Что такое стрессор?

Концентратор напряжения (также известный как концентрация напряжения или концентратор напряжения ) называется так, потому что в одной области больше напряжения, которое может вызвать усталостные трещины и, в конечном итоге, привести к выходу детали из строя. Это может произойти в любой части двигателя, но некоторые детали более подвержены нагрузкам, чем другие, поэтому они пострадают раньше.

Энергия напряжения может возникать везде, где сконцентрировано напряжение. Обычно это происходит при наличии острых краев. Обычно чем круглее объект, тем лучше распределяется напряжение по всему объекту.

Первое, что нужно действительно понять, это то, что существуют разные типы нагрузок. Если на объекте нет нагрузки, на нем не возникает напряжения, и концентраторы напряжения не имеют значения. В двигателе всегда есть нагрузки. Различают следующие виды нагрузок:

• Осевая нагрузка – может возникать при растяжении (деталь вытягивается с обоих концов) или при сжатии (когда деталь сжимается с обоих концов). Примеры: шпильки головки блока цилиндров; продольные рычаги; поперечное звено; шатуны
• Изгибающая нагрузка - распределение напряжения изменяется от нуля на нейтральной оси до максимума на поверхности (поверхностях). Примеры: зуб шестерни; мертвая ось; листовая рессора; рокер подвески; консоль
• Срезывающая нагрузка – поперечное сечение напряжения однородно. Примеры: скобы; шатунные подшипники; заклепки/болты
• Скручивающая нагрузка – скручивающая сила, действующая на объект. Примеры: торсион; приводной вал; коленчатый вал

Любая часть двигателя должна выдерживать воздействующие на нее нагрузки. Когда он не выдерживает напряжения, он терпит неудачу. Этот отказ обычно не происходит сразу (при сильном стрессе это может произойти, но мы не будем идти по этому пути), а обычно постепенно, с течением времени, пока деталь больше не может выдерживать нагрузку и в конечном итоге выходит из строя. Каждый несущий элемент должен оказывать сопротивление нагрузке. При приложении этой нагрузки в материале возникает упругая деформация. Не существует такой вещи, как идеально жесткая или абсолютно жесткая структура (читай: неподвижный объект/непреодолимая сила). Чтобы объект выдержал нагрузку, он должен иметь возможность тем или иным образом деформироваться. Подумайте о деревянном настиле, который вы прикрепили к задней части вашего дома. Когда вы наступаете на доску, она поддерживает нагрузку, но в процессе немного сгибается. Именно об этой деформации мы и говорим.

Концентраторы напряжения всегда возникают снаружи объекта. Причина в том, что именно здесь находится максимальное напряжение. Место максимального напряжения (или где находится концентратор напряжения) - это место, в котором начинают образовываться трещины. Есть два способа остановить или затормозить развитие трещины, образовавшейся в концентраторе напряжения. Первый заключается в уменьшении (или устранении) нагрузки, что обычно происходит по мере циклов нагрузки. Второй – в структуре самого металла. Поскольку кристаллическая решетка на передней кромке трещины нарушена, продвижение блокируется. Проблема заключается в том, что после того, как трещина образовалась и была остановлена ​​циклической нагрузкой или кристаллической структурой решетки, поперечное сечение детали уменьшилось. Даже если следующий цикл нагрузки такой же, как и предыдущий цикл нагрузки, поскольку поперечное сечение уменьшается, напряжение в этот момент возрастает. Трещина становитсяконцентратор стресса . По мере увеличения количества циклов нагрузки трещина будет удлиняться из-за концентрации напряжения и потому, что сама трещина будет зубчатой, что также способствует распространению напряжения. По мере того, как напряжение нагрузки циклически повторяется и снимается, оно прогрессирует как «трещина, пауза, трещина, пауза и т. Д.». пока деталь полностью не выйдет из строя.

Концентраторы напряжения более выражены на острых кромках. Чтобы уменьшить возникновение концентраторов напряжения, рекомендуется уменьшить количество острых краев. Чаще всего острые кромки внутри двигателей возникают из-за заусенцев. Здесь происходит соединение литейной формы, оставляющее острую, ярко выраженную кромку. Вот картинка того, о чем я говорю:

Внутри красных линий используется вспышка. Если вы когда-либо ремонтировали двигатель, то знаете, насколько острыми могут быть эти области. Это подъемная долина двигателя V8. Вспышка литья может возникнуть (как я уже сказал) в любом месте, где соединяются две части литейной формы. Еще одно место, где можно искать литейную вспышку, - это шатуны. На следующем изображении верхний стержень имеет стандартный внешний вид, а с нижнего снят заусенец.

Вы можете посмотреть на верхний стержень и спросить себя: « Эта область не выглядит резкой. Почему я должен беспокоиться об этом? ». Ответ на ваш вопрос заключается в том, что приподнятая часть, хотя и не является острой на ощупь, все же обеспечивает более выраженную область для возникновения напряжения. В этой области концентрируется напряжение. Нижний стержень, после очистки, на самом деле будет конструктивно прочнее, потому что напряжение имеет гораздо меньше шансов сконцентрироваться и, таким образом, уменьшает вероятность повышения напряжения. Этот процесс также делает стержень легче, а это означает, что вокруг него разлетается меньшая масса. При этом вы должны убедиться, что штоки и поршни сбалансированы, чтобы не было никаких проблем.

При восстановлении двигателя очень хорошо пройтись по всему двигателю и удалить все возможные острые края. Это можно сделать с помощью шлифовального круга.

Эти шлифовальные валики быстро удалят заусенцы и сделают поверхность гладкой. Вам может понадобиться довольно много из них, чтобы пройти весь блок. Кроме того, вы можете удалить острые края, которые образовались, если вы уложили свой блок, так как края в этих областях также становятся острыми. Однако убедитесь, что вы не переусердствуете и не создадите проблем на обработанных поверхностях. Просто будьте осторожны и не торопитесь. Вы хотите, чтобы все было сделано правильно, а для этого требуется немного времени.

Можно еще многое рассказать о металлургии и тому подобном, но я считаю, что это лучше оставить для другого вопроса.