Нагрузки. Расчет деталей на прочность. Сдвиг, кручение
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
(Табл. XII. 1).
?104060100140?10,90,80,650,3
Практическое значение этих расчетов заключается в определении компоновки машины, например, шнекового транспортера (Рис. 12.6).
Рис. 12.6
Основной задачей при конструировании машины является определение положения упорного подшипника. В случае, если подшипник поставить в начале вала, то под действием реактивной силы R вал при вращении будет сжиматься, что может привести к изгибу вала. Если шнек изогнется, то коснется корпуса транспортера. Поэтому рациональнее опорно-упорный подшипник размещать в конце трассы перемещения, тогда вал подвергается растяжению, а не изгибу.
13. Конструкционные материалы
Рациональный выбор материала определяет надежность и работоспособность любого оборудования, а стоимость конструкционного материала - применимость этого оборудования. Общая стоимость Со оборудования может быть рассчитана:
,
где Со - удельная стоимость конструкционного материала;
М - масса оборудования.
Основными требованиями к материалу являются прочность, коррозийная стойкость, температуростойкость, а также возможность обработки материала.
Основные разновидности конструкционного материала:
черные металлы и сплавы;
цветные металлы и сплавы;
полимеры;
композиционные материалы (композиты);
уплотнительные материалы.
Черные металлы и сплавы.
Наибольшее распространение в применении получили черные металлы и сплавы, основной группой которых является чугуны и стали. Чугун - железоуглеродистый сплав с содержанием углерода более 2%. Основное назначение чугуна заключается в использовании его как исходного материала для выплавки стали. Сталью называют железоуглеродистый сплав с содержанием углерода меньше 2%. Углерод оказывает существенное влияние на качество сплава: повышенное содержание углерода придает сплаву твердость с точки зрения механических характеристик, в месте с тем при этом повышается материала. Очевидно, чугун - дешевые материал, но тяжелый, что делает невозможным применение его для емкостного оборудования.
Чугун подразделяют на:
белый (Fe3O);
серый (получают из белого чугуна путем выжигания);
ковкий.
Белый чугун - чугун с большим содержанием углерода, твердый и поэтому редко используется в качестве конструкционного материала. В основном белый чугун используется как цементит - сырье для производства стали или дешевых фундаментальных изделий.
Серый чугун в отличие от белого может обрабатываться механически, однако его твердость не позволяет обработку деформацией. Из серого чугуна не изготавливаются штамповки, обычно берется литая заготовка, которая в последующем обрабатывается. Используется серый чугун для изготовления дешевых корпусных деталей, труб и арматуры. Маркировка серого чугуна включает последовательное перечисление прочности на изгиб и удлинения материала (последнее в настоящее время опускается), например, СЧ12-28 или СЧ15.
Ковкий чугун обладает большей пластичностью, т.е. может обрабатываться пластической деформацией. В марку ковкого чугуна заключают уровень пластичности (% остаточной деформации) и прочность на удлинение (или сжатие): КЧ6-32. Легированием ковкого чугуна получают жаростойкие чугуны, например, ЖЧХ (жаростойкий чугун хромированный).
Сталь - наиболее распространенный материал в промышленности. Стали бывают:
углеродистые (сплав железа и углерода с содержанием последнего менее 2%);
качественные;
легированные.
Углеродистые стали, например, У7, У15 (число указывает содержание углерода в десятых долях процента), применяются для изготовления дешевого режущего инструмента.
Качественные стали подразделяются на стали обычного качества и качественные стали. Обычные стали включают 6 групп, номер каждой из которых является маркой стали, например, АСт8 или БСт10. Заглавной буквой обозначается вид контроля материала (А - контролируются механические характеристики материала (стали улучшенного качества), Б - контролируются химический состав материала, а именно содержание серы и фосфора, ухудшающих качество стали, В - контролируются определенный химический состав и механические характеристики материала). Качество качественных сталей, например, улучшено за счет введения марганца (Г), который улучшает механические характеристики и уменьшает коррозию. Маркировка стали включает содержание углерода в сотых долях процента и обозначение марганца, например, Сталь 15Г.
В химической промышленности чаще используются легированные стали, где легирующие элементы вводятся в расплав стали. Причем для малолегированных сталей содержание легирующих элементов невелико - 2-3%. Пример:
Ст25КМ,
где содержание углерода указано в сотых долях процента, отсутствие цифры за легирующим элементом означает, что его доля составляет менее 1%, при этом необходимо учитывать, что суммарное содержание легирующих элементов не должно превышать 2-3%. Среднелегированные стали содержат до 10% легирующих элементов. Пример обозначения:
Ст8ХНТ,
где содержание углерода указано в сотых долях процента, доля легирующих элементов - не более 10%. Содержание легирующих элементов у высоколегированных сталей составляет 20-50%. Наиболее широко в химической промышленности используется Ст12Х18Н10Т.
Наиболее широко используются такие легирующие элементы, как марганец, увеличивающий коррозийную и литьевую стойкости, ванадий и вольфрам (придают стали прочность, кор