При эксплуатации металлических изделий наблюдается изменение механических свойств металла под влиянием сред, находящихся при различных температурах, давлениях и скоростях движения. В условиях эксплуатации среды обычно снижают длительную статическую и циклическую прочности металлов.Read more: Исследование влияния эксплуатационных условии на механические свойства металлов
Пружины сжатия, как известно, имеют по торцам поджатые (нерабочие) опорные витки (по три четверти витка с каждой стороны), шлифуемые по плоскости, строго перпендикулярной к оси пружины. Исследования показали, что для обеспечения строго осевого нагружения пружины опорные витки должны иметь шлифовку высокого класса точности.Read more: Пружины сжатия
Все сказанное обусловливает широкое внедрение в инженерную практику составных пружин, как правило, равной длины, концентрически размещенных одна в другую и совместно воспринимающих действующую на них нагрузку. В этом случае внутренняя полость внешней пружины заполняется другой пружиной меньшего внешнего диаметра и т. д., рабочее усилие распределяется между всеми соосно смонтированными пружинами, что, в конечном счете, делает конструкцию более компактной при использовании пружин, свитых из проволоки меньшего диаметра, что весьма существенно. Ряд ценных соображений и рекомендаций по обеспечению всех пружин, входящих в рассматриваемую конструкцию, высказывались уже давно, например в работах. Однако с тех пор появилось много принципиально новых подходов к расчету пружин и проведены исследования по изучению их поведения при нагружении.
В частности, изучен закон распределения опорного давления на торцах пружин сжатия, что существенно для создания правильного расчета опорных деталей при пружин большими силами. Подробно разработан расчет заневоленных пружин, использование которых дает особенно значительный эффект по сокращению габаритных размеров и уменьшению веса конструкции. На базе полученных результатов и строится излагаемый ниже рациональный метод проектирования и расчета составных пружин при статическом их нагружении, который обеспечивает оптимальность конструкций. Рассмотрим этот вопрос на примере расчета двойных пружин, встречающихся в практике особенно часто. Напомним, что концентрически монтируемые пружины должны быть последовательно правой и левой, чтобы закручивающий торцовый момент, передающийся на присоединенные неподвижные опорные конструкции, и угол поворота поддерживаемых пружинами деталей, были бы минимальными.
Если в елочных замках лопаток турбомашин коэффициентам концентрации напряжений и относительного распределения напряжений по профилю круговой галтели придать те же индексы, что и соответствующим номинальным напряжениям, то в предположении упругого деформирования материала эквивалентные напряжения в точках дуги окружности опасной профильной линии круговой галтели и эквивалентное номинальное напряжение в выразятся следующим образом: где коэффициенты общей неравномерности напряжений используют с индексом 1 или 2 в зависимости от того, в каком месте достигается максимум эквивалентного напряжения — в части замка, расположенной с выпуклой стороны профиля корневого сечения лопатки (индекс 1), или в части замка с вогнутой стороны профиля (индекс 2); По — значения т) для точки максимальной эквивалентной напряженности на круговой галтели рассматриваемого участка замка; 40 « 0,2 — коэффициент чувствительности материала лопатки к асимметрии цикла. Результаты предварительных расчетов показывают, что замена в различных деталях машин круговых галтелей заданного радиуса а на галтели предлагаемых профилей, как следует из значений их относительных радиусов кривизны, позволяет снизить максимальные эквивалентные напряжения в галтелях на 20-45%. Интенсификация всех видов производства, повышение мощности агрегатов, широкое внедрение автоматики во все отрасли техники приводят к обширному применению различного рода упругих систем, аккумулирующих энергию, стабилизирующих работу механизмов и приборов, используемых в предохранительных устройствах и пр. Во всех этих случаях одним из основных видов упругих элементов, применяемых в инженерной практике, по-прежнему остаются винтовые пружины сжатия, простые в изготовлении и надежные в эксплуатации.Read more: Оптимальное проектирование составных винтовых пружин сжатия
Известно, что основными нагрузками, действующими на елочные замки лопаток турбомашин и влияющими на их прочность, являются статическое растяжение от центробежных сил, развиваемых лопатками и выступами диска при вращении ротора, и знакопеременный изгиб, возникающий при колебаниях лопаток вследствие неравномерности газового потока. При заданных геометрических размерах елочного замка, а также материалах лопатки и диска можно согласно работам определить среднее за расчетный период распределение усилий по зубьям при растяжении замкового соединения центробежными силами и, следовательно, для каждого участка замка найти растягивающую силу Q в поперечном сечении, проходящем через основания галтелей, и силу Р — равнодействующую контактных усилий на зуб, перпендикулярную к рабочей поверхности зуба, если пренебречь влиянием трения.Read more: Недостатки галтелей переменного радиуса
В результате дальнейших исследований напряженности и сопротивления усталости ступенчатых стержней с галтелями оптимального профиля высказано соображение о характере изменения оптимального профиля галтели в случае кручения круглого ступенчатого стержня и даны относительные координаты точек такого профиля. Несмотря на очевидные преимущества, галтели указанных оптимальных профилей вследствие значительной их протяженности вдоль оси вала, равной меньшему из диаметров его сопрягаемых частей, практически не используют.Read more: Вопрос замены в деталях машин круговых галтелей
На основании большой группы проведенных экспериментов образцов элементов из стали под переменными нагрузками показано, что пределы выносливости паяных и сварных соединений существенно не различаются между собой. Лучшие результаты при пайке имеют место в тонких образцах.Read more: Некоторые вопросы определения оптимальных профилей галтелей деталей машин
Сопоставление механических свойств паяных и сварных соединений в результате испытания, проведенных в МВТУ, позволяет сделать следующие выводы: применен пайки наиболее эффективно в тонкостенных конструкциях с толщиной не выше 8- 10 мм; производительность технологического процесса при пайке оказывается нередко более высокой, нежели при сварке; паяные соединения вызывают, как правило, меньшие остаточные деформации по сравнению со сварными. Конструкции при пайке в большинстве случаев имеют меньшую концентрацию напряжений по сравнению со сварными.Read more: Концентрация напряжений в сварных соединениях
Концентрация напряжений в сварных соединениях с фланговыми швами имеет место, во-первых, вследствие неравномерного распределения усилий вдоль фланговых швов, в соединении возникает градиент напряжений вдоль шва. Наибольшего значения напряжения достигают в концевых точках фланговых швов. Коэффициент концентрации этих напряжений для такого типа швов в случае соединения элементов с равновеликими площадями поперечных сечений определяется соотношением В нахлесточных паяных соединениях при образовании пластических деформаций коэффициент концентрации напряжений снижается и усилия по длине шва выравниваются.Read more: Условия работы паяных стыковых швов
Условия работы паяных стыковых швов отличаются от условий работы сварных в несколько худшую сторону. При рационально выбранном технологическом процессе сварки, как правило, имеется возможность добиться оформления стыковых соединений, очень близких по свойствам к основному металлу.Read more: Применение паяных соединений в конструкциях