Адрес этой страницы' ?>

§ 1. Прочность элементов оборудования

Кратковременные перегрузки отдельных частей машин могут вызвать аварии и поломки и связаны с опасностью травмирования работающих. Причинами перегрузок являются неправильно выбранные режимы обработки, неравномерное распределение припуска при резании металлов, динамическая перегрузка отдельных деталей, препятствия на пути движения и т. п.

Необходимо выпускать оборудование с определенным запасом прочности его рабочих частей и проводить контрольные испытания их при повышенных нагрузках, что гарантирует надежность оборудования при нормальных рабочих нагрузках. Гарантированный запас прочности назначается для таких узлов и деталей оборудования, которые при перегрузках в первую очередь могут выйти из строя. Испытанию на повышенные нагрузки подвергаются шлифовальные круги, мостовые и балочные краны и их грузозахватывающие устройства (крюки, чалочные стропы, канаты и тросы, цепи, петли и пр.), все аппараты и сосуды, работающие под избыточным давлением (паровые котлы, автоклавы, компрессорные установки, баллоны и пр.), ограждения, закрывающие вращающиеся и движущиеся части машины и т. п. Контрольные испытания такого рода оборудования проводят по правилам техники безопасности и соответствующим ГОСТам.

Коэффициенты запаса прочности для большинства деталей и узлов оборудования регламентируются также стандартами или нормами техники безопасности. Например, по ГОСТу 3881—65 все шлифовальные круги диаметром 150 мм и более, а также круги, предназначенные для работы со скоростью свыше 40 м/с диаметром 300 мм и более, подвергаются испытанию на механическую прочность вращением со скоростью, превышающей на 50% рабочую окружную скорость, а это значит, что гарантированный коэффициент запаса прочности будет в пределах 2—2,25. Коэффициент запаса прочности канатов и тросов для кранов и лебедок зависит от типа подъемных устройств, вида привода, режима работы и других факторов и принимается равным 4,5—9. Чалочные приспособления (стропы, петли) имеют коэффициент запаса прочности, равный 12, так как усилия в ветвях стропов будут резко меняться в зависимости от угла зачаливания.

Баллоны со сжатыми, сжиженными и растворенными газами в зависимости от типа и рабочего давления подвергаются гидравлическому и пневматическому испытаниям при давлениях, превышающих рабочие в 1,5—2 раза.

Оградительные кожухи, защитные щитки и экраны, устанавливаемые на станках и другом оборудовании, выполняются с учетом коэффициента запаса прочности, вводимом при расчете их на ударную нагрузку, которая может возникнуть при случайном разрушении шлифовального круга, ограждаемого шкива, обрыве ремня или цепи, ударе отлетающей стружкой при резании металла и пр.

Так, для стеклянного щитка, устанавливаемого на станке для защиты от отлетающей стружки, коэффициент запаса прочности принимают равным 3 и расчет ведут по формуле

Gv² <= 0,763Fl,

где G — вес куска стружки в кг;

v — скорость отлетания стружки в см/с;

F — площадь сечения щитка в см²;

l — длина щитка в см.

Для многих ограждений необходимые расчеты могут быть выполнены заранее, а рекомендуемые параметры с учетом запаса прочности сведены в специальные таблицы. Например, толщина стенок защитных кожухов к станкам, работающим с абразивными кругами, приведены в ГОСТе 3881—65.

Таким образом, запас прочности деталей и узлов, заранее предусмотренный в машинах и механизмах, предупреждает аварии и поломки оборудования и, как следствие их, несчастные случаи.

Обеспечению необходимой прочности конструкций нередко мешают пороки и дефекты деталей, не видимые при внешнем осмотре: внутренние трещины, расслоения, раковины, опасные включения (органические примеси в металлах) и пр. Особенно важно обнаружить эти дефекты у тех деталей, которые могут работать в условиях перегрузок; например, раковина или внутренняя трещина крюка крана может привести к падению поднимаемого груза, опасное включение в материале баллона может явиться причиной его разрушения при наполнении газом и т. д. Поэтому все части машин, особенно наиболее ответственные, подвергаются проверке— дефектоскопии, в задачу которой входит обнаружение скрытых пороков и дефектов.

Существует несколько способов дефектоскопии; наиболее распространенными в настоящее время являются рентгенография, применение ультразвука и радиоактивных изотопов. Этими способами могут быть обнаружены дефекты без нарушения целостности деталей. Рентгенография применяется для обнаружения пороков в сварных швах, листах металла и т. д. путем просвечивания с помощью рентгеновского аппарата. Дефект выявляется после проявления фотопленки. Ультразвуковая дефектоскопия основана на. способности ультразвуковых колебаний распространяться в металле в виде направленных пучков и отражаться от поверхности внутренних дефектов (эхо-метод).

Вибратор посылает в металл исследуемой детали импульсы упругих колебаний, которые, отражаясь от поверхности препятствия (раковины, трещины и пр.), попадают в приемное устройство и отмечаются индикатором. По количеству времени, прошедшего от момента посылки импульса до момента приема эхо-сигнала, определяется расстояние до дефекта. В ультразвуковой дефектоскопии применяются также метод звуковой тени (когда звук не проходит сквозь металл, отражаясь от препятствия) и резонансный метод (когда в листе или полосе металла образуются звуковые волны, отражающиеся от места дефекта и изменяющие движение направленного пучка колебаний).

Радиография способна обнаружить дефекты с помощью просвечивания материалов источником излучения (чаще применяется изотоп кобальта) с фиксацией этих дефектов на фотопленке либо ионизационным методом, при котором измеряется ионизационный ток, вызванный пучком излучения при прохождении через исследуемую деталь.

Способы дефектоскопии, сигнализируя о пороках в деталях машин, указывают на необходимость замены этих деталей более надежными и безопасными.