Основные показатели качества машин

Основной показатель качества изделия есть надёжность. Надёжность характеризуется основ­ными состояниями (работоспособность, исправность, неисправность) и собы­тиями (отказы и сбои) при эксплуатации машин. Для машины важно обеспечить её работоспособность, т.е. состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значение заданных параметров в уста­новленных документацией пределах. Работоспособность определяется прочностью, жесткостью, износостойкостью, виброустойчивостью и теплостойкостью.

Важнейшим критерием работоспособности является прочность, т.е. способность детали сопротивляться разрушению или возникновению недопустимых пластических деформаций под действием приложенных к ней нагрузок. Это абсолютный критерий. Ему должны удовлетворять все детали.

Наиболее распространенный метод оценки прочности деталей машин — это сравнение расчетных (рабочих) напряжений, возникаю­щих при действии эксплуатационных нагрузок, с допускаемыми на­пряжениями.

Для выбора допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности в машиностроении пользуются двумя методами: табличным и дифференциальным.

Табличный метод выбора допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности конкретней, проще и очень удобен для пользования. В книге для ряда деталей приведены табличные данные о допус­каемых напряжениях и допускаемых коэффициентах запаса проч­ности.

Дифференциальный метод заключается в том, что допускаемое напряжение или допускаемый коэффициент запаса проч­ности определяют по соответствующей формуле, которая учитывает различные факторы, влияющие на прочность рассчитываемой детали. Допускаемые напряжения [σ]и [τ] при статических нагрузках, т. е. при постоянных напряжениях и отсутствии концентрации напряже­ний, или в случаях, когда концентрация не влияет на прочность де­талей (пластичные материалы), определяют по формулам

[σ] = σ_пред/[s]; (2.1)

[τ] = τ_пред/[s], (2.2)

где σ_пред и τ_пред — соответственно предельные нормальное и касательное напряжения, при достижении которых рассчитываемая деталь выходит из строя вследствие возникновения недопустимо большой остаточной деформации или разрушения; [s] — допускаемый (требуе­мый, заданный или нормативный) коэффициент запаса прочности для рассчитываемой детали машины.

Нагрузка на детали машин и возникающие в них напряжения могут быть постоянными и переменными во времени.

При расчете на прочность деталей машин при переменных напря­жениях в качестве предельного напряжения σ_пред или τ_пред прини­мают соответствующий предел выносливости: при изгибе, при растяжении (сжатии), при кручении.

Пределы выносливости при симметричном цикле напряжений для стали: при растяжении или сжатии

(2.3)

для углеродистой стали при изгибе

(2.4)

для легированной стали при изгибе

(2.5)

при кручении

(2.6)

где σ_в — предел прочности.

Отказы около 50 % деталей (зубчатые, фрикционные и червячные передачи, подшипники качения) обу­словлены действием контактных напряжений. Подробнее контактная прочность будет рассмотрена в разделе "Передачи".