6.6. Розрахунок деталей при ударних навантаженнях

У багатьох машинах побутового призначення (преси для прасування, машини для заклепування деталей, тощо) технологічний процес пов’язаний з ударними навантаженнями. Це зменшує надійність вузлів.

Явище удару виникає при різкій зміні швидкостей руху деталей в момент  їхнього дотику. Величина удару тим більша, чим більші відносні переміщення і люфт між деталями, щільність матеріалу деталей. зв’язок між кількістю руху та імпульсом ударної сили визначається рівністю:

де  – середня сила за проміжок часу навантаження;

     – час навантаження;

    т – маса тіла;

     – швидкість тіла до і після удару.

Важливим фактором, який визначає характер навантаження динамічних систем, є час збільшення навантаження від нуля до першого максимуму.

При умові, що час наростання сили більший за період Т власних коливань, тобто , практично можна розглядати такі сили як статичні.

Якщо , то навантаження вважаються динамічними. Для цього випадку застосовують методику розрахунку для чистого ударного навантаження.

Для умови  застосовують методику розрахунку квазіударного навантаження

Розглядаючи процес ударного навантаження при чистому ударі у простих випадках, роблять такі припущення:

–       тіло, яке ударяється, є абсолютно жорстким;

–       тіло, яке ударяється, має одну ступінь вільності;

–       узагальненні переміщення тіла, яке ударяється, пропорційні відповідним узагальненим силам при статичній і динамічній дії;

–       удар не пружній, у процесі якого не відбувається відокремлення ударних тіл, але самі деформації пружні;

–       швидкість тіла, що ударяється, мала порівняно зі швидкістю розповсюдження ударних хвиль.

Квазіударне навантаження характерне для моменту пуску окремих механізмів, ударів, які викликанні розривом кінематичного ланцюга через наявність люфтів в місцях з’єднання ланок.

Розробка методики точного розрахунку деталей на ударні навантаження є складною, а у ряді випадків задачею, яку практично не- можливо розв’язати.

Практично питання про удар вирішують рахуючи, що вид формули для визначення потенційної енергії деформованого тіла, що терпить удар, буду такою ж, як і при статичному навантаженні. Ця умова можлива при наступному співвідношенні факторів потенціальної енергії

або

Розрахунок на міцність при ударі проводять за формулами, які встановлені для статичного навантаження.

Умова міцності:

                                   (6.9)

 – навантаження прикладене миттєво;

 – навантаження миттєво змінює знак.