Жорсткість та твердість деталей машин. Поняття про теплостійкість і вібростійкість деталей. Стандартизація та взаємозамінність.

Жорсткість — здатність тіла або конструкції пручатися утворенню деформації. Розрізняють власну жорсткість деталі, обумовлену деформаціями всього матеріалу деталі, і контактну жорсткість, яка пов'язана з деформаціями тільки поверхневих шарів матеріалу деталі в зоні контакту з іншою деталлю.

Правильний вибір співвідношення жорсткості з масою виробу обумовлює динамічну характеристику деталі й машини в цілому. Кількісно жорсткість ураховується коефіцієнтом жорсткості, що визначається відношенням силового фактора до деформації, викликаної цим силовим фактором.

Для механізму в цілому жорсткість залежить від способу з'єднання деталей, так

при паралельному з'єднанні С = С₁ + С₂,

при послідовному

Жорсткість оцінюють співставленням розрахункових деформацій деталей (прогинів, кутів повороту перерізів, кутів закручування та ін.) при дії максимальних експлуатаційних навантажень з припустимими деформаціями.

У техніці існують наступні методи підвищення жорсткості:

1. Зменшення плеча згинаючого й крутного моменту.

2. Застосування профілів з підвищеним опором певному виду деформації.

Крім безпосередньо жорсткості до характеристики певних виробів та особливо матеріалів використовується поняття твердість.

Твердість – здатність матеріалу пручатися прониканню стороннього

предмета. На сьогодні існують такі види твердості по способі виміру:

1) НВ - твердість по Бринелю (область застосування обмежена);

2) НRC - по Роквелу (застосовується частіше інших, цим методом вимірюють всі сталі);

3) HV - твердість по Викерсу;

Теплостійкість — здатність виробу працювати (зберігати жорсткість) в заданому температурному режимі протягом заданого терміну служби. Втрата жорсткості викликається плавленням кристалічних структур, або переходом аморфних тіл у високо еластичний стан.

Для забезпечення теплостійкості необхідно щоб при роботі машини виділювана кількість тепла не перевищувало кількість тепла, що відводиться.

Наслідками порушення теплостійкості можуть бути:

1. Зниження міцності матеріалу й поява повзучості. Це спостерігається головним чином в енергетичних машинах з дуже напруженим тепловим режимом (у газових турбінах);

2. Зниження захищаючої здатності масляних плівок, а отже, збільшення зношування деталей;

3. Зміна зазорів у сполучених деталях (заклинювання, задиры та ін.);

4. У деяких випадках зниження точності роботи машини.

Звичайно, розрахунки на теплостійкість зводяться до визначення теплового балансу виробу. Якщо тепловий баланс не виконується, то приймають наступні технічні рішення:

1. Застосовують примусове повітряне охолодження (крильчатка).

2. Застосовують примусове рідинне охолодження, для чого в корпусі машини передбачають порожнини для циркуляції рідини.

3. Збільшують площу тепловіддачі, для чого корпуса виконують ребристим.

Під вібростстійкістю розуміють здатність конструкцій працювати в потрібному діапазоні режимів коливань без появи неприпустимих частот коливань. У зв'язку з підвищенням швидкостей машин явища коливань стають усе більше небезпечними й тому розрахунок на вібростстійкість усе більше актуальним.

Оскільки вібростстійкість це здатність виробу виконувати свої функції й зберігати свої параметри в межах значень, пропонованих до цього виробу, в умовах впливу вібрації, то вона є одним з видів стійкості виробів до впливу механічних зовнішніх факторів. Вимоги стійкості виробів до впливу механічних зовнішніх факторів, установлюються в нормативних документах (стандартах, технічних умовах і ін.).

Стандартизація – система забезпечення випуску однорідної продукції шляхом введення обов’язкових норм – стандартів. Вона дозволяє зменшити трудомісткість конструювання складальних одиниць і деталей, їх вартість, полегшити і спростити ремонт та експлуатацію машин.

Стандарти з машинобудування охоплюють основні параметри машин і механізмів, матеріали, параметри передач, конструктивно-технологічні елементи деталей, типові деталі та частини машин загального машинобудування, норми забезпечення точності й взаємозамінності, умовні позначення та системи оформлення креслень.