Економія завжди актуальна. Економія завжди актуальна Основні поняття. Класифікація механічних передач

Існує два основні підходи до визначення коефіцієнта безпеки: статистичний і економічний.

Статистичні методи, засновані на необхідному рівнісервісу:

· Можливість дефіциту запасів за один цикл обороту запасів (або за період між двома перезаказа),

· Можливість задоволення попиту,

· Рівень готовності - характеризується періодом, під час якого запаси повинні бути «позитивними»,

· Оптимальна частота дефіциту запасів за звітний період.

Економічні методи, засновані на оптимізації витрат:

· Допустимий рівень збитків внаслідок відсутності запасів на складі,

· Оптимальне співвідношення витрат на зберігання і збитків внаслідок відсутності запасів на складі.

Розглянемо докладніше метод постійного замовлення в спрощеному вигляді.

Необхідно визначити значення резервного запасу, для якого буде оптимальним співвідношення витрат на зберігання і збитків внаслідок дефіциту запасів.

Розглянемо рішення даної задачі при використанні системи управління запасами на підставі методу постійного замовлення. Розмір резервного запасу буде визначати величину точки перезаказа. Рішення даної проблеми не буде позначатися на оптимальному розмірі замовлення, а буде впливати тільки на зміну точки перезаказа. Отже, ми оптимізуємо два види витрат:

Витрати на зберігання резервного запасу, Які є частиною сумарних витрат на зберігання і які будуть рівні:

ТС = C h 1 * R, (9.32)

де C h 1 - витрати на зберігання 1 одиниці запасів за звітний період, R - величина резервного запасу.

Збитки внаслідок дефіциту запасів, Які дорівнюють:

U = C d 1 * S * r, (9.33)

де C d 1 - збитки внаслідок дефіциту 1 одиниці запасів на складі, S - можливу кількість разів дефіциту запасів за звітний період, r - середній обсяг дефіциту запасів в одиницях.

У цьому завданню ми розглядаємо збитки в наслідок дефіциту запасів, що не залежать від тривалості дефіциту, а залежать від обсягу дефіциту і кількості дефіцитів за звітний період. Модель, в якій дані збитки залежать від тривалості дефіциту, вимагає більш складних розрахунків.

Алгоритм рішення заснований на методиці маржинального або граничного аналізу. У даній методиці ми додаємо (або віднімаємо) від досліджуваного параметра по одиниці і аналізуємо вплив цієї зміни на оптимизируемого величину. Якщо цей вплив позитивно, то ми продовжуємо змінювати цей параметр в тому ж напрямку, поки воно не зменшиться до нуля. Їли вплив негативно, то ми змінюємо параметр в іншому напрямку і рухаємося знову до нульового впливу. При нульовому вплив значення параметра оптимально. Алгоритм розрахунку показаний на рис. 9.14. Дана методика досить часто застосовується при знаходженні оптимальних рішень в економічному аналізі.

Мал. 9.14.Алгоритм розрахунку коефіцієнта безпеки

Позитивний внесок (виграш - економія витрат на зберігання) від кожної додаткової одиниці буде залишатися постійним при зменшенні резервного запасу.

Негативний внесок (втрати - збитки внаслідок дефіциту запасів) від кожної додаткової одиниці буде збільшуватися при зменшенні резервного запасу, так як буде рости ймовірність дефіциту запасів (S).

Виграш більше втрат, тоді при зменшенні резервного запасу на кожну одиницю ми отримуємо додатковий прибуток до тих пір, поки виграш буде більше втрат.

Втрати більше виграшу, тоді збільшення резервного запасу призводить до зменшення збитків.

Оптимальний розмір резервного запасу виходить за умови:

S * C d 1 = C h 1, (9.33)

При цьому умови (9.33.) Виграш дорівнює втратам.

Повний алгоритм розрахунку оптимізації витрат можна інтерпретувати рис 9.15.

Мал. 9.15.Приклад розрахунку коефіцієнта безпеки методом оптимізації витрат

· Якщо нам відомі витрати на зберігання (С h1) і збитки внаслідок дефіциту запасів (C d 1), ми можемо підрахувати оптимальну частоту виникнення дефіциту запасів за звітний період, при якому сумарні витрати будуть мінімальні за формулою (9.33).

S = C h 1 / C d 1 - формула для розрахунку оптимальної частоти дефіциту запасів(9.34)

· Знаючи оптимальну частоту дефіциту запасів за звітний період (S) і частоту замовлень (N), ми можемо розрахувати ймовірність дефіциту запасів (Р) за один цикл обороту запасів (або між двома перезаказа):

Р = S / N - формула для розрахунку ймовірності дефіциту запасів за один період обороту запасів (9.35.)

· Величина (Р) безпосередньо пов'язана з коефіцієнтом безпеки (k) на підставі правила нормального розподілу ймовірності. Коефіцієнт безпеки визначається на підставі спеціальних таблиць, які можна знайти в будь-якій літературі з управління запасами.

Ми розмовляємо сьогодні з заступником директора одного з провідних вітчизняних підприємств - виробників вимірювальних трансформаторів ТОВ «Електрощит-Ко» Віктором Володимировичем Легостовим.

- Вікторе Володимировичу, ТОВ «Електрощит-Ко» в цьому році відзначає 10 років з моменту введення в експлуатацію першого трансформатора власного виробництва. За рахунок яких аспектів вам вдалося в такий відносно невеликий термін стати одним з лідерів галузі?

- Якщо коротко - це правильно побудована система виробництва, найважливішим властивістю якої є точне виконання технічних вимогзамовника.

Використовуючи європейську технологію й устаткування, а також імпортні матеріали високої якості, ми створюємо вироби нестандартного виконання, що не мають аналогів в нашій країні.

- Чому зарубіжні технології, імпортні матеріали та обладнання? Чи не хочете підтримувати вітчизняного виробника?

- У нашого виробництва дві ключові спеціалізації: виробництво трансформаторів по заданих замовником технічним характеристикам; виробництво трансформаторів для систем з підвищеним вимогою до безпеки.

На жаль, на сьогоднішній день обладнання та матеріали, необхідні для виробництва такого рівня, не виробляються в Росії. При цьому ми постійно ведемо роботу з вітчизняними постачальниками, намагаємося стимулювати поліпшення якості їх продукції. Переконаний, що це і є найкраща підтримка виробника.

- Вікторе Володимировичу, розкажіть, які особливості відрізняють ваші трансформатори від аналогів.

- Використання нашої технології та імпортних матеріалів дозволяє нам маленький прилад наситити по максимуму, на відміну від аналогів інших виробників, які в такий же розмір, використовуючи російські матеріали, Можуть вкласти набагато менше можливостей.

Зараз багато виробників навчилися робити трансформатори з високими класами точності, але створити прилад з набором необхідних замовником конкретних нестандартних параметрів часто не вдається. Деякі з російських виробників самі замовляють у нас складні трансформатори.

Використовувана нами програма розрахунку трансформатора дозволяє протягом 10-15 хвилин провести розрахунок будь-якого трансформатора. Змінюючи і підставляючи різні варіанти параметрів, ми отримуємо фізичну модель трансформатора. Все реально розраховані варіанти можливо виготовити. Більшість виробників виготовляють прилади конвеєрно і, на виході зробивши виміри, фіксують параметри, відправляють прилад на склад і потім, при появі такого запиту, пропонують замовнику. Ми ж спочатку виходимо із запиту і робимо такий прилад, який був замовлений.

Більш того, на сьогоднішній день ми єдині в Росії комплектуємо замовлення магнитопроводами з ідентичними параметрами намагнічування, що дозволяє виготовити трансформатори з ідентичними електричними характеристиками.
Крім того, ми першими в Росії стали проводити випробування ізоляції за класом «А» з виміром рівня часткових розрядів.

Застосування наших трансформаторів на об'єктах атомної енергетики, таких, як Нововоронезької АЕС, Калінінська АЕС, Белоярская АЕС, Кольська АЕС, підтверджує високий рівеньнадійності і безпеки.

- Чи актуально сьогодні виробництво трансформаторів по заданих експлуатаційних параметрів?

- Економія завжди актуальна. Застосування трансформаторів з параметрами, що не відповідають реальним вимогам систем обліку і захисту, призводить до більш значних фінансових втрат через збільшення струмового похибки і виходу трансформаторів з заявленого класу точності.

Потреба в автоматизації та поділі ланцюгів обліку і вимірювання викликала поява нових розробок, основними принципами яких є малі габарити, збільшене число обмоток, захист інформації, технологічність, надійність, багатоваріантність характеристик.

В цьому плані ТОВ «Електрощит-Ко» є законодавцем мод в розвитку трансформаторобудування Росії.

Нами вперше в Росії стали серійно виготовляється трансформатори струму з класом точності 0,2S і 0,5S в поєднанні з високими навантаженнями, з заданими конкретними значеннями коефіцієнтів безпеки приладів і граничної кратності, з високим струмом термічної стійкості при малих номінальних токах, трансформатори з різними коефіцієнтами трансформації вимірювальних і захисних ланцюгів, перемиканням первинних струмів для зменшення або збільшення коефіцієнта трансформації.

- За допомогою чого досягається високий клас точності в ваших трансформаторах?

- Для трансформаторів з високим класом точності ми використовуємо сердечники з пермаллоя. Цей матеріал дозволяє забезпечувати задається клас точності, його Фізичні властивостідозволяють перетворити сигнал з мінімальними втратами. Мало хто використовує пермаллой, він досить складний у використанні і не виробляється в Росії. Простіше використовувати аморфні сплави, але вони не мають механічної міцності, сердечник з такого матеріалу потрібно поміщати в спеціальний короб, що збільшує розмір трансформатора.

- Трансформатори з перемиканням. Розкажіть, в яких випадках виникає в них необхідність.

- Це трансформатори подвійного використання. Перша сфера їх застосування - коли виробництво будується на старих потужностях. Наприклад, раніше все уставки були зроблені на 600 А по первинному току, а в реальності в ланцюгах вже 250-300 А.

Трансформатор з перемиканням - це прилад, який може працювати як 300/5 і як 600 / 5. Одним трансформатором можна забезпечувати вимір і захист як на більш низький, так і на більш високий рівень з можливістю збільшення в майбутньому потужності мереж.

Друга сфера застосування - коли необхідно зберегти стару систему технічного обліку і релейного захисту, а комерційний облік зробити за нижчими потужностям. Для вирішення цього завдання можливе застосування трансформатора з різним коефіцієнтом трансформації, т. Е. Для комерційного облікуобмотка буде 300/5, а захисна обмотка і технічний облік буде 600 / 5. Все це можливо зробити в одному корпусі. При цьому вторинна обмотка для комерційного обліку розраховується на тривалий час роботи при 600 А.

- Коефіцієнт трансформації витримується строго 1: 2?

- Пропорції можуть бути різними, наприклад 500 А на 600 А, 600 А на 1000 А, на 1500А, 600 А на 800 А. Буває і 1: 3, але це складно у виконанні. Завжди необхідно розглядати конкретні завдання і прораховувати будь-який прилад індивідуально.

- Як правильно поставити вторинні навантаження?

- Це дуже важливий момент. Програма, яку ми застосовуємо, дозволяє зробити розрахунок навантажень з похибкою, максимально наближеною до нульової позначки в коридорі струмових кутових похибок.

Для прикладу розглянемо залежність абсолютної похибки трансформатора струму з коефіцієнтом трансформації 100/5 класу точності 0,5, з номінальним навантаженням 10 ВА (рис. 1) З цієї залежності видно, що зменшення або збільшення додається навантаження на трансформатор струму призводить до значного збільшення абсолютної величини похибки вимірювань. На графіку видно можливі варіанти виходу з класу внаслідок недовантаження або перевантаження, якщо реально трансформатор був розрахований на 10 ВА.

- Що таке коефіцієнт безпеки і обов'язково його ставити?

- Це коефіцієнт, який показує, у скільки разів збільшиться вторинний струм на вимірювальної обмотці, якщо струм первинної ланцюга різко зросте. Вимірювальна обмотка побудована таким чином, що при виникненні короткого замикання сердечник швидко насичується і ток в ній перестає рости. Наприклад, вторинний струм 5 А, а коефіцієнт 10, тоді максимально можливий струм, який виникне у вторинній обмотці, буде дорівнює 50 А.

Графік (див. Рис. 2) показує різницю коефіцієнта безпеки приладів при використанні різних марок електротехнічної сталі. З графіка видно, що навіть у трансформатора ТЛО-10 при зниженні навантаження на вимірювальної обмотці коефіцієнт безпеки приладів різко зростає і вже не може забезпечити захист вимірювальних приладівв момент короткого замикання в первинному ланцюзі. При проектуванні системи обліку та захисту необхідно враховувати фактичну вторинну навантаження у вторинному ланцюзі вимірювальної обмотки і коефіцієнт безпеки приладів, який повинен бути зазначений в супровідній документації на конкретний трансформатор. У ланцюгах обліку, які вже перебувають в експлуатації, ці параметри можна з достатньою точністю виміряти і привести систему у відповідність.

Використовуючи трансформатори з правильно вибраним коефіцієнтом безпеки приладів в діючих мережах, Немає необхідності застосовувати додаткові заходизахисту для лічильників старого зразка.

- Який діапазон коефіцієнта безпеки приладів і від чого він залежить? Якщо замовник ставить конкретне коефіцієнт, чи можливо його зробити?

- Діапазон коефіцієнта не існує, це завжди кінцеве число і залежить практично тільки від застосовуваних матеріалів, їх якості та характеристик, технології виготовлення, і замовник може вибрати коефіцієнт безпеки на свій розсуд.

- Розкажіть ще про один важливий параметр - коефіцієнт номінальної граничної кратності обмоток захисту. Наскільки важливо його задавати при замовленні трансформатора?

- Дуже часто споживачі або проектні організації запитують криву граничної кратності. Один з основних параметрів, який заноситься в паспорт приладу, - напруга намагнічування, точка, в якій кривій ділянку переходить в лінійний. У скільки б не виростав струм у первинній обмотці, на вторинній обмотці струм рости перестає. Якщо ми розглядаємо коефіцієнт безпеки приладів і граничну кратність, фізична сутьу цих параметрів однакова.

Коефіцієнт граничної кратності вказує, до якого значення буде зростати струм при короткому замиканні в первинній обмотці, до якої межі ми повинні плекати релейний захист, щоб вона спрацювала. Коефіцієнт граничної кратності дорівнює 10, це говорить про те, що при короткому замиканні в первинному ланцюзі струм у вторинній обмотці буде до 50 А, не більше. Якщо, припустимо, релейний захист розрахована на спрацьовування при струмі 75 А, то коефіцієнта 10 буде недостатньо, т. Е. коротке замиканнязахист «не побачить», тому замовник ставить граничну кратність, наприклад 15, але це граничне значення, і треба брати 16, щоб релейний захист зреагувала і відключила всі прилади до того моменту, як сердечник почне насичуватися.

Крива граничної кратності необхідна для розрахунку роботи автоматики при використанні стандартного приладу. На нашому підприємстві споживач може замовити трансформатор з будь-кратністю при необхідній навантаженні.

- Вікторе Володимировичу, на ТОВ «Електрощит-Ко» працюють зарубіжні фахівці. Які функції вони виконують?

- Зарубіжні фахівці працюють на підприємстві в сфері забезпечення якості продукції та розробки нових продуктів. Крім того, вони є консультантами щодо поліпшення техпроцесу, по ергономіці виробництва, з планування нових виробничих потужностей. Без удаваної скромності хочу відзначити, що виробничий процесв ТОВ «Електрощит-Ко» не гірше і навіть краще деяких зарубіжних аналогічних виробництв. При розробці нашого виробництва нами були розглянуті та враховані помилки інших виробників.

- У чому конкретно втілився цей негативний досвід?

- Ні в одному провадженні в світі немає трехступенчатого метрологічного контролю по всьому технологічному ланцюжку.

Система маршрутних карт на кожен прилад, контроль попередніх технологічних операцій наступними, мотивація персоналу в сфері контролю і забезпечення якості дозволяють повністю виключити виготовлення бракованих приладів. Відсоток браку виробництва на сьогодні не піднімається вище 0,1 відсотка.

- Вікторе Володимировичу, ви сьогодні говорили про тонкощі правильного вибору параметрів трансформаторів струму. При зацікавленості в роз'ясненні ваші фахівці можуть на місцях надати консультації з цих питань?

- Технічний центр нашої компанії проводить семінари для фахівців проектних і експлуатаційних організацій на наступні теми:
оптимальний вибір параметрів вимірювальних трансформаторів, максимально адаптований під конкретні системи обліку;
суміщення релейних систем захисту і автоматики з технічним обліком;
розрахунок і виготовлення релейних обмоток з необхідною граничної кратністю.

Найближчим часом всіх запрошуємо на виставку «Енергетика та електротехніка» в Санкт-Петербурзі 22-25 травня (виставковий комплекс «Ленекспо», павільйон 7, стенд № F24) і на виставку «Електро-2012» в Москві 13-16 червня.

- Дякуємо вам за настільки докладну і цікаву інформацію. Сподіваємося, що багато технічні фахівцізацікавляться наведеними даними. Чекаємо від вас нових публікацій.

коефіцієнтом безпекиназивають відношення граничних напруг до максимальних напруг, що виникають при роботі деталі.

1. Коефіцієнт безпеки при статичних навантаженнях можна визначати за формулами:

для пластичних матеріалів

для тендітних матеріалів

(1.11)

2. Коефіцієнт безпеки при змінних (циклічних) навантаженнях з урахуванням основних факторів, що впливають на межу витривалості, для будь-якого матеріалу визначають за формулами:

при симетричному циклі

(1.12)

при асиметричному циклі, коли зі зростанням навантаження цикл залишається подібним робітникові, т. е. зростання напружень відбувається у напрямку ОМN(Рис. 1.3):

Мал. 1.7. Діаграма граничних напружень

(1.13)

при асиметричному циклі, коли середня напруга не змінюється, а амплітуда зростає, т. е. по лінії МР(Рис. 1.3):

(1.14)

При спільній дії нормального σ а й дотичного τ а напружень (вигин, крутіння), що змінюються синфазно,

(1.15)

де s σ; s τ - коефіцієнт безпеки по нормальних і дотичних напруг (1.24.. .1.26) з заміною σ на τ.

Допустиме значення коефіцієнта безпеки [s] призначають на підставі досвіду проектування і експлуатації машин або розраховують з урахуванням необхідної надійності деталей. При відсутності необхідних даних допустимий коефіцієнт безпеки наближено можна визначити на основі так званого диференціального методу як твір приватних коефіцієнтів:

де s 1 - коефіцієнт, що враховує ступінь точності розрахунку. Розрахунок приводити до завищених напруженням і ступінь завищення визначити важко: s 1 = 1, розрахунок призводить до явно заниженими напруженням; s 1 = 1,2 ... 1,3; s 2 - коефіцієнт, що враховує однорідність механічних властивостей матеріалу. Для деталей, виготовлених з вуглецевих і легованих сталей при високій температурі відпустки, s 2 = 1,2 ... 1,3; для деталей, виготовлених з високоміцних сталей зі зниженими пластичними властивостями (з низькою температурою відпустки) і високоміцних чавунів, s 2 = 1,3 ... 1,5; для деталей із сталевого литва s 2 = 1,5 ... 2; для чавунних деталей s 2 = 2 ... 2,5; для деталей з кольорових сплавів (кованих і катаних) s 2 = 1,5 ... 2; s 3 - коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності деталі. Поломка деталі не викликає зупинки машини: s 3 = 1; поломка деталі викликає зупинку машини: s 3 = 1,1 ... 1,2; поломка деталі викликає аварію: s 3 = 1,2 ... 1,3.

Коефіцієнт безпеки по межі міцності вибирається досить великим. Наприклад, для високоміцних сталей - близько 2 ... 2,5, для сірого чавуну 3 ... 3,5, для сталевого і кольорового лиття 2,5 ... 3, для особливо крихких матеріалів 4 ... 6.

Коефіцієнт безпеки за межею текучості для пластичних матеріалів (сталей) при досить точних розрахунках вибирають 1,2 ... 1,5 і вище. Коефіцієнт безпеки при контактних навантаженнях можна прийняти 1,1 ... 1,2. Коефіцієнт безпеки по межі витривалості - 1,3 ... 2,5. Наприклад, при недостатньо повному обсязі експериментальних даних про навантаження і характеристиках матеріалу або обмеженому числі натурних випробувань [s] = 1,5 ... 2; при малому обсязі або відсутності експериментальних випробувань і зниженою однорідності матеріалу (литі і зварні деталі) [s] = 2 ... 3.

Приклад.Визначити коефіцієнт безпеки для вала d = 60 мм з одного шпоночной канавкою, який навантажений в небезпечному перерізі изгибающим моментом М = 1,5 · 10 6 Н · мм і обертовим моментом Т = 4 · 10 6 Н · мм. Матеріал валу - сталь 40ХН (табл. 1.2, σ b = 1000 Н / мм 2; σ -1F = 530 Н / мм 2). Поверхня валу шліфована. Напруга вигину змінюється по симетричному циклу, крутіння - по пульсуючому. Термін служби N LE> N 0

Рішення.

1. При складному напруженому стані (вигин і кручення) коефіцієнт безпеки визначається за виразом (1.15)

де s σ, s τ - коефіцієнт безпеки по вигину і крученню.

2. За формулою визначаємо коефіцієнт безпеки по нормальним напруженням при симетричному циклі вигину:

Тут амплітудне і найбільше напруження циклу рівні і визначаються за формулою:

де W = 18 760 мм 3 - момент опору вигину вала d= 60 мм, ослабленого шпонковим пазом.

3. Знаходимо ефективний коефіцієнт концентрації напруг для валів з одного шпоночной канавкою при вигині (σ b = 1000 Н / мм) До σ= 2,3; масштабний фактор ε = 0,77; коефіцієнт стану поверхні β = 0,88.

4. Коефіцієнт безпеки по дотичним напруженням при пульсуючому циклі навантаження по формулі:

5. За висловом визначимо амплітудне і середнє напруження:

де W р = 4 × 10 4 мм 3 - момент опору крученню вала ослабленого шпонковим пазом.

Ліниво поки фотографії з відрядження викладати. Тому - продовжу "мудрувати".

Розрахунок будь-якої конструкції на міцність, необов'язково літака, починається з визначення власне навантаження на цю конструкцію. Необхідно визначити, що ми в підсумку хочемо отримати від вироби, які навантаження він повинен витримувати. Ясна річ, я буду говорити про навантаженнях на літак.

Очевидно, що при польоті крило літака навантажено розподіленим навантаженням - підйомної силою. На заголовному малюнку ця епюра навантаження показана на правій консолі і позначена буквою q.

Інтенсивність цієї розподіленого навантаження повинна бути такою, щоб загальна результуюча підйомної сили дорівнювала:
Y = f * Ny * m, де:
f - коефіцієнт безпеки (не плутати з запасом міцності)
Ny - максимальна експлуатаційна перевантаження (та, яка записана в РЛЕ в розділі обмеження)
m - маса літального апарату.

Один по одному про ці три параметри.
Коефіцієнт безпеки f показує у скільки разів руйнівне навантаження (перевантаження в загальному випадку) Більше максимальною експлуатаційною. Авіаційні конструкції розраховуються не по напрузі, що допускається, як в загальному машинобудуванні, а по руйнівних. Тому що, зрозуміло - культура ваги, мінімізація маси - основний напрямок діяльності інженерів при проектуванні літаків. Відносна близькість до руйнуючих навантажень компенсується високою точністю визначення навантажень на літак і застосуванням різних методів розрахунку, для отримання впевненого результату розрахунку.

Діапазон величин коефіцієнта безпеки для багаторазового літального апарату лежить в межах f = 1.5 .... 2.5 в залежності від режиму польоту і типу конструктивного елементу. Максимальні коефіцієнти безпеки застосовують до герметичним конструкціям, які навантажені надлишковим тиском- балони високого тиску, гермокабіни, пасажирські салони. Чому мінімальне значення коефіцієнта безпеки одно 1.5 для літаків? Однією з вимог до авіаційної конструкції говорить, що в літаку повинні отстутствовать незворотні пластичні деформації матеріалу. Тобто при досягненні граничних експлуатаційних перевантажень літак не повинен, грубо кажучи, втратити форму безповоротно. Це вже зав'язано на параметр матеріалу - межа плинності. Тобто такі напруги, при яких матеріал повертається до своїх первісних розмірів повністю і деформується пружно після зняття навантаження. А руйнують напруги для більшості металів приблизно в 1.5 рази більше межі текучості.

Максимальна експлуатаційна перевантаження Ny залежить від типу проектованого літального апарату. Розрізняють декілька груп літаків, розділених за величиною максимальною експлуатаційною перевантаження:

1. Неманевренние літаки. Це літаки з максимальною Ny не більше 2.5 од.
Це все пасажирські і транспортні літаки.

2. Обмежено маневрені літаки з максимальною екслуатаціонной Ny лежить в інтервалі від 2.5 до 6 одиниць. Сюди відносяться фронтові бомбардувальники, штурмовики, важкі перехоплювачі (Су-24, Су-25, МіГ-25, МіГ-31)

3. Маневрені літаки. Літаки з максимальною експлуатаційною навантаженням від 6 до 9 одиниць. Це - все сучасні винищувачі.

4. Спортивно-пілотажні літаки. Цей ті екстремальні літаки, які можуть виходити на перевантаження до Ny = + 12 одиниць - Су-29, Су-31, Як-55, напевно зарубіжні аналоги - всякі Extra 300.

Виходячи з класу літака визначається і природа виникнення максимальних експлуатаційних перевантажень. Для неманевренних літаків вихід на максимальні перевантаження пов'язаний з польотом в неспокійному повітрі, для інших - максимальні перевантаження досягаються в слідстві, естессно, криволінійного польоту - маневрування.

Маса літака. Було б просто сказати, що мовляв літак повинен без проблем виходити на максимальну перевантаження при максимальній злітній масі. І на значній кількості літаків таке умова виконується. Правда часом такі жертви ні до чого і щоб не перетяжелять конструкцію вводяться деякі обмеження на максимальні маси і максимальні перевантаження.

Повернуся назад до заголовному малюнку. Якщо на правій консолі я намалював розподіл підйомної сили за розмахом крила, то на лівій консолі я нарісова епюру згинальних моментів. Навмання, приблизно. Але загальну картину вона відображає. Слід також зауважити, що крило, крім вигину навантажується ще і крутним моментом, так як лінія дії резуьтірующей аеродинамічної сили і лінія жорсткості крила не збігаються.

Розподіл підйомної сили за розмахом і по хорді крила залежить від режиму польоту літака. У деяких випадках максимальним буде вигинає момент, в деяких - крутний, а можуть бути і такі випадки, коли начебто і вигинає зараз не максимальний, і крутний теж. Однак спільне їх дія викликає максимальні напруги в елементах конструкції. Такі граничні режими польоту називаються розрахунковими випадками (loadcase). Предствляет вони собою крайні точки експлуатаційних обмежень літака (flight envelope). Розрахункових випадків - безліч, до окремих елементів конструкції і агрегатів можуть застосовуватися додаткові комбінації навантажень і для них кількість розрахункових випадків може обчислюватися десятками, а то й сотнями.

У таблиці нижче наведено кілька основних польотних випадків:

У шапці таблиці назви розрахункових випадків - А, А-штрих, B, C, D і D-штрих, зліва - параметри польоту літака:
Су - коефіцієнт підйомної сили крила
ny - перевантаження
q - швидкісний напір.
f - коефіцієнт безпеки приймається для даного розрахункового випадку.

Випадок А - політ літака при максимальною експлуатаційною перевантаження на кутах атаки відповідних максимальним коефіцієнтом підйомної сили (близьких до критичного куту атаки для літака). Швидкісний напір при цьому не буде максимальним, а буде залежати від описаного в таблиці співвідношення. Цей розрахунковий випадок можливий при енергійному введенні літака в вертикальний маневр, дія на літак вертикального пориву повітря.

Випадок А-штрих - вигнутий політ літака при граничному швидкісному напорі і максимальної експлуатаційне перевантаження. Підйомна сила однакова в двох цих випадках, вона дорівнює вазі літака множення на ny. Інша справа, що в розрахунковому випадку А перевантаження реалізується за рахунок максимального кута атаки, шляхом швидкого виходу літака на нього і інтенсивним гальмуванням, а в разі А-штрих перевантаження реалізується на малих кутах атаки при максимальному швидкісному напорі. Реалізація розрахункового випадку А-штрих можлива, наприклад при виведенні літака з пікірування. Коефіцієнт безпеки дорівнює теж 1.5.

Основна різниця - в розподілі підйомної сили за розмахом і хорді крила. У разі А розподіл буде таким, яким я його намалював на головній картинці - плавно збільшується від законцовок до фюзеляжу. У разі А-штрих, який характеризується меншими кутами атаки на діаграмі розподілу підйомної сили спостерігатимуться провали в місцях кріплення двигунів, зовнішніх підвісок і фюзеляжу. Ці елементи не настільки досконалі аеродинамічний як профіль крила, а тому внесок у формування підйомної сили помітний тільки на великих кутах атаки, яких не спостерігається в разі А-штрих.

Різним буде і розподіл навантаження по хорді крила. Простіше малюнок показати:

Розрахунковий випадок В - політ при перевантаженні, приблизно в половину від максимальної експлуатаційної, але з відхиленими елеронами. На максимальному швидкісному напорі. Це комбінація спільної дії на крило згинального і крутять моментів помірної величини. f = 2

Розрахунковий випадок С - політ на кутах атаки соответсвущіх нульовий підйомній силі з отклоенію елеронами. Випадок характеризується практично нульовими изгибающими моментами і максимальним обертовим. Приклад - висхідна або низхідна вертикальна бочка. f = 2

Крім польотних випадків є ще й різні варіанти розрахункових випадків при посадці - посадки на основні опори, посадки на передню опору, посадки з бічної перевантаженням, посадки на воду, посадки з убраний шасі. Крім усього іншого є вже зовсім спеціальні розрахункові випадки. Наприклад при розрахунку нервюр на передній кромці 787 є такий Сучай - заклинювання приводу випуску предкрилка. А привід предкрилка - це такий вал, який йде через передню кромку і випускає секції предкрилка за допомогою зубчастої передачі. Так ось в цьому розрахунковому випадку передбачається, що цей вал заклинює і весь крутний момент дожен бути урівноважений вузлами кріплення двигуна, який і обертає вал. Тобто болти повинні витримати перерізують силу, та й нервюра сама, будучи досить ажурною не повинна потекти або зламатися. Але це - вже нетрі.

Повернемося до картинки, яка була викладена в попередньому лекційному оповіданні. З деформацією крила 787. Я знайшов більш красивий варіант:

На цій картинці показана залежність прогину крила в залежності від величини навантаження.

Neutral - ясна річ, крило не навантажуючи.

10 feet In Flight - це положення крила під час польоту з перевантаженням Ny = 1G, тобто - рівномірний прямолінійний політ.

Limit Load - Цього пункту на зображенні немає. А даремно. Limit (Maximal) load - це як раз прогин крила при дії максимальної експлуаціонной перевантаження, Ny = 2.5G Гранична, максимальне навантаження (перевантаження) - так її правильно називати.

150% Max Load - це ні що інше як руйнівне навантаження. Вона - це гранична перевантаження множення на коефіцієнт безпеки - ті самі 150%. Коректні назви - розрахункове навантаження, що руйнує. За неросійських - ultimate load.

Коли в репортажах або статтях про статіспитанія нового літака кажуть, що літак витримає 150% розрахункового навантаження - це невірно. 150% максимального навантаження - це вірно.

Таким чином порівняно легко можна прикинути що руйнує перевантаження для будь-якого літака - досить відкрити РЛЕ, знайти там максимально допустиму перевантаження і помножити її на 1.5. Для неманевренних літаків з Ny = 2.5G руйнує перевантаження буде дорівнює не менше ніж 3.75G. Свідомо написав не менш, тому що ідеально точно спроектувати літак не виходить, прочнист завжди перестраховуються і трохи додають матеріалу в запас.

У діапазоні від нульової навантаження до граничної дожно виконуватиметься вимога відсутності необоротних пластичних деформацій в планері літака. (1G< Ny < 2.5G)

У діапазоні від граничного навантаження до руйнує гарантується незруйнованим літака, але допускається наявність пластичних деформацій. (2.5G< Ny < 3.75G)

У діапазоні від розрахункового навантаження і вище не гарантується за результатами розрахунку практично нічого. Не брешу. Конструкція повинна на статичних випробуваннях витримати розрахункове навантаження протягом не менше трьох секунд. (Ny> = 3.75G)

Ось відома вже картинка. На ній якраз планер 787 навантажений розрахунковим навантаженням:

Часто, та майже завжди, коефіцієнт безпеки помилково називають запасом міцності. Це не так. Про відмінність цих параметрів - наступного разу.

Поняття машини, вузла, деталі

Автоявляє собою пристрій, призначений для полегшення або заміни праці людини і підвищення його продуктивності.

Машини поділяють на:

1) машини - двигуни;

2) машини - знаряддя;

3) машини - транспортують;

4) машини - роботи;

5) машини - кібернетичні.

вузломназивається закінчена складальна одиниця, складові частини якої підлягають з'єднанню між собою на підприємстві складальними операціями.

деталь- виріб, отримане без застосування складальних операцій (болт, гайка, вал і т.д.). Деталі поділяють на:

1) деталі загального призначення (передачі, з'єднання і т.д.);

2) деталі спеціального призначення(Лопатка, поршень і т.д.).

Курс «Деталі машин» присвячений розрахунку деталей загального призначення.

Класифікація деталей загального призначення:

1. Сполучні деталі і з'єднання (необхідні для з'єднання окремих деталей в один механізм);

2. Деталі для передачі обертального руху (осі, муфти, вали);

3. Деталі для підтримки в просторі обертових частин машини (опори, корпуси).

Принципи розрахунку деталей машин за основними критеріями

працездатності

Завданням проектування машин є розробка документації, необхідної для їх виготовлення, монтажу, установки та експлуатації. При цьому до машини пред'являються такі вимоги, як: міцність, зносостійкість, жорсткість, вібростійкість, теплостійкість, надійність, технологічність. Ці вимоги називаються критеріями працездатності.

міцність- здатність чинити опір навантажень, не руйнуючись і не маючи при цьому великих пластичних деформацій. Це один з головних критеріїв. Розрахунки на міцність проводять по номінальним напрузі, що допускається, по допускаються коефіцієнтами безпеки і за ймовірністю безвідмовної роботи.

Розрахунок на міцність полягає:

1. Попередній розрахунок (визначаються наближені параметри);

2. Перевірочний розрахунок (визначення міцності в небезпечних місцях).

Умова міцності -,

де - розрахункове напруження, - напруга, що допускається.

Одним з найбільш загальних вимогє умова равнопрочності. Очевидно, що немає необхідності конструювати окремі елементи з зайвими запасами несучої здатності, які не можуть бути реалізовані в зв'язку з виходом з ладу інших елементів.

Зносостійкість.Знос - процес поступового зменшення розмірів деталі в результаті тертя. Слідство зносу - зменшення міцності і збільшення динамічних навантажень, порушення герметичності і т.д. Види зношування: абразивний знос, знос при заїдання, знос при корозії і т. Д.

Оцінка опорів по зношування проводиться за умовою:

; ; , де P-тиск; PV- потужність тертя, -робоча температура; - допустимі значення.

У найбільш відповідальних деталях машин зносостійкість забезпечується належної мастилом, застосуванням антифрикційних матеріалів і герметизацією областей тертя.

жорсткість- це здатність деталі чинити опір зміні форми під дією сил.

Перевірочний розрахунок жорсткості полягає у визначенні пружних деформацій:

подовження;

прогину;

Повороту при згині;

Закручування.

Вібростійкою.Вібрація викликає додаткові змінні напруги і призводить до втомного руйнування деталей. Особливо небезпечними є резонансні коливання. Умова відсутності резонансу - розбіжність частот збуджуючих навантажень з власними частотами. Ця умова досягається конструктивними заходами.

Теплостійкість.Будь-яка робота викликає тепловиділення. Це призводить до зниження несучої здатності деталі, зниження захисної здатності масляного шару, що розділяє поверхні, що труться деталі, зміни зазорів в з'єднаннях, зміни властивостей поверхонь, зниження точності машин. Температурний розрахунок зводиться до обмеження температури.

Надійність і довговічність деталей машин

надійність- властивість виконувати свої функції, зберігаючи свої характеристики. Вона визначається безвідмовністю, довговічністю, ремонтопридатністю і сохраняемостью.

безвідмовність- властивості виробів зберігати працездатність протягом заданого напрацювання без вимушених перерв.

довговічність- властивості виробів довго зберігати працездатність.

ремонтопридатність- здатність вироби до виявлення і усунення відмов.

збереженість- властивості виробу зберігати експлуатаційні показники при зберіганні і транспортуванні.

маємо N 0 виробів для випробувань протягом tгодин. нехай N від- кількість виробів, які відмовили при випробуванні, а N р- кількість працюючих виробів, тоді відносне число відмов

якщо N 0велике, то Q(t) - ймовірність відмов.

Кількісна характеристика надійності - ймовірність безвідмовної роботи P(t):

Якщо машина складається з великого числа вузлів, з'єднаних послідовно (рис.1.2), а відмова одного призведе до відмови машини, то по теоремі умножений ймовірностей ймовірність безвідмовної роботи є твір ймовірностей безвідмовної роботи окремих елементів:

Нехай система складається з паралельно з'єднаних деталей (рис.1.3). Імовірність безвідмовної роботи такої системи можна записати у вигляді

Таким чином, надійність складної системи завжди менше надійності самого ненадійного елемента. Чим більше елементів має система, тим менше її надійність.

важливою характеристикоює інтенсивність відмов:

де t ср- середнє напрацювання на одну відмову.

У період нормальної експлуатації машини (область II рис.1.4) відмови від зносу (область III) ще не виявляються і надійність характеризується раптовими відмовами. Вони носять випадковий характер і визначаються виразом, зменшуючись з напрацюванням по експонентному закону (рис.1.5).

Основні шляхи підвищення надійності машин:

1. Поліпшення конструкції вироби.

2. Підвищення якості виробництва.

3. Обгрунтована зменшення напруженості деталі.

4. Правильний вибір системи мастила.

5. Резервування:

а) постійно паралельне (рис.1.6);

якщо

б) резервування заміщенням.

Якщо надійність перемикання 100%, то

.

Резервування застосовується тоді, коли вичерпані всі інші засоби, істотно підвищує надійність системи, але ускладнює її.

лекція №2

Вибір допустимих напружень при статичних і змінних навантаженнях

Всі основні розрахунки діляться на проектувальні та перевірочні. Наприклад, для стержня (рис. 2.1)

Проектувальний розрахунок;

- перевірочний розрахунок.

Допустимі напруги- це максимальні значення робочих напруг, які можуть бути допущені за умови забезпечення надійності деталі в процесі її роботи:

де - граничне нормальне (дотичне) напруга деталі, S- коефіцієнт безпеки.

граничні напруги- це такі напруги, при дії яких деталь виходить з ладу:

де k- коефіцієнт концентрації напруги;

s limD- максимальне напруження лабораторного зразка;

e m- масштабний фактор;

k П- коефіцієнт якості поверхні;

k р- коефіцієнт режиму;

Коефіцієнт концентрації напруги.

Фактичні напруги s maxв зоні концентрації у дна виточки (рис. 2.2) будуть значно більше, ніж будь-де hі d- ширина і товщина пластини.

Зі збільшенням абсолютних розмірів перетинів деталі більшою мірою проявляється негативний вплив неоднорідності механічних властивостей металу і структурних дефектів, що сприяють розвитку втомних тріщин. Поряд з цим збільшення розмірів перетину знижує градієнт напружень і позитивний ефект можливого зміцнюючого впливу від обробки. Тому зі збільшенням абсолютних розмірів перерізу деталей відбувається зниження їх міцності і механічних характеристик, одержуваних при статичних і втомних випробуваннях, що враховується коефіцієнтами впливу абсолютних розмірів - масштабними факторами

де s -1d (t -1d)- межа витривалості зразка діаметра d;

s -1 (t -1)- межа витривалості пробного зразка d= 7 ... 10 мм.

При статичних навантаженнях стан робочих поверхонь має незначний вплив на їх міцність. При циклічних навантаженнях руйнування деталей пов'язано з розвитком втомних тріщин, що виникають зазвичай в поверхневому шарі. Розвитку втомних тріщин сприяють виникли на поверхні в результаті механічної обробки мікронерівності, є також концентраторами напружень. Вплив їх враховується коефіцієнтами якості поверхні

де s -1і t -1- межа витривалості полірованих зразків;

s -1dі t -1d- межа витривалості зразків із заданою обробкою.

цикли навантаження

Деталі машин зазвичай піддаються дії напружень, циклічно мінливих в часі. При цьому виникають мікроскопічні тріщини, що призводять до втомної поломки деталей. В Загалом виглядікрива, що характеризує зміну напруги в часі, представлена ​​на рис. 2.3.

Велике значення для роботи деталі мають верхні і нижні межі напруг,

- середнє або умовно постійна напруга,

- амплітудне напруга.

Важливим параметром є коефіцієнт асиметрії циклу.

У техніці зустрічається три основних випадку навантаження:

1. статичне навантаження(Рис. 2.4).

позначення [ I] - перший рід навантаження. R = +1.

Для крихких матеріалів приймають

де і - межі міцності при розтягуванні і зсуві.

Для пластичних матеріалів приймають

де і - межі плинності.

Для нормалізованих і поліпшених сталей при s в> 800 МПа приймають y s= 0,3 ... 0,4 і y t= 0,4…0,5.

Визначення коефіцієнта запасу міцності

Коефіцієнт запасу міцності (безпеки)

> 1, де s р -розрахункове напруга.

Існує диференціальний метод (Одінга) і табличний метод визначення коефіцієнтів запасу міцності.

1. Диференціальний метод визначає коефіцієнт запасу міцності як твір приватних коефіцієнтів, що відображають:

a) достовірність визначення розрахункових навантажень S 1 = 1…1,5;

б) однорідність механічних властивостей матеріалів S 2 =1,2…2;

в) специфічні вимоги безпеки S 3 =1…1,5.

Загальний коефіцієнт запасу міцності [ S]= S 1 · S 2 · S 3 .

2. Таблиці існують для типових деталей кожної галузі.

передачі

Основні поняття. Класифікація механічних передач

Будь-яка машина складається з трьох основних елементів - двигуна, передавального механізму, виконавчого механізму.

Пристрої для передачі енергії і руху від одного агрегату іншому або від однієї частини машини до іншої називаються передачами. Передачі підрозділяються на механічні, електричні, пневматичні, гідравлічні і комбіновані. В курсі «Деталі машин» вивчаються тільки механічні передачі. Введення передач обумовлено наступними причинами:

1. Необхідні швидкості виконавчого механізму, як правило, не збігаються з оптимальними швидкостями двигуна;

2. Швидкість руху виконавчого механізму необхідно регулювати, що не завжди можливо зробити двигуном;

3. Двигуни зазвичай виконуються для рівномірного обертального руху, а виконавчі механізми можуть вимагати інший вид руху.

Передачі за принципом роботи поділяються:

а) передачі тертям з безпосереднім контактом тел (фрикційні) і з гнучким зв'язком (ремінні);

б) передачі зачепленням з безпосереднім контактом (зубчасті і черв'ячні) і з гнучким зв'язком (ланцюгові).

За характером зміни швидкості:

а) знижують (редуктора) і підвищують (мультиплікатори);

б) регульовані і нерегульовані.

Регульовані поділяються на:

а) зі ступінчастим регулюванням;

б) з безступінчатим (плавним) регулюванням.

За взаємною положенню валів:

а) з паралельними осями;

б) з пересічними осями;

в) з перехрещеними осями.

Пристрій, що містить одну або кілька зубчастих або черв'ячних передач, встановлене в жорсткому корпусі і призначений для зниження частоти обертання і збільшення крутного моменту, називається редуктором.