Хрупкое разрушение деталей конструкций мобильных энергетических средств
Причины возникновения и развития трещин в элементах конструкции деталей. Исследование структуры и свойств упрочненных поверхностных слоев материалов деталей мобильных средств. Методы поверхностного упрочнения, обеспечивающие повышенную износостойкость.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 19.05.2018 |
Размер файла | 162,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФГОУ ВПО МГУП
Хрупкое разрушение деталей конструкций мобильных энергетических средств
Б.Н. Орлов, В.А. Евграфов
Возникновение и развитие трещин в элементах конструкции деталей начали замечать и регистрировать со времен начала промышленной революции. В то время появление трещин приводило к разрушениям малоответственных единичных конструкций, а в последующем к систематическим и внезапным разрушениям ответственных сооружений и высоким экономическим потерям [1, 2, 3].
К одному из первых достоверно зарегистрированных разрушений конструкций путем появления и развития в них усталостных трещин относится разрушение в 1830 г., подвесного моста через р. Эко в Шотландии, когда произошел обрыв одной из главных цепей его крепления. В этот же период систематически наблюдались разрушения чугунных пушек при выстреле. Причем такие разрушения были настолько обычными, что высокая степень риска для солдат, обслуживающих эти пушки, считалось естественной.
В середине и в конце XIX в. разрушения от появления трещин стали систематическими. Разрушились корабли, резервуары, паровые котлы, оружие малого и большого калибра, рельсовые пути.
В начале XX в. такие разрушения стали принимать формы катастроф. Так, в 1901 г. в Северном море разломился пополам совершенно новый эсминец «Кобра» Британского ВМФ, а в 1903 г. - эсминец того же типа «Волк». В 1940-х г. наблюдалось массовое разрушение американских кораблей сварной конструкции типа «Океан» и «Либерти», а также нефтеналивных танкеров типа Т-2. Был зарегистрирован также случай, еще на стапелях в танкере образовалась трещина длиной 13 метров.
Несмотря на проведение крупных научно-исследовательских работ и значительные успехи, достигнутые в механике трещин, разрушения конструкций продолжаются и в наше время. Так, в 1973 г. разрушился мост пролетом 336м через реку Огайо в США. В 1976 г. Произошло разрушение моста Рейхсбрюкке через р. Дунай в Вене. В эти же годы были зарегистрированы крупные разрушения газопроводов, в которых наблюдались трещины рекордной длины - в несколько километров. Известны многочисленные случаи возникновения трещин в конструкциях самолетов и других летательных аппаратов.
В 1986 г. в результате нарушения плотности стыка в корпусе твердотопливного ускорителя и прорыва горящих газов потерпел катастрофу американский космический корабль многоразового использования «Челленджер» с семью астронавтами на борту. Стоимость корабля оценивалась в 1,2 млрд. долларов.
Хрупкие разрушения элементов конструкций машин типа автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин менее впечатляюще, но экономический ущерб от таких разрушений во много раз превышает потери от разрушения единичных крупных сооружений [4, 5]. Поэтому, разработкам методов оценки и прогнозирования долговечности конструкций с трещинами уделяется все больше внимания. В качестве примеров таких разрушений на рис. 1, 2, 3 и 4 приведены картины роста трещин в конструкциях мобильных энергетических средств, и некоторые наблюдаемые в эксперименте закономерности развития этих трещин со временем. На рисунке 1 схематически показаны тележка трактора Т-4 и места наиболее частого возникновения в ней трещин.
На рисунке 2 представлена наиболее типичная трещина, а на рис. 3 - закономерность роста этой трещины по мере увеличения числа циклов нагружения при различных уровнях воздействий.
трещина деталь упрочненный износостойкость
Рис. 1. Трещины в раме тележки трактора
Рис. 2. Трещина в типичном узле рамы
Рис. 3. Закономерности роста трещин в типичном узле трактора: 1 - = 131,5 МПа; 2 и 3 - = 85 МПа; 4 - = 76,5 МПа; 5 - = 55 МПа
На рисунке 4 изображены трещины в передней панели кабины мобильного энергетического средства и закономерности их развития со временем.
Рис. 4. Расположение типичных трещин (а) и закономерности их роста (б) в панели кабины трактора: 1-4 - номера трещин и соответствующих закономерностей
Подобные примеры можно было бы продолжить. Однако ограничимся только приведенными, чтобы проиллюстрировать возможности расчетных методов анализа живучести сложных конструкций мобильных энергетических средств [6].
Исследование структуры и свойств упрочненных поверхностных слоев материалов деталей мобильных средств после хрупкого их разрушения требует интенсивное внедрение в конструкторско-технологическую практику наиболее прогрессивных методов поверхностного упрочнения, обеспечивающих повышенные износостойкость, коррозионную стойкость и необходимый запас трещиностойкости основного металла деталей конструкций.
Особое значение при этом имеет разработка количественных моделей, связывающих долговечность деталей с параметрами упрочнения, физико-механическими свойствами материала упрочняемых деталей мобильных энергетических средств с учетом режимов их эксплуатации.
Библиографический список
1. Иванова В. С., Гуревич С. E., Копьев И. М. и др. Усталость и хрупкость металлических материалов.- М.: Наука, 1968. 216 с.
2. Костецкий Б.И., Колесниченко Л.Ф. Качество поверхности и трение в машинах. Киев: Техника, 1969. 145 с.
3. Хазанов И. И., Политое В. А. //Проблемы прочности. 1977. № 2. С. 10-15.
4. Степнов M. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. M.: Машиностроение, 1985. 281 с.
5. Владимиров В. И. Физическая природа разрушения металлов.- M.: Металлургия, 1984. 279 с.
6. Орлов Б.Н., Апатенко А.С. Основы прогнозирования надежности и долговечности узлов и агрегатов культуртехнических комплексов. Сборник научных трудов МГАУ им. В.П. Горячкина. М.: 2002.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Закономерности формирования структуры поверхностных слоев сталей при высокоэнергетическом воздействии. Технологические варианты плазменного упрочнения деталей. Получение плазмы. Проведение электронно-лучевой и лазерной обработки металлических материалов.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 06.10.2014Технология изготовления деталей и узлов подсвечника, выбор материалов. Обоснование технологии изготовления деталей, выбор технологических переходов и операций. Последовательность изготовления художественного изделия методом обработки деталей давлением.
курсовая работа [419,5 K], добавлен 04.01.2016Технологические требования к конструкции деталей. Литье под давлением. Формообразование деталей методом литья по выплавляемым моделям. Технологические особенности конструирования пластмассовых деталей. Изготовление деталей из термореактивных пластмасс.
учебное пособие [55,3 K], добавлен 10.03.2009Надежность машин и механизмов как важнейшее эксплуатационное свойство. Методы проектирования и конструирования, направленные на повышение надежности. Изучение влияния методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя.
реферат [303,6 K], добавлен 18.04.2016Методы получения заготовок. Производство деталей машин. Эксплуатационные свойства деталей, группы показателей. Понятия размера, формы, расположение поверхностей, твердости материалов, химический состав, шероховатость. Качество поверхностного слоя.
реферат [8,7 M], добавлен 30.01.2011Геометрические параметры и физико-механическое состояние поверхностного слоя деталей. Граничный и поверхностный слой. Влияние механической обработки, состояния поверхностного слоя заготовки и шероховатости на эксплуатационные свойства деталей машин.
презентация [1,9 M], добавлен 26.10.2013Классификация механизмов, узлов и деталей. Требования, предъявляемые к машинам, механизмам и деталям. Стандартизация деталей машин. Технологичность деталей машин. Особенности деталей швейного оборудования. Общие положения ЕСКД: виды, комплектность.
шпаргалка [140,7 K], добавлен 28.11.2007Разработка технологического процесса, обеспечивающего получение готовых деталей высокого качества с минимальными затратами труда и денежных средств. Установление рациональной последовательности выполнения переходов в операции. Методы обработки деталей.
контрольная работа [956,8 K], добавлен 19.05.2015Сущность процесса лазерной закалки. Основные преимущества поверхностного упрочнения металлов лазерными комплексами. Лазерный технологический комплекс по термоупрочнению деталей. Распределенная система программного управления. Проверка двигателей.
дипломная работа [178,8 K], добавлен 14.07.2013Причины износа и разрушения деталей в практике эксплуатации полиграфических машин и оборудования. Ведомость дефектов деталей, технологический процесс их ремонта. Анализ методов ремонта деталей, обоснование их выбора. Расчет ремонтного размера деталей.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 10.06.2015