Пәндердің ОҚУ-Әдістемелік кешені

тәуелділіктердің үлгілері.

Өте жіңішке және ең аз қорғаныш қабілеттілігі бар пленка үшін _ мүшесіне алғашқы мүше кішкентай және оның кеміте түсуге болады.

Мұндай жағдайда сызықтық тәуелділікті аламыз:

Y=R₀c₀t (14.5)

Ондай болса, жіңішке пленкада пленка бойымен жылдамдығы кристалл химиялық айналуға себепші болады.

Егер пленка қалың болса, онда _ мүшесі 2у=R₀ мүшесіне үлкен және оның аяғында кемітуге болады. Мұндай жағдайдан парабола теңдеуі түрлі қабылданады.



Ондай болса, жуан пленкада пленка бойының жылдамдығы дифференциалы анықталады.

Орташа жылдамдықтағы пленка үшін теңдеу түрі 14.6 теңдеуде көрсетілген.

Пленканың осы озық бойы химиялық коррозия ретін құру үшін _ ретті параболла теңдеуін иеленеді.







Ондай болса, металдағы пленка бойы жылдамдығы қарапайым ғана сызықтық параболалық логарифмдік заң түрінде болады. Олар біркелкі және стационарлық процесс үшін қисық типтіге қатысты болады.

Металдың химиялық коррозиясы процесінде (ішкі салмақтан пленка бойының тұтас зақымдануы) тәуелділіктің күрделіленуін анықтау бақыланады.

Біркелкі тәуелділік болуы майлаудың ескіруінен де болуы мүмкін. Осындай миниатюрлы прибордың басты керісінен (м, сағ) майлау тотығуы тұрғысынан жағымсыз көзқарас туады, ол бөлшектің толық емес дозада майлануы сияқты. Майдың тотығу жылдамдығынан оның құрамы көп білінеді (14.1, в сурет). Майдың зақымдану дәрежесін сипаттайтын Q (MПа/г) оттегі шағылысы отыра бастағанда аз интенсивтілікпен ағады.

Процесс жылдамдығының кемуі уақытынан алюминий коррозиясының жылдамдығы үшін келесі тәуелділік туады.

y=a/в+t (14.9)

мұндағы а мен в – үзіліссіздік.

Параметр у азаюы уақыт өте келе алюминийдің ауа әсерінен тығыз және қалың тотығуынан оттегінің жақын бойлау қиындығы туады және коррозия жылдамдығы аздап азая бастайды.

Экстремумда процесс жылдамдығының өзгеруі тәуелділіктің тым жоғарылауы болатты қисық пайдаланған мысалда көрінеді. Бұл қисық үзіліссіз салмақ пен температурада толық немесе пластикалық деформация түрінің тәуелділігін береді.

Салмақтың түрінен оның диформациясы _ алғашқыда жылдам өседі, кейін салмақ бойының тоқтауы заңдылыққа байланысты өз көлемін өзгертеді, заңдылық – салмақ пайда болғандағы деформация қосындысын қалыптастыру мен металды пайдаланғанда туатын пластикалық деформацияны қалыптастыру. ЭИ756 құрышын 600⁰С температурада қисық пайдалану, мысалы, 14.1, г суретте көрсетілген. Аналитикалық талдау көбінесе осы орталық аумақта жатпайтын функциясы σ қисық қолданылатын пластикалық деформация _ жылдамдығын бақылайды. Кейде мұндай қолданыс процестің жүруін толық бақылауға жол ашпайды.







Мұндағы, _ - мартенсит материалының аумақтық көлемі;







Теңдеуді интегралдағанда алатынымыз:

_ (14.11)

Олай болса, мартенситтің реттелудегі ағу процесі экспонениальды заңға бағынады, ал бұл процесс интенсивтілігі, яғни t уақытта сандық коэффициент экспонениалдық тәуелділік сияқты _ температурадан күшті дәрежеде тәуелденеді.

Бұл зақымдану дәрежесінің теңдеуінде материалдың механикалық сипатының өзгеруі мен ескіруі бағаланады. Алюминидің шыныққан қорытпасының ескіруінің бекемденуі беріктіктің σ_в жасалуын жоғарылатады, яғни U= σ_в .

Температуранаң жоғарлауынсыз шынайы ескерту тұрақтылық қасиеті (σ_в 4-5 күннен соң болады. Қисықтың алғашқы кезеңі беріктіктің баяу жоғарлауымен сипатталады. 2-3 сағатқа созылатын инкубациялық деп аталатын кезең технологиялық тұтастықта өте маңызда. Ондай болса уақыт тәуелсіздігі кешігу процесін және қасиеттің келесі тұрақтылығын суреттейді. Зақымдану дәрежесі U= σ_в бұл жере беріктік позициясымен оң анықталады.

Зақымдануы ағып кету сипаттамасы жағдайы зақымдану дәрежесінің таңдаулы сипатына қатысты болуы мүмкін. Егер темір көмірсутек қортпасының ескіруі тығызықтың U=НRB өзгеруін сипаттаса, онда қисық U(t)=40⁰С температураға дейін жақын экспоненте болады, ал температураны жоғарлатқанда максимумға жетеді, яғни үзісісті белгі процесте қатысты болады.

Зақымданудың кешігу процесінде басталуы бұзылудың шаршауымен суреттеледі. Мысалы, жыртықтың пайда болу мен дамуын зерттеу көрсеткендей, конструкцияның алғашқы кезеңдегі жұмысы зақымданбайды, кейін экспоненциалдық заң дамытады.







Мұндай жадайда табиғи конструкция сынағы көрсеткендей, пайда болған жыртықтың ұлғаю жылдамдығы алғашқы кезеңде үзіліссіз болады, ал анықталмаған конструкция статистикасыда жыртықтың пайда болуында салмақтың қайта бөлінуімен зақымданған элементке салмақ түсудің азаюы қатысты болады.

Егер процестен алғашқы процеске уақыттың кешігуі (сезіктенудің басы) байқалса, онда өзі үлкен интенсивтілікте ағады, мұндай анықталу понтанды процесс деп қабылданады. Нәзік металдың бұзылуы, ысылуды тұрып қалу мен басқа да процестердің кездесуі көшкін тәрізді сипаттаманы береді және ол зақымданудың ішкі жинағынан соң немесе ішкі пайда болудың жағымды байланысуынан туады.

Бұл анықтаманың кері жағдайы қасиеттің белгісіз өзгеруінен немесе материал жағдайынан туындауы мүмкін. Мысалы, көптеген металл бұйымдары үшін уақыт өте келе қалып пен көлемнің өзгеруі орын алуы мүмкін. Ол қарауға ұсынатын екі фактор – материалдық фазалық және құрылымдық қалыптың тұрақсыздығы мен ішкі зақымданудың релаксациясының қалып қоюы. Бөлшекте тұрақты фазалық құрамы бар қорытпадан көлемнің өзгеруі ішкі зақымдану релаксациясына байланысты. Көптеген машина мен проблемалрдың нақты көлемінің тұрақсыздығы пайдалану ұзақтығында 10^-6-10^-7 мм/мм–дан жоғарыламау керек.

Көлем тұрақтылығының сипаттамасы сезіктенудің үлкен құрылымында анықталады, бұл фактор материал қасиетінің беріктігіне қатысты жоқ болу, бұл жағдайда материалдың тұрақты көлемі анықталады. Мысалда көрсетілгендей, алюминий мен магнийлік қорытпа түрінің кішкентай көлемінің өзгеруі 100⁰ С температурада болады. Көріп отырғанымыздай құрылымдық қайту түрдің ұзақталуы және тоқтауын әкелуі мүмкін. Алюминий қорытпасының АЛ8 сипаттамасын көлемнің көбірек интенсивтілігі өзгерісін әкеледі.

3. Ескірудің түрлі процестеріндегі ағып кетуде процесс кезіндегі физикалық мазмұнның өзгеруі және негізгі анықтаманы суреттейтін заңдылықтардың қатысты өзгеруі жағдайлары кездесуі мүмкін. Мұндай процесті көпсатылы деп атаймыз. Оны суреттеу үшін процестің әрбір кезеңінің ережесі ретінде Y(t) мен U(t) қажет.

Көпсатылы процестің типтік мысалы тозуды әкелуі мүмкін, ол үш аумақтан тұрады – жұмыстық кезең, тозудың құрыла бастауы және катастрофалық түрге жетуі. Әрбір кезең басында өздеріне тән өзара байланыс таяздығының спецификациясы, фазалық процесі болады.

Мұндай жағдайда ескеру процесі оның ағып кету жылдамдығының өзгеруімен тығыз байланысты, ол материалда ағып кететін күрделі физика–химиялық процесс салдарынан.

Сурет 14.2. Көпсатылы процестер.

Алғашқыда (І зона) каучуктың реакцияға қабілетті тобының қатысуымен химиялық реакцияның ағуына себепші оттегінің интенсивті жайылуы туады. Осыдан соң, ингибатордың баяулау реакциясы сияқты бірқатар үзіліссіз белгілерге дейінгі жайылу процесінің жылдамдығының төмендеуі болады. Кейін, шығындалған ингибатор сияқты (ІІІ зона) процесс пәрменділігі басталады, реакциясы автокотализаторлы болады. Ақырында тотығу процесінің жылдамдығы (І_ зона) тағы да төмендейді. Осындағы үшінші кезеңнің басталуында – ақ каучуктың бағалық қасиеті жоғалады (созылуға беріктік төмендейді, нәзіктік жоғарылайды), бастапқы екі секіру кезеңіні қарастыру ғана маңызды.

Көп сатылы зақымдану процесінің көп жағдайларында өзара әрекеттесетін бірнеше ескіру процесінің біруақытта ағуы немесе әрбір процестен зақымдалудың ұлғаюының бағалануы кездеседі. 14.2, б суретте мысал ретінде процесс қалпы U(t) бірсатылы екі кезеңді процесс көрсетілген.

Зақымданудың әлсіреуі туғанда бөлшек кесегі жарық ескіруінен бөлінгендігіне байланысты U₁, коррозия процесі нәтижесінде U₂ белгіленеді. Тәуелділік уақытының бағалануы екі аумақтан тұрады, екінші кезеңге қарағанда алғашқыда бәсеңдеу орын алады, ол кесіктің әлсіреуінің көбірек интенсивтілігін және құрылымның істен шығуын сипаттайды.

Көпсатылы процесс жағдайында зонаға бөліну болмайды, ол бірмезгілді әрекет факторы ретінде процесс кезінде өз ықпалын баяу интенсивті өзгертеді.

Мысалы су – сұйық денені алып қарайық (14.2, в сурет). Тәжірибе мынаны көрсетті: целофан, полимстрал ПЭТФ және басқа да пленкалар алғашқы кезеңде өзара әрекеттесу беріктігі ұлғаяды, кейін азаяды.

Беріктіктің жоғарғы эффектісі алғашқы кезеңде полимердің понтонды ориентациясымен өзара әрекеттеседі. Кейін дезориентация арқылы беріктіктің төмендеуі мен тәжірибеде микропористикалық ұлғаю құрылым элементінің өзара күштерінің әлсіреуі байқалады. Понтонды ориентацияны туғызушы өзара әрекет ортасының тоқтауынан соң сақталады.

4. Ескіру процесінің жылдамдығына бұйым жұмысы режимінің ықпалы. Бұйым жұмысы режимі салмақ температурамен, жылдамдықпен, химиялық және қоршаған ортаның өзара әрекет деңгейімен және ескіру процесіндегі ағу жылдамдығының негізгі ықпалының ережесімен сәйкестенеді. Ескіру процесінің реттерін анықтаушы көптеген химиялық реакция жылдамдығы температурасының дәреже күштілігіне қатысты болады. Жалпы температура көптеген материалдардың беріктік қасиетіне қатты ықпал етеді, мысалы қыздыруға берік қоытп. Әртүрлі салмақтық қалыптарда материалдың нқты емес қабілетке салмағының ықпалы баршаға белгілі.

Жоғары температурада жұмыс істейтін материал беріктігінің ұзақтығы берілген уақыт (_) аралығында үзіліссіз температурада бөлінбейтін түрдегі салмақпен бағаланады. Жағуға беріктік құрыштың үзіліссіз салмақ σ түсіру мен бөлінуге дейінгі _ уақыт ішіндегі дәрежелік тәуелділігі бақыланады:

_ (14.13)

Мұндағы, a мен n- үзіліссіздік.

Салмақ түсіру ықпалы мен коррозия процестегі жұмыс жасайтын бұйымның ауадағы құрамының тайғақтыққа қатысты жылдамдығына тағы да осындай мысал келтіруге болады. _ - тәуелділік ескіру процесінің пайда болу себебі кездейсоқ сияқты режимде көрінеді.

Салмақ түсіруде материал жағдайын суреттеу үшін D(t, σ) материал функциясы аталымы шығады. Мұнда күш салудың жалғасу негізгі параметр болып көрінеді, ол параметр материалдың жұмыс режимін сипаттайды.

Мысалы, Σ=const – та целлулойдты шектеп пайдалану мына функция дәрежесінде жақсы көрсетіледі:

D (t σ) = _+α σ^mtn (14.14)

Аналитикалық аппароксимацияның D(t, σ) нақты тәуелділігіне логарифмдік, гиперболлалық және т.б. функциялары қатысады.

Мұндай жағдайда байлауы серпімді материал (Кольрауш эффектісі) күш «жадысы» қасиетін түзеді. Мұнда бетон немесе басқа материалдар үшін ескіру теориясы да (Ю.Н. Работнов зерттемесі) көрініс таба алады.

Процестің өту жылдамдығының бұл жағдайда уақыт режиміне тәуелділігі күрделі сипаттаманы түзеді. Бұл физикалық процестің барлық нәтижесінің жеке параметріне және көп сатылы процестің өзгеру сипаттамасына ықпалын анықтайды.

Мұндай тәуелділіктің типтік мысалына күшті жүзгіш метал кесуші құрал мықтылығы мен кесу жылдамдығы арасындағы байланыс рөл атқарады.

Суретте тұрақты Т мен ВК8-ден қатты жүзгіш ойманың _ кесу жылдамдығының υ функциясы көрсетілген. Бұл профессор Н.Н. Зорева зерттемесінен алынған.

Графиктен көріп отырғанымыздай, _ тәуелділігі үш зонада болады. Олардың біріншісі және үшіншісінде тозу жылдамдығының жоғарылау режимінде ұлғаяды, ал екіншісінде интенсификация режимінде процесс жылдамдығы азаяды. Профессор Зоревтің атап көрсеткеніндей бұл тозу процесінің физикалық маңыздылығын кесу жылдамдығының анықталған белгісінің жетістігінде анықтау болып табылады. 35 м/мин-қа дейінгі кесудің баяу жылдамдығында қатты жүзудің адгезионды тозуы пайда болады. Осыдан соң адгезионды күшпен үзілген бөліктер көлемінің бойлық жылдамдығы азаяды. Нәтижесінде изнашивания жылдамдығы төмендейді (ІІ зона).

Кейде кесу жылдамдығының жақын ұлғаюы температура өскенде бөлшек пен жоңқа құралдарымен байланысу зонасында изнашивания процесінің табиғи физикалық өзгеруі туады, мұнда диффузиялық процесс басты рөл атқарады. Металдағы фазалық айналыс, дененің түрлі беріктік шегі, қабаттардың пластикалар арасындағы байланысы, диффузиялық процесі және басқа анықтаулар кесу жылдамдығының басында _ (ІІІ зона) ерекше рөл атқаратын құралдың изнашивания жылдамдығының өсуіне әкеледі. Бұл өсу экспоненциалды тәуелділіктің температурасы мен диффузия жылдамдығының байланысы сияқты сипаттамасы мен процестің жылдамдығы процесінің табиғи физикалық өзгеруінің ережесі сияқты.

Температуралық факторға ескіруді сипаттайтын процестің ықпалы туралы мысалда көрсетілгендей бұйым жұмысының режимі өзгеруінде реализацияның нақты қалай формаланатынын қарастырайық.



























Әсіресе ескіру процесі _{ к} зонасында интенсивті өтеді. _ заңында көрсетілгендей, мұндай зонаның табылуы аз.

Егер процестің физикалық маңызы өзгермесе, онда тәуелділік _ (мұндағы Z – режим параметрі) біркелкі сипаттамада болады.

Егер режим өзгерісінен соң бөліну механизмі ауысады немесе материалға айналады, кейде режим ықпалы күрделі тәуелділікті сипаттайды.

5. Ескіру процесінің стохастикалық табиғаты. Қаралған барлық жоғары функционалдық тәуелділіктер, анықталған ескіру процесінің өтуі кездейсоқ процесс ретінде бұйым пайдаланымда көрініс табады. Бұл екі негізгі себепке байланысты. Біріншіде, материалдың бастапқы қасиеті мен бұйымның геометриялық параметрі ыдырай алады, дәл осылай технологиялық процесте бірқатар өнімдердің ыдырауы болады.

АМГ6Н алюминий ерітіндісі мен Δ фасонды профильдің қабырға қалыңдығы қаттылығының ықтималдығы сипатталған. Гистограммада көрсетілгендей бұл көрсеткіштер дисперцияның және аппраксимацияның нормальды заңдылығында бағаланатын М математикалық күтіліммен σ орташа шаршы секірімін жасай алады.

Екіншіден ескірудің стохастикалық табиғаты процесі бұйымның пайдалану қызметі мен жұмыс режимінің ұзақ варияциясымен байланыста болады. Ескіру процесін суреттеуші тәуелділік нәтижесінде салмақ артуы, жылдамдық, температура және т.б. кездейсоқ аргументтер функциясы пайда болады.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары.

1. Орташа белгіге қатысты тербелу мен процесс жылдамдығы үзіліссіз болса, стационарлы процесс жай ғана ағады. Бұндай жағдайда қандай факторлар пайда болады? 2. Қандай да бір ішкі зақымданудан қор пайда болып, кейін біраз кешігулерден соң басталатын процесте кездеседі. Мұндай жағдай қайда пайда болады? 3. Металдың химиялық коррозия жылдамдығы пленка түріндегі кристаллохимиялық процесс жылдамдығында анықталады, ал металл мен реагентке не арқылы анықталады? 5. Металдағы пленка бойы жылдамдығы қандай заң түрінде болады? 6. Процесс жылдамдығының кемуі уақытынан алюминий коррозиясының жылдамдығы үшін қандай тәуелділік туады? 7. Аналитикалық талдау көбінесе осы орталық аумақта жатпайтын функциясы σ қисық қандай параметрді бақылайды?
Ұсынылатын әдебиеттер:

А.Е. Проников. Надежность машин,-М.: Машиностроение,1978.

Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Колос, 1992. – 399 с.

Харламов С.В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. – Л.: Агропромиздат. Ленинградское отд-ние, 1991. – 256 с.

В.М. Соколов. Основы расчета и конструирования деталей и узлов пищевого оборудования. - М.: Машиностроение,1970. – 422 с.