Radna, kritična i granična

opterećenja elemenata

mašinskog sistema

• Sile i spregovi, toplota, hemijski uticaji, zračenje

i dr. utiču na elemente mašinskog sistema u

toku rada – opterećenje mašinskih delova.

• Posledice:

pojava naponskih, dinamičkih, toplotnih,

strukturnih i drugih stanja u mašinskim

delovima.

• Pokazatelji ovih stanja:

Naponi,

Deformacije i njihove učestanosti,

Vibracije,

Temperatura,

Hemijske promene,

Promene sastava materijala ...

• Kritično stanje: stanje izazvano opterećenjima

u kojima mašinski deo ne može ispravno da

obavlja svoju funkciju.

• Granično stanje: stanje neposredno pre

nastanka kritičnog stanja u kojem mašinski deo

još može da obavlja svoju funkciju.

• Ovim stanjima odgovaraju kritični i granični

naponi, deformacije, temperature, strukturna

stanja i dr.

• Najznačajnija su ona stanja koja prvenstveno

određuju mere mašinskih delova.

Veličina i raspodela radnih napona

u mašinskim delovima

• Za ispravno konstruisanje i ocenu sigurnosti i pouzdanosti mašinskih elemenata protiv pojave kritičnih napona, neophodno je poznavati:

veličine i raspodelu napona na kritičnim mestima delova,

način promene napona u toku rada i

broj ciklusa promene napona u predviđenim radnom veku.

Nominalni i stvarni naponi

• Veličine i raspodele napona u mašinskim

delovima zavise od:

veličine i vrste opterećenja,

veličine i vrste naprezanja i

oblika mašinskog dela.

• U delovima sa promeljivim presecima naponi

su neravnomerno raspoređeni, a najveći

naponi su znatno veći od nominalnih.

• Odnos najvećih napona u nekom preseku

(max ili max) prema nominalnom naponu (

odnosno ) predstavlja geometrijski faktor

koncentracije napona k:

max

k

maxk

k zavisi od vrste naprezanja,

veličine preseka i intentiteta

promene preseka.

Koncentracija napona je najveća

pri zatezanju, a najmanja pri

uvijanju.

Koncentracija napona u delu kružnog preseka sa prstenastim

žlebom: 1) pri zatezanju; 2) pri savijanju; 3) pri uvijanju

Porast intenziteta promene preseka, porast dubine žleba pri

istom poluprečniku zaobljenja ili smanjenje poluprečnika

zaobljenja pri istoj dubini žleba – povećava se faktor

koncentracija napona. Važi za naponska stanja do granice

elastičnosti.

• Proces razaranja sadrži i fazu plastičnosti u kojoj se naponi ravnomernije raspoređuju pa je krajnji efekat promene preseka delova manje nepovoljan nego u oblasti elastičnosti. Pokazatelj ovog uticaja je efektivni faktor koncentracije napona k:

1 1k k k

k = (1,4...0,8)·10-3·Rm – faktor osetljivosti čelika na

koncentraciju napona.

Za čelike manje Rm usvojiti veće vrednosti, a za

čelike veće Rm manje vrednosti.

Složena naprezanja

• Nastaju istovremenim delovanjem više vrsta

opterećenja na mašinske delove.

• Napon, čije bi dejstvo na kritično stanje odogovaralo

zbiru napona pojedinačnih napona predstavlja

ekvivalentni napon i, odnosno i.

• Za delove izložene savijanju (normalni napon ), i

uvijanju (tangentni napon ), ekvivalentni napon se

izračunava po hipotezi:

22 /i

22 /i

[] i [] – kritični

naponi pri čistom

savijanju i uvijanju

• Ako u kritičnom preseku delova istovremeno

postoje dva istovrsna napona, npr. pri

zatezanju z i pri savijanju s, ekvivalentni

naponi su:

/i z s z s

/i s z s z

Vrste i način promene radnih napona

• Kritična naponska stanja zavise i od inteziteta i

broja promena napona.

• Statički napregnuti delovi – mašinski delovi

u kojima su naponi u toku radnog veka

približno nepromenljivi.

• Dinamički napregnuti delovi - mašinski

delovi koji su u toku radnog veka izloženi

promenljivim naponima. Mogu imati ustaljenu

ili slučajnu (stohastičku) promenu napona.

• Ustaljene promene napona: jednociklusne ili

višeciklusne.

Kod jednociklusnih promena napon se u

radnom veku neprekidno menja po istom

ciklusu.

Osnovne veličine napona, od kojih zavisi

zamor materijala i izdržljivost delova su

intenzitet i smer promene napona

definisanog:

amplitudom a;

najvećim naponom g;

najmanjim naponom d.

/ 2a g d

/ 2sr g d Srednji napon:

Pokazatelj

promene napona: /d gR

Jednociklusne promene napona: jednosmerne – a) sa R>0;

b) R = 0 i v) simetrično naizmenična R = -1

Višeciklusna promena napona

Višeciklusne promene napona - promene napona prema

više različitih ciklusa koji čine blok promena i koji se stalno

ponavljaju u radnom veku mašinskog dela