» » Конструкционная прочность

Конструкционная прочность

722 0 websat

Конструкционная прочность

Автомобиль, его узлы и агрегаты будут длительно работать с высокими показателями по надежности, безопасности, экономичности и т. п., если их детали будут также длительно сохранять высокие значения прочности (при изгибе, кручении, усталости), твердости, износостойкости и другие необходимые свойства.

Таким образом, основная цель стадий проектирования и изготовления автомобиля состоит в обеспечении сопротивления деталей разрушению и деформации при внешнем воздействии различных факторов, т. е. их прочности. Различают теоретическую, техническую и конструкционную прочность.

Теоретическая прочность представляет собой величину, рассчитанную на основе учета сил межатомного взаимодействия в материале; для стали она равна примерно 0,1 Е, где Е — модуль упругости.

Техническая прочность — прочность реальных материалов, определяемая на образцах; она равна 0,1 — 0,01 от теоретической прочности. Испытания механических свойств характеризуют поведение материалов при воздействии внешней нагрузки в зависимости от размеров и формы образцов. Поэтому для исключения влияния масштабного фактора все механические испытания проводят на стандартных образцах. Это значит, что техническая прочность — это прочность материала в определенном образце и, таким образом, стандартные испытания не учитывают форму конкретных деталей и условия их будущей эксплуатации.

Конструкционная прочность — прочность материала детали (конструкции) в условиях испытания или эксплуатации. Она представляет совокупность свойств детали (например, твердость, износостойкость, выносливость и др.), обеспечивающих длительную и надежную их работу при эксплуатации. Таким образом, конструкционная прочность есть комплексное понятие, включающее сочетание прочности, надежности и долговечности. Она ниже технической прочности из-за наличия концентраторов напряжений, концентрации нагрузки, присутствия различных дефектов металлургического, технологического, конструкторского характера, наличия остаточных внутренних напряжений растяжения.

Таким образом, конструкционная прочность определяется одновременно свойствами материала детали, ее геометрической формой и реальной геометрической точностью. Снижение прочности материала приводит к снижению долговечности деталей непосредственно из-за уменьшения их сопротивления действующим при эксплуатации нагрузкам, снижение геометрической точности деталей приводит к уменьшению их долговечности из-за значительного повышения фактических напряжений в сопрягаемых деталях.

 

Известны и другие примеры исключительного влияния геометрической точности деталей на их долговечность: снижение уровня погрешности рабочих поверхностей подшипников с 2,5 до 1,0 мкм повышает их контактную выносливость примерно в три раза, а повышение точности формы шеек коленчатого вала с 10 до 6 мкм увеличивает срок службы вкладышей подшипников в 2,5 — 4 раза; при снижении средней погрешности направления боковых поверхностей зубьев с 50 до 2 мкм нагрузочная способность улучшенных зубчатых колес по контактной прочности увеличивается в 2,7 раза. Эти данные показывают, что обеспечение высокой точности деталей при использовании материалов в высокопрочном состоянии (после термической и химико-термической обработки) более предпочтительно, чем повышение прочности за счет использования новых материалов, так как позволяет обеспечить необходимую конструкционную прочность деталей при использовании традиционных материалов и технологий их упрочнения. Это показывает, что превосходство техники высокого качества в основном обеспечивается именно точностью изготовления деталей и узлов. Таким образом, многие детали автомобиля и двигателя следует рассматривать как прецизионные с соответствующим отношением к выбору материалов и разработке технологических процессов изготовления и упрочнения.

Комментарии