Режимы работы и расчетные нагрузки машин

Достижения науки и техники уже на этапе проектирования зубчатых и червячных передач, валов, подшипников качения и других деталей позволяют учесть реальные режимы нагружения, что повышает надежность деталей и узлов общего назначения при одновременном уменьшении их габаритов и металлоемкости.

Нагрузки на детали машин могут быть постоянными и переменными по времени. Однако даже постоянные нагрузки во вращающихся деталях (валах, зубчатых и червячных колесах и т.д.) вызывают переменные напряжения. В деталях, у работающих машин, постоянные нагрузки встречаются редко, только в покое от собственного веса. Тем не менее, отдельные детали могут работать со слабо изменяющимися напряжениями, которые при расчете принимают условно за постоянные.

Нагрузки могут изменяться плавно или прикладываться мгновенно, так называемые динамические. Причины переменности нагрузок в машинах являются:

-неравномерность рабочего процесса двигателя;

-внутренняя динамика из-за неуравновешенности, а также погрешности изготовления детали и сборки узлов;

-неравномерность и переменность процесса рабочего органа машины (например, в строгальных, долбежных, протяжных станках, молотах и прессах, грузоподъемных машинах).

-переменность сил сопротивления и динамические воздействия при случайных перегрузках (универсальные металлорежущие токарные станки, резательные машины пищевых продуктов, специальные технологические машины, подверженные на выполнение различных операций с периодической настройкой). В общем случае переменными являются как амплитуды, так и средние значения нагрузок и напряжений.

Расчеты на выносливость, долговечность деталей машин за планируемый срок службы необходимо выполнять с учетом режима нагрузки. К режимам постоянной нагрузки условно относят режимы с отклонениями до 10%. При этом за расчетную обычно принимают нагрузку, соответствующую номинальной мощности двигателя. Это приводит к излишним запасам, к утяжелению конструкции. Этот худший случай нагрузки принимают за расчетный для неопределенных режимов нагрузки. Например, для редукторов общего назначения, которые используются в самых различных условиях. Переменность режима нагружения вызывается непостоянством полезных нагрузок и инерцией самой механической системы.

Двухпараметрическая или однопараметрическая схематизация позволяет свести повторно- непериодические напряжения к повторно- периодическим, изменяющимся по асимметричному знакопостоянному или знакопеременному симметричному циклу.

Рис. 9. Различный характер изменения напряжений во времени.