы, но необходимость в проведении значительных ис следований в этом направлении еще существует.
Особый интерес представляет переход на клеевые, комби нированные клеесварные и клееклепанпые соединения, при менение натяга, монолитных и сотовых конструкций и т. д. Большое значение для повышения усталостных характеристик конструкций имеют такие технологические факторы, как по вышение чистоты поверхности, упрочнение поверхностного