Mexanik Yorğunluğu Anlamaq
Tərif: Mexanik yorğunluq nədir?
Mexanik yorğunluq (həmçinin maddi yorğunluq və ya sadəcə yorğunluq adlanır) materialın təkrar gərginlik və ya deformasiya dövrlərinə məruz qalması zamanı baş verən mütərəqqi, lokallaşdırılmış struktur zədələnməsidir, hətta hər bir dövrədə maksimum gərginlik materialın son dartılma gücündən və ya axma gücündən xeyli aşağı olduqda belə. Yorğunluq mikroskopik çatların başlamasına və minlərlə və ya milyonlarla dövrə üzərində böyüməsinə səbəb olur və nəticədə xəbərdarlıq etmədən tam qırılmaya səbəb olur.
Yorğunluq vallar, dişli çarxlar, rulmanlar, bərkidicilər və konstruktiv elementlər daxil olmaqla fırlanan maşın komponentlərində ən çox rast gəlinən nasazlıq rejimidir. Bu, xüsusilə məkrlidir, çünki yorğunluq uğursuzluqları birdən, statik yük altında təhlükəsiz ola biləcək gərginlik səviyyələrində və tez-tez görünən əvvəlcədən xəbərdarlıq etmədən baş verir. Təhlükəsiz maşın dizaynı və istismarı üçün yorğunluğu başa düşmək vacibdir.
Yorğunluq Prosesi
Yorğunluğun üç mərhələsi
Mərhələ 1: Crack Inisiation
- Məkan: Stress konsentrasiyalarında başlayır (deşiklər, künclər, səth qüsurları)
- Mexanizm: Lokallaşdırılmış plastik deformasiya mikroskopik çat yaradır (adətən < 0,1 mm)
- Müddət: Hamar səthlər üçün ümumi yorğunluq müddəti 50-90% ola bilər
- Aşkarlama: Çox çətin, adətən xidmətdə aşkar edilmir
Mərhələ 2: Çatların yayılması
- Proses: Crack hər gərginlik dövrü ilə tədricən böyüyür
- Qiymət: Paris Qanununa əməl edir - gərginlik intensivliyi amilinə mütənasib nisbət
- Görünüş: Hamar, adətən yarımdairəvi və ya eliptik çatlaq ön
- Çimərlik işarələri: Çatların böyümə mərhələlərini göstərən konsentrik nümunələr (sınıq səthində görünür)
- Müddət: Ümumi ömrün 10-50% ola bilər
Mərhələ 3: Son sınıq
- Qalan material yükü daşıya bilmədiyi yerlərdə çatlar kritik ölçülərə çatır
- Qalan en kəsiyinin qəfil, fəlakətli qırılması
- Sınıq səthi kobud və nizamsız (hamar yorğunluq zonası ilə ziddiyyət təşkil edir)
- Adətən normal əməliyyat zamanı xəbərdarlıq edilmədən baş verir
Fırlanan Maşınlarda Yorğunluq
Mil Yorğunluğu
- Səbəb: Əyilmə gərginlikləri balanssızlıq, yanlış hizalanma, və ya eninə yüklər
- Stress dövrü: Fırlanan şaft hər bir inqilabda tam tərsinə çevrilir
- Ümumi Yerlər: Açar yollar, diametr dəyişikliyi, çiyinlər, mətbuat üçün uyğunluqlar
- Tipik Həyat: 10⁷ - 10⁹ dövrlər (işləmə illəri)
- Aşkarlama: Şaftın çatlaması vibrasiya imzaları (2× komponent)
Rulman Yorğunluğu
- Mexanizm: Hertzian stresslərindən yuvarlanan kontakt yorğunluğu
- Nəticə: Çarpma daşıyıcı yarışların və ya yuvarlanan elementlərin
- L10 Həyat: 10% rulmanların uğursuz olduğu statistik xidmət müddəti (dizayn əsasında)
- Aşkarlama: Rulmanların nasazlıq tezlikləri vibrasiya spektrində
Dişli Diş Yorğunluğu
- Bükülmə yorğunluğu: Diş kökü filetosunda çatlar başlayır
- Əlaqə yorğunluğu: Səthin çuxurlanması və çatlaması
- Dövrlər: Hər mesh nişanı bir dövrədir
- Uğursuzluq: Dişlərin qırılması və ya səthinin pisləşməsi
Bərkitmə Yorğunluğu
- Boltlar alternativ yüklərə məruz qalır vibrasiya
- Çatlamalar adətən qozda ilk ipdən başlayır
- Görünən xəbərdarlıq olmadan qəfil bolt nasazlığı
- Avadanlığın dağılmasına və ya ayrılmasına səbəb ola bilər
Struktur yorğunluğu
- Çərçivələr, dayaqlar, dövri yüklənməyə məruz qalan qaynaqlar
- Vibrasiya alternativ gərginliklər yaradır
- Qaynaqlarda, künclərdə, həndəsi kəsiklərdə çatlar
- Dəstək strukturlarının mütərəqqi uğursuzluğu
Yorğunluq Həyatına Təsir Edən Faktorlar
Stress Amplitudu
- Yorğunluq müddəti stress amplitudası ilə eksponent olaraq azalır
- Tipik əlaqə: Həyat ∝ 1/Stress⁶ ilə 1/Stress¹⁰
- Stressdə kiçik azalmalar ömrü kəskin şəkildə uzadır
- Vibrasiyanı minimuma endirmək birbaşa komponentin yorğunluğunun ömrünü uzadır
Orta Stress
- Alternativ stress ilə birlikdə statik (orta) stress həyata təsir göstərir
- Daha yüksək orta stress yorğunluq gücünü azaldır
- Əvvəlcədən yüklənmiş və ya əvvəlcədən gərginləşdirilmiş komponentlər daha həssasdır
Stress konsentrasiyaları
- Həndəsi xüsusiyyətlər (deşiklər, künclər, yivlər) gərginliyi cəmləşdirir
- Stress konsentrasiyası faktoru (Kt) nominal gərginliyi çoxaldır
- Çatlaqlar demək olar ki, həmişə gərginlik konsentrasiyalarında başlayır
- Səxavətli radiuslarla dizayn edin, kəskin künclərdən çəkinin
Səthin vəziyyəti
- Səthi bitirmə yorğunluq gücünə təsir edir (hamar > kobud)
- Səth qüsurları (çiziklər, cızıqlar, korroziya çuxurları) çatlara səbəb olur
- Səth müalicələri (vuruş, nitridləmə) yorğunluğa qarşı müqaviməti artırır
Ətraf mühit
- Korroziya yorğunluğu: Aşındırıcı mühit çatlaqların böyüməsini sürətləndirir
- Temperatur: Yüksək temperatur yorğunluq gücünü azaldır
- Tezlik: Çox yüksək və ya çox aşağı velosiped sürəti həyata təsir göstərə bilər
Qarşısının alınması strategiyaları
Dizayn mərhələsi
- Stress konsentrasiyalarını aradan qaldırın və ya minimuma endirin (səxavətli filetolardan istifadə edin)
- Adekvat yorğunluq hədləri üçün dizayn (təhlükəsizlik faktoru 2-4 tipik)
- Yaxşı yorğunluq xüsusiyyətləri olan materialları seçin
- Yüksək gərginlikli sahələri müəyyən etmək üçün sonlu elementlərin təhlili
- Mümkünsə, kəskin künclərdən, yüksək gərginlikli bölgələrdə deşiklərdən çəkinin
İstehsalat
- Kritik komponentlərdə səthin işlənməsini yaxşılaşdırın
- Səthi emallar (patlama, qabın bərkidilməsi)
- Optimal yorğunluq gücü üçün düzgün istilik müalicəsi
- Gərginlik istiqamətinə perpendikulyar emal işarələrindən çəkinin
Əməliyyat
- Vibrasiyanı azaldın: Good balans, dəqiq hizalama alternativ gərginlikləri minimuma endirir
- Həddindən artıq yüklənmədən çəkinin: Dizayn məhdudiyyətləri daxilində işləyin
- Rezonansın qarşısının alınması: əməliyyatdan çəkinin kritik sürətlər
- Korroziyaya nəzarət: Qoruyucu örtüklər, korroziya inhibitorları
Baxım
- Çatların dövri müayinəsi (vizual, NDT üsulları)
- İnkişaf edən çatların erkən xəbərdarlığı üçün vibrasiyaya nəzarət edin
- Hesablanmış yorğunluq müddətinin sonunda komponentləri dəyişdirin
- Səthin zədələnməsini tez bir zamanda təmir edin (çatların başlama yerləri ola bilər)
Mexanik yorğunluq fırlanan maşınlarda yığılmış siklik zədələrdən qəfil, çox vaxt fəlakətli nasazlıqlara səbəb olan əsas uğursuzluq rejimidir. Yorulma mexanizmlərini başa düşmək, dəyişən gərginlikləri minimuma endirmək üçün layihələndirmək və düzgün balans və hizalama vasitəsilə aşağı vibrasiya səviyyələrini saxlamaq yorğunluq nasazlığının qarşısını almaq və maşın komponentlərinin uzun, etibarlı xidmət müddətini təmin etmək üçün vacibdir.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 