Apakah Keletihan Mekanikal? Kegagalan Tekanan Kitaran • Pengimbang mudah alih, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur pengimbang dinamik, kipas, sungkupan, gerimit pada gabungan, aci, emparan, turbin dan banyak lagi pemutar Apakah Keletihan Mekanikal? Kegagalan Tekanan Kitaran • Pengimbang mudah alih, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur pengimbang dinamik, kipas, sungkupan, gerimit pada gabungan, aci, emparan, turbin dan banyak lagi pemutar

Apakah Keletihan Mekanikal? Kegagalan Tekanan Kitaran

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami Keletihan Mekanikal

Definisi: Apakah Keletihan Mekanikal?

Keletihan mekanikal (juga dipanggil keletihan bahan atau ringkasnya keletihan) ialah kerosakan struktur setempat yang progresif yang berlaku apabila bahan tertakluk kepada kitaran tegasan atau terikan yang berulang, walaupun apabila tegasan maksimum dalam setiap kitaran berada jauh di bawah kekuatan tegangan atau kekuatan alah muktamad bahan. Keletihan menyebabkan keretakan mikroskopik bermula dan berkembang selama beribu-ribu atau berjuta-juta kitaran, akhirnya membawa kepada keretakan lengkap tanpa amaran.

Keletihan ialah mod kegagalan yang paling biasa dalam komponen jentera berputar termasuk aci, gear, galas, pengikat dan elemen struktur. Ia amat berbahaya kerana kegagalan keletihan berlaku secara tiba-tiba, pada tahap tekanan yang selamat di bawah beban statik, dan selalunya tanpa amaran awal yang boleh dilihat. Memahami keletihan adalah penting untuk reka bentuk dan operasi jentera yang selamat.

Proses Keletihan

Tiga Peringkat Kegagalan Keletihan

Peringkat 1: Permulaan Retak

  • lokasi: Bermula pada kepekatan tegasan (lubang, bucu, kecacatan permukaan)
  • Mekanisme: Ubah bentuk plastik setempat menghasilkan retakan mikroskopik (biasanya < 0.1 mm)
  • Tempoh: Boleh menjadi 50-90% daripada jumlah hayat keletihan untuk permukaan licin
  • Pengesanan: Amat sukar, biasanya tidak dapat dikesan dalam perkhidmatan

Peringkat 2: Penyebaran Retak

  • Proses: Retak tumbuh secara berperingkat dengan setiap kitaran tekanan
  • Kadar: Ikut Undang-undang Paris—kadar berkadar dengan faktor keamatan tekanan
  • Penampilan: Licin, biasanya retakan separuh bulatan atau elips di hadapan
  • Tanda Pantai: Corak sepusat yang menunjukkan peringkat pertumbuhan retak (kelihatan pada permukaan patah)
  • Tempoh: Mungkin 10-50% daripada jumlah hayat

Peringkat 3: Patah Akhir

  • Retak berkembang ke saiz kritikal di mana bahan yang tinggal tidak dapat menyokong beban
  • Patah keratan rentas yang tinggal secara tiba-tiba
  • Permukaan patah kasar dan tidak teratur (berbeza dengan zon keletihan licin)
  • Biasanya berlaku tanpa amaran semasa operasi biasa

Keletihan dalam Jentera Berputar

Keletihan Aci

  • Punca: Tegasan lentur daripada ketidakseimbangan, salah jajaran, atau beban melintang
  • Kitaran Tekanan: Aci berputar mengalami pembalikan lengkap setiap revolusi
  • Lokasi Biasa: Alur kunci, perubahan diameter, bahu, muat tekan
  • Kehidupan Biasa: 10⁷ hingga 10⁹ kitaran (tahun beroperasi)
  • Pengesanan: Retak aci tandatangan getaran (2× komponen)

Menanggung Keletihan

  • Mekanisme: Keletihan sentuhan bergolek akibat tekanan Hertzian
  • Keputusan: Spalling perlumbaan galas atau elemen bergolek
  • L10 Kehidupan: Hayat statistik di mana 10% galas gagal (asas reka bentuk)
  • Pengesanan: Kekerapan kerosakan galas dalam spektrum getaran

Keletihan Gigi Gear

  • Keletihan Membengkok: Retak bermula pada fillet akar gigi
  • Keletihan Hubungi: Pitting permukaan dan spalling
  • Kitaran: Setiap penglibatan mesh adalah satu kitaran
  • Kegagalan: Kerosakan gigi atau kemerosotan permukaan

Pengikat Keletihan

  • Bolt tertakluk kepada beban berselang-seli daripada getaran
  • Retak biasanya bermula pada benang pertama dalam kacang
  • Kegagalan bolt secara tiba-tiba tanpa amaran yang kelihatan
  • Boleh menyebabkan peralatan runtuh atau pengasingan

Keletihan Struktur

  • Bingkai, alas, kimpalan tertakluk kepada beban kitaran
  • Getaran mewujudkan tegasan berselang-seli
  • Retak pada kimpalan, bucu, ketakselanjaran geometri
  • Kegagalan progresif struktur sokongan

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kehidupan Keletihan

Amplitud Tekanan

  • Hayat keletihan berkurangan secara eksponen dengan amplitud tegasan
  • Hubungan biasa: Kehidupan ∝ 1/Tekanan⁶ hingga 1/Tekanan¹⁰
  • Pengurangan kecil dalam tekanan secara mendadak memanjangkan hayat
  • Meminimumkan getaran secara langsung memanjangkan hayat keletihan komponen

Min Tekanan

  • Tekanan statik (min) digabungkan dengan tekanan berselang-seli menjejaskan kehidupan
  • Purata tekanan yang lebih tinggi mengurangkan kekuatan keletihan
  • Komponen pramuat atau prategasan lebih mudah terdedah

Kepekatan Tekanan

  • Ciri geometri (lubang, bucu, alur) menumpukan tegasan
  • Faktor kepekatan tekanan (Kt) mendarabkan tegasan nominal
  • Retak hampir selalu bermula pada kepekatan tegasan
  • Reka bentuk dengan jejari yang besar, elakkan sudut tajam

Keadaan Permukaan

  • Kemasan permukaan menjejaskan kekuatan keletihan (licin > kasar)
  • Kecacatan permukaan (calar, calar, lubang kakisan) memulakan keretakan
  • Rawatan permukaan (shot peening, nitriding) meningkatkan rintangan keletihan

Persekitaran

  • Keletihan kakisan: Persekitaran yang menghakis mempercepatkan pertumbuhan retak
  • Suhu: Suhu tinggi mengurangkan kekuatan keletihan
  • Kekerapan: Kadar berbasikal yang sangat tinggi atau sangat rendah boleh menjejaskan kehidupan

Strategi Pencegahan

Fasa Reka Bentuk

  • Hilangkan atau kurangkan kepekatan tekanan (gunakan fillet yang banyak)
  • Reka bentuk untuk margin keletihan yang mencukupi (faktor keselamatan 2-4 tipikal)
  • Pilih bahan dengan sifat keletihan yang baik
  • Analisis unsur terhingga untuk mengenal pasti kawasan tekanan tinggi
  • Elakkan sudut tajam, lubang di kawasan tekanan tinggi apabila boleh

Pembuatan

  • Memperbaiki kemasan permukaan pada komponen kritikal
  • Rawatan permukaan (shot peening, pengerasan kes)
  • Rawatan haba yang betul untuk kekuatan keletihan yang optimum
  • Elakkan tanda pemesinan berserenjang dengan arah tegasan

Operasi

  • Kurangkan Getaran: Baik imbangan, penjajaran ketepatan meminimumkan tegasan berselang-seli
  • Elakkan Beban berlebihan: Beroperasi dalam had reka bentuk
  • Cegah Resonans: Elakkan beroperasi di kelajuan kritikal
  • Kawalan Hakisan: Salutan pelindung, perencat kakisan

Penyelenggaraan

  • Pemeriksaan berkala untuk keretakan (visual, kaedah NDT)
  • Pantau getaran untuk amaran awal tentang keretakan
  • Gantikan komponen pada penghujung hayat keletihan yang dikira
  • Membaiki kerosakan permukaan dengan segera (boleh menjadi tapak permulaan retak)

Kelesuan mekanikal ialah mod kegagalan asas dalam jentera berputar yang menyebabkan kegagalan secara tiba-tiba, selalunya bencana daripada kerosakan kitaran terkumpul. Memahami mekanisme keletihan, mereka bentuk untuk meminimumkan tegasan berselang-seli, dan mengekalkan tahap getaran yang rendah melalui keseimbangan dan penjajaran yang betul adalah penting untuk mencegah kegagalan keletihan dan memastikan hayat perkhidmatan komponen jentera yang panjang dan boleh dipercayai.

← Kembali ke Indeks Utama

Categories:
WhatsApp