Г лава 3

_ п

T(t) = A0 + ^ Aj cos со,? + Bj sin со,?,

i=1

где: A0 — коэффициент, численно равный математическому ожида­нию средней годовой температуры, °С; Aj, В; — амплитуды колебаний математического ожидания темпера­туры, соответствующие частоте со/. При резком изменении температуры воздуха происходит неравномерное охлаждение или нагрев материала, что вызывает дополнительные напряже­ния в нем. Наибольшие напряжения возникают при резком охлаждении де­талей. Относительное удлинение или сжатие отдельных слоев материала определяется зависимостью:

s/ =a_t(t₂ -t1), где: a_t — коэффициент линейного расширения; t1 — температура в первом слое; ?2 — температура во втором слое; t2 = ₁ + (dt/dl)Al; А/ — расстояние между слоями. Дополнительные (температурные) напряжения в материале

<*t =ztE, где: Е — модуль упругости материала.

Зависимость удельной электропроводности материала от его температу­ры определяется уравнением

<*э =ъ_э№^а* *ст_э0 [ 1-а*] , где: а_э0 — удельная электропроводность при t = 0 °С, а — температурный коэффициент.

Скорость процессов механического разрушения нагруженного твердого тела и, соответственно, время до разрушения зависят от структуры и свойств тела, от напряжения, вызываемого нагрузкой, и температуры.

Предложен ряд эмпирических формул, описывающих зависимость вре­мени до разрыва т (или скорости разрушения v_e) от этих факторов. Наибо­льшее признание получила установленная экспериментально для многих материалов (чистых металлов, сплавов, полимерных материалов, полупро­водников органического и неорганического стекла и др.) следующая темпе­ратурно-временная зависимость прочности — между напряжением а, температурой Т и временем т от момента приложения постоянной механи­ческой нагрузки до разрушения образца:

т = т0 exp ,

у KJ J

где: x0,U0,y — параметры уравнения, характеризующего прочностные

свойства материалов.

97

Г ЛАВА 3

кгс/мм²

Графики зависимости lgx от а для различных Т представляют со­бой семейства прямых линий, схо­дящихся при экстраполяции в одной точке при lgx = lgx0 (рис. 3.1).

Для скорости процесса разруше­ния, следовательно, можно напи­сать:

Рис. 3.1. Типичная зависимость

долговечности материала

от напряжения при различных

температурах (T₁ < T₂ < T₃ < T₄)

1

т"¹ exp

V_E

\

U0 – уст ^ RT )

Все изменения прочностных свойств материалов, проходящие при изме­нении их чистоты, при тепловой обработке и деформации, связаны с изме­нением только величины у. Значения у может быть вычислено из временной зависимости, полученной при одной температуре:

где: а — тангенс угла наклона прямой lg т = /(а).

Как говорилось выше, низкие температуры изменяют физико-механиче­ские свойства конструкционных и эксплуатационных материалов. Результа­тами воздействия низких температур являются:

• увеличение вязкости дизельного топлива;

• снижение смазывающих свойств масел и густых смазок;

• застывание механических жидкостей, масел и смазок;

• замерзание конденсата и охлаждающих жидкостей;

• снижение ударной вязкости нехладостойких сталей;

• отвердевание и охрупчивание резин;

• уменьшение сопротивления электропроводников;

• обледенение и покрытие инеем элементов машин. Последствиями этих факторов являются:

• ухудшение условий работы узлов трения и устройств машины;

• снижение несущей способности элементов;

• ухудшение эксплуатационных свойств материалов;

• воздействие дополнительных нагрузок;

— пробой изоляции обмоток электрических машин систем.

Перечисленные влияния низких температур на свойства материалов вы­зывают увеличение параметров пусковых, нагрузочных и рабочих отказов, а также снижение сроков службы элементов машин.

98