Аннотация.

Предложена методика теоретической оценки и обеспечения долговечности наиболее нагруженных деталей машин на стадии их конструирования без проведения экспериментов. В ее основу положена универсальная зависимость для расчета скорости повреждаемости структуры материалов в условиях статического и циклического нагружения элементов во всем диапазоне напряжений и температур.

Ключевые слова: надежность, долговечность, критерий, кинетическая прочность, плотность скрытой энергии, ресурс.

На стадии конструирования машин при их компоновке в процессе сравнительного анализа различных вариантов конструкции основных, наиболее нагруженных элементов, выполняют контрольную проверку  их надежности [1]. В работах [2-6] при прогнозировании надежности исследуемых деталей в предполагаемых условиях эксплуатации предложено использовать аналитические модели отказов, в основу построения которых положен кинетический подход к моделированию процесса разрушения конструкционных материалов и термодинамическая теория прочности твердых тел [7, 8].

Ниже излагается методика прогнозирования ресурса деталей машин по кинетическому критерию прочности материалов в стационарных условиях их статического или циклического нагружения. Согласно термодинамической концепции в качестве параметра технического состояния исследуемых элементов принимают текущую плотность скрытой энергии ue t дефектов структуры локальных, наиболее нагруженных объемов материала, в которых действуют максимальные статические или циклические напряжения s при рабочей температуре T [2-4].

В этом случае для расчета среднего ресурса t*  различных вариантов конструкции исследуемых элементов и обеспечения требуемого в техническом задании уровня долговечности можно использовать базовую зависимость общей теории прогнозирования надежности технических объектов вида [2, 7, 9]:

Таким образом, разработанная методика расчета ожидаемого ресурса (5), (5.1)-(5.11) позволяет проводить на стадии компоновки машины сравнительный анализ различных вариантов и модификаций конструкции деталей в предполагаемых условиях нагружения по критерию их долговечности и выбирать наиболее целесообразные из них при компоновке машин. Это позволяет избежать проведения дополнительных модельных или натурных испытаний и существенно снизить материальные, временные и финансовые затраты этапов разработки.

 

Список литературы

1.     Надежность в машиностроении: Справочник 1/Н17 Под общ. ред. В.В. Шашкина, Г. П. Карзова.- СПб.: Политехника, 1992.- 719 с.

2.     А.В. Анцупов (мл.) Теория и практика обеспечения надежности деталей машин по критериям кинетической прочности и износостойкости материалов: монография / А.В. Анцупов (мл.), А.В. Анцупов, В.П. Анцупов // Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. 308с.

3.     Основы физической теории надежности деталей машин по критериям кинетической прочности материалов / В.П. Анцупов, Л.Т. Дворников, Д.Г. Громаковский, А.В. Анцупов (мл), А.В. Анцупов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2014. №1. С. 141-146.

4.     Анцупов А.В. (мл.). Развитие теории прогнозирования надежности деталей машин / А.В. Анцупов (мл.), А.В. Анцупов, В.П. Анцупов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. №2. С.26- 32.

5.     Анцупов А.В. Обеспечение надежности узлов трения машин на стадии проектирования: Монография / А.В. Анцупов, А.В. Анцупов (мл.), В.П. Анцупов // Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013.- 293с.

6.     Выбор износостойких материалов при проектировании узлов трения / В.П. Анцупов, А.В. Анцупов (мл.), А.В. Анцупов и др. // Материалы 67-й научно-технической конференции: сб. докл. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009.- Т.1.- С. 197-200.

7.     Федоров В.В. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел. Ташкент: Издательство «Фан» УзССР, 1985. 165с.

8.     Федоров В.В. Основы эргодинамики и синергетики деформируемых тел / В.В. Федоров; под ред. С.В. Федорова. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО "КГТУ", 2014. - Ч.III. Основы эргодинамики деформируемых тел.- 222с.

9.     Особенности проектной оценки долговечности деталей машин в условиях много- и малоцикловой усталости / А.В. Анцупов (мл.), А.В. Анцупов, В.П. Анцупов, М.Г. Слободянский, В.А. Русанов // Механическое оборудование металлургических заводов: Междунар. сб. науч. тр. / под ред. Корчунова А.Г. Вып.3 - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. С. 40-47.