Дәріс № 14. Ескіру кезіндегі ағып кету процесінің типтік заңдылығы

Дәріс жоспары:

1. Ескіру процесі заңдылығы уақытының жіктелуі.

2. Зақымдану процесін көрсететін тәуелділік.

3. Көпсатылы процесс.

4. Ескіру процесінің жылдамдығына бұйым жұмысы режимінің ықпалы.



U(t)_

Яғни, ол өз кезінде бұйымның шығу параметрі мен қай уақытта өзгеріске ұшырайтынын анықтай алатын уақыт функциясы сияқты болады. Ескіру арқылы зақымдалуға қаншалықты назар аударылмайтын процесс ретінде қарасақ, онда байланыстылық біркелкі кемімейтін функцияның ережесі болып табылады. Зақымдалу дәрежесі қандай да бір физика-химиялық фактордың, материалдың қаттылығы, беріктігі, химиялық құрамы, құрылымы сияқты бағалық қасиеттерінің өзгерістерін сипаттаса, онда ақырында бұл оқиғаға кезігуіміз мүмкін.

Мұндай жағдайда зақымдалу көлемі U өсуі мүмкін, ал осы процестің жылдамдығы белгісін өзгертеді.

Тағы бір қарап шығуға тура келеді, ескіріп ағып кету процесі кездейсоқ функциясы ма немесе оның реализациясы ма?

Кестеде ескіруден ағып кету процесінің типтік заңдылығы көрсетілген. Олар қаралған кезең аралығында процестін физика-химиялық көрсетілімінің өзгерісі кездеспесе, бір сатылы процеспен қатысты болып табылады. Кейде орташа белгіге қатысты тербелу мен процесс жылдамдығы үзіліссіз болса, стационарлы процесс жай ғана ағады. Бұндай жағдай мына факторлар: (процесс жылдамдығына әсер етуін) тұрақталғанда және процесс интенсивтілігінің өзгеруіне ешқандай себеп болмағанда туады. U(t) тәуелділігі сызықты немесе оның сипаттамасына жақын болып келеді. Мұндай заңдылық коррозия және т.б. процестердің бірқатарында тозу процесін туғызушы болып табылады. Егер ескіруге қарай интенсификация немесе керісінше ағу жылдамдығының бәсеңдеуі факторы туса, яғни процесс жылдамдығы _біркелкі өзгере бастаса, U(t) функциясы сызықтық түрде бола алмайды және бұйым материалының зақымдану процесі интенсификация немесе иісі шығу сияқты өзгерістерге қатысты жағдай туады. Мысалы, иіс ұлғайғанда саңылау бойымен жүре отырып, динамикалық пәрменмен сыртқа шығады. Мұндай жағдайда процестің жүруі яғни жылдамдық ішкі факторларға ғана қатысты емес, U зақымдану дәрежесіне де байланысты болмақ. Сондықтан процесс нәтижесі оның ағуы интенсивтілігіне ықпал етеді. Бұл жағдай _ түрінде жазылу мүмкін.

Мысалы, бірнеше зерттеушілер қарауында жарықтың бәсеңдеуінің жылдамдық бойы оның ұзындығына қатысты. Оның аналогиялық жақын пен жүрудің басталу жылдамдығына баға беретін мысалдар бар.

Сызықтық қатыстылыққа _ – да U-ға дейін, яғни

_ (14.1)

Бұл теңдеуді интеграциялағанда уақыт функциясы сияқты зақымдану ұзақтығын экспоненциалды тәуелділікті ала аламыз.

Оң k

U=A(_-1) (14.2)

U=A(1-_) (14.3)

Бұл тәуелділік масштабты эффект (процестің жүруі кезінде зақымдалудың ұлғаюы) анықтала бастағанда орын алады.

Бұл экспоненциалды тәуелділік ағыудың түрлі процестерінің заңдылығын сипаттауға көп қолданылады.

Кейбір жағдайларда, яғни процесс жылдамдығы бір уақытта тең ықпалды фактордың ретіне әсер етсе, онда тәуелділік _ (t) экстремумды (максимум немес минимум) жасайды, ол экстремум коррозияның кейбір түрлері мен U(t) функциясы асқынған нүктеде болады. Максимумға жеткенде және төмендеу _ 0-ге жеткенде зақымдану процесі тоқтайды. Мұндай тәуелділік ішкі күштің қайта бөлінуі үшін және процесс кезінде пайдалану деформациясы үшін сипат алады. Кейде бірнеше жылға дейін созылатын мұндай анықтау кезеңінен соң тербелмелі құйылу тоқтайды.

Алғашқыда қандай да бір ішкі зақымданудан қор пайда болып, кейін біраз кешігулерден соң басталатын процесте кездеседі. Мұндай жағдай зақымдану дәрежесінің арасындағы тәуелділікті пайдалану мен себеп тудырғанда және ішкі байланысты жартылай орнатқанда пайда болады. Зақымдану процесі бірден басталғанымен оның параметрінің ұлғаюы кеш айқындалады. Мысалы, материалдың бәсеңдеп барып бұзылуында салмақ түсу циклінің саны анықталған соң жыртық пайда болады.

Егер процесс жылдамдық белгісін өзгертсе, ағатын материалда физика-химиялық күрделі процесс суреттелсе, онда U(t) функциясы экстремумды тауып зақымдану дәрежесін сипаттайды.

2. Зақымдану процесін көрсететін тәуелділік реттерін мысалы түрінде қарастырып процестің жылдамдығында көрінетін себептерді талдаймыз.

Көбінесе тозудың тууының көп түрі үшін сызықтық тәуелділік U=Rt тараған. Егер процесс интенсивті түрде өтсе, оған фактор қатарлары әсер етеді, сызықтық тәуелділік жақындау жылдамдығын сақтайды. 40Х болатты өңдегенде Т15К6 қатты қорытпадан металлкескіш ойма тозығын алуға болады. Мұнда зақымдану дәрежесі U тозықтың h артқы шегінен фаска ұзындығы бағаланады.

Зақымданудың әртүрлі процестері оған құрғақ газ немесе сұйық электролиттер еместер ықпал етпегенде бақыланады.

Металдың химиялық коррозия жылдамдығы пленка түріндегі кристаллохимиялық процесс жылдамдығында, не болмаса металл мен реагентке пленка арқылы ықпал ететін екі құрылымды диффузияның кездесу жылдамдықтарында анықталады. Пленка қалыңдығы тәуелділігінің барлық түрінің уақытымен келесі теңдеуде анықталады, Эванс ұсынуымен:

_ (14.4)

мұндағы, _ – зақымдану дәрежесі жоғары бағаланатын пленка қалыңдығы; _ - диффузия коэффициенті; R₀ – пленка түріне химиялық реакцияның үзіліссіз жылдамдығы; c₀ – пленкаға іштей жақын реагентқа ықпал етуші концентрция; t – уақыт.

Эванс теңдеуді шығарарда, реагант (кислород) диффузиясынан өтті, егер металл ионының басты түрі оксисті пленка арқылы диффузиядан өтсе де теңдеу шығарылымы өзгеріске ұшырамайды.

Сурет 14.1. Зақымдану процесін сипаттайтын мерзімді

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.

Түрлі ескіру процестері үшін аналитикалық тәуелділікті іздеу өте көп зерттеуден соң көрінеді. Мысалы, шыныққан болат және басқа қорытпаларда мартенсивті құрылымның реттелуі экспоненциалды заңға бағынатыны айқындалды. _ – темірде көміртегінің қатты ерітіндісімен араласуда мартенсит қорытпасы айқындалады. Бұл диффузиялық құбылыс келесі диференциалды теңдеуден көрінеді

_ ехр (-_) (14.10)

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.

L (t)= _ (14.12)
мұндағы L – жарық ұзындығы; _ - сезіктенудің басы (кездейсоқ ұлғаю); _ - заң параметрі;

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.

Мысал келтіру арқылы ақпайтын полимерге (мысалы каучук) талдау жасауға болады. Бұл процесс аудағы кислородтың жайылуы мен полимердің нәзіктігіне түсуіне қатысты болады. Сондықтан зақымдану дәрежесін U=M түрінде бағалауға болады. Процесс төрт кезеңде болады: (14.2, а сурет)

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.









Заң бойынша оң жақтағы суретте көрсетілгендей _ ескіру жылдамдығының температурасының өзгеруі ықпал ете алады. Мұнда процесс жылдамдығы белгілі түрде жоғары өсетін _к критикалық температура белгісі рөл атқарады. _{ ор} –да процесс жүруі U(t) процесінің жылдамдық белгісіне _{ ор} табысады. Кейде жеке аумақта температура тербелмелілігінен жеделдету (_{ ор} –да) кейде баяулау (_{ ор} –да) ағу процесі өтеді.

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?

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.

Дәріс № 15. Электрлік жүйенің сенімділігі.

Дәріс жоспары:

1. Резисторлардың сенімділігі. Үлкен вольтты апараттардың және күштік трансформаторлардың жұмыс істеуін тоқтататын қиындықтар.

2. Сенімділікті ең тиімді өлшеу жолы.

1. Резисторлар – ең көп қолданылатын элементтер. Оның сенімділігі өте жоғары. Осы элементтерде ең көп кететіні жартылай өткізгіш. Статистикалық көрсетулер бойынша, резисторлардың жұмысын тоқтатуының 55 %-ын жартылай өткізгішке байланысты және 35-40 % өткізіліп отырған элементтердің күйіп кетуіне байланысты, осыдан 90-95 % резисторлардың жұмысы тоқтауы жартылай өткізгішке байланысты болады екен.

Конденсаторлар, резисторлар сияқты автоматикада көп тараған. Конденсаторлардың жұмысын тоқтататын диэлектриктегі және онашадағы тозулар. Конденсаторлардың жұмысын тоқтатуының 50 %-н құрайтын «қысқа тұйықталу».

Үлкен вольтты апараттардың және күштік трансформаторлардың жұмыс істеуін тоқтататын қиындықтар.

Электрлік сенімділіктің төмендеуі ол орамды материалдардың төмен дымқыл қорғағыш және диэлектриктердің тез ескіруіне қысым байланысты. Олар температура мен дымқылдықтың итермелеуінен болады. Трансформаторға ол тәуелділік температуралық коэфицентпен сипаттауы мүмкін және ол трансформатордың түрлеріне байланысты болады.

Жартылай өткізгішті аспаптардың ең көп жұмысын тоқтататын – диодтар, транзисторлар және тиристорлар. Жартылай өткізгішті приборлардың параметрлерінің өзгеруі негізінен диодтардың бейнелік типінің ұлғаюына және транзисторлар мен теристорлардағы коллекторлық өтпелігінде қайтымды тоқтардың жүргізе алмауында. Жартылай өткізгішті приборлардың аяқ астынан жұмысын тоқтатуы құрастырушының қателігінде және технологиялық дайындаудың бұзылуында. Жартылай өткізгішті приборлардың жұмыс істеуіне және схемаларға қарап, олардың 80 % уақыт өте бұзылуын көруге болады. Жиналған мәліметтер бойынша Жартылай өткізгішті аспаптардың жұмысын тоқтататын факторлар ескерілген. Олар түзетімді коэфициенттер және номограммалық таблицалар бойынша анық.
2. Сенімділікті ең тиімді өлшеу жолы төмендегідей.

1) қабыл алмау ұғымы қалыптасады. Сенімділікті есептеудің алдында ең басты жүйедегі жұмысты тоқтататын элементтерді ерекшелеп алу керек. Егерде жүйедегі қандай да бір элемент жұмысын тоқтатса, және осы элемент сонымен бірге жүйені де тоқтатса, онда жүйедегі қаралып отырған элемент сенімділігін есептеу схемасы бойынша анық.

2) сенімділікті есептеу схемасы құрылады. сенімділікті есептеу схемасы былай құрылады, яғни конструкцияның - өзінің сенімділік көрсеткіші, техникалық документтер және тағы басқа болу керек. сенімділікті есептеу схемасында есептейтін элементтердің жұмыс уақыты көрсетілген.

3) сенімділікті есептеудің тәсілі таңдалады. Сенімділікті есептеудің түріне байланысты есептейтін формулалар және осы формулалар арасындағы жүйелердің жұмысын тоқтататын интенсивтілігі анықталады. Олар сәйкесінше таблицалар мен номограммалар бойынша қаралады. Жүйедегі жұмыс тоқтатылуының интенсивтілігі тұрақты болмаса, барлық уақыт интервалдары болса, және онда тоқтатылатын интенсивтілігі қолданылады. Элементтердің жұмысын тоқтататын интенсивтілігі уақыт периодына.

4) жұмыс интенсивтілігі кестесі құрылады. Элементтердің сұлбаларын есептеулерін ескерумен.

5) 4 және олардың түзету коэфиценті қолданылатын жұмыс режимін сенімділікке есептеу.

6) сипаттамалық сенімділік саны есептелінеді. Есептеулер техникалық есептеу нәтижесі түрінде беріледі және олар мынадай түрде болуы керек. а) құрылымдық схема сенімділігі қысқа түсіндіру сөзімен. б) Жүйе жұмысының тоқтатылуының формулировкасымен түсіндіруімен. в) сенімділіктің көрсету санын анықтау формулалары. г) сенімділік кесте мен графикте көрсетілген сенімділік көрсетуін есептеу. д) бағалауды есеп-қисап дәлдіктері қабылданған математикалық үлгілердің негіздеуімен. е) тұжырымдар мен кепілдемелер.

7) қалыпқа келмейтін сақталған жүйелердің сенімділігі.

Қосымша элементтердің жүйе сұлбасына кіріспе шотының артынан сенімділіктің олардың жүйелердің сынауында жоғарылаулар кең тәсіл көп таралған, негізгі элементтермен паралельді жұмыс істей алады немесе қабыл алмаған элемент орынына іске қосылады. Сонымен сақтау жүйесі былай тужырымдалады, қайсыда қабыл алмау - негізгі элементтен кейін кабыл алуын токтатса ол сақтау жүйесі деп аталады.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары.

1. Резисторлар деген не? 2. Конденсаторлардың жұмысын тоқтатуының 50 %-н қандай тозу құрайды? 3. Үлкен вольтты аппараттардың және күштік трансформаторлардың жұмыс істеуін тоқтататын қандай қиындықтар жатады? 4. Жартылай өткізгішті аспаптардың ең көп жұмысын тоқтататын қандай бөлшектердің ескіруі? 5. Сенімділікті ең тиімді өлшеу жолы қандай? 6. Сақтау жүйесі қалай тужырымдалады?

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.
3 ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚТАР
Практикалық сабақ 1. Берілістердің тозуы.
Практикалық сабақтың мазмұны:

1. Тісті берілістердің тозуын оқып үйрену.

2. Буынтықты берілістердің тозуын оқып үйрену.

3. Шынжырлы берілістердің тозуын оқып үйрену.

Тамақ өндірісінде қолданатын берілістердің тозуымен танысу, бұл берілістердің тозу процесін зерттеу.

1. Эксплуатация процесі кезінде тісті дөңгелектерде қандай кемшіліктер бар?

2. Тісті берілістің тозуын анықтау әдістемесі қандай?

3. Тістердің тозу шамасын анықтау үшін қандай аспаптар қолданылады?

4. Қалыпты жалғану қандай жағдайларда сипаттайды?

5. Буынтықты берілісте ең бірінші қандай бөлшек тозады?

6. Шынжырдың және шынжырлы берілістердің жұлдызшалардың тозуының себептері қандай?

7. Машина жөндеу технологиялық процестің сұлбасы қандай?

1. Тісті берілістердің тозуы.

Тісті берілістің тозуын анықтау үшін оны бөлшектейді. Біліктен тісті дөңгелектерді шешу қажет емес. Бөлшектерді жуып, құрғақ болғанға дейін сүртеді. Тістердің төзу шамасын анықтау үшін: сыртқы бакылаудан және штангентісөлшегішпен өлшейді немесе штангенциркульмен тістің қалыңдығының азаюы бастапқы шеңберден 0,15 мм дейін қабылданады, ал жауапты берілістерге 0,55 мм модуль жатады.
2. Буынтықты берілістердің тозуы.
Буынтықты берілісте ең бірінші дөңгелектер тозады. Оны көбінесе ауыстырады. Үнемдеу жағдайда түсті металдан 2 құралған биметалды шестернялар жасалынады. Шестернялардың ступицалары шойыннан, ал венецтары қоладан жасайды. Биметалдардың шестерняларын венецтарын жөндегенде тістерді егейді, кертіктерді алады жаңа венецтарды компрестейді, тістерді кесіп тегістейді қалыпты жұмыста буынтықты берілістің жанасу нүктесі. Буынтықты дөңгелектің тісінде орналасады. Жөндеу зауыттарда тісті және буынтықты берілістердің бөлшектері арнайы стенттарда сыналады, жанғануының дұрыстығы және соғылуы бөлшектердің эталонмен салыстырады, мысалы ұршық эталонмен және инфотордың шестернясының эталонымен салыстырады.
3. Шынжырлы берілістердің тозуы.

Шынжырдың және шынжырлы берілістердің жұлдызшалардың төзуінің кесірі себеп ол жұлдызшалардың паралель өстерінің бұзылуы, біліктердегі өстерінің шығуы шынжырлардың тозуы немесе жонуы, берілістің жұмыс істеуі жоғары температурада болуы мысалы: сопаның майдан және тағы басқа шынжырлардың беруінің әлсіреуі тістердің бұзылауынан төзуінен болады. Сонымен қатар шынжырлардың созылып кетуі, жұлдызшалардың ұшып кетуі, берілістердің қатты шуланып, жұмыс істеу нәтижесінде шынжырлардың үзілуі. Шынжырлардың төзуі қадамдардың үлкеюінен сипатталынады және бастапқы шынжырлардың қадамдардың шамасымен білдіреді.

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

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

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

1. Машинаның нақты (факторлық) өнімділігін есептеу әдістемесі.

2. Машинаның теориялық өнімділігін есептеу әдістемесі.

3. Машинаның технологиялық өнімділігін есептеу әдістемесі.

Тамақ өндірісінде қолданатын машиналардың өнімділіктерін есептеу әдістемесімен танысу, бұл есептеу әдістемесін оқып үйрену.

1. Технологиялық машиналар қандай белгілерге байланысты жіктеледі?

2. Машинаның жұмысшы құралдары қалай жіктеледі?

3. Технологиялық машиналар қандай сыныптар мен топтарға бөлінеді?

4. Технологиялық машиналар атоматтандырылған дәрежелеріне қарай қалай жіктеледі?

5. Өнімділік дегеніміз не?

6. Өнімділіктің қандай түрлерін білесіз?

7. Машинаның пайдалану коэффициенті (теориялық өнімділігі) нені сипаттайды?

8. Машинаның нақты өнімділігін қалай көтеруге болады?
Әдістемелік нұсқау:

1. Машинаның нақты (факторлық) өнімділігін есептеу әдістемесі.

Егерде, τ_см - ауысымның ұзақтығы; τ_М - ауысым кезіндегі машинаның жұмыс істеу ұзақтығы; τ_п -кідіру ұзақтығы; п -жұмысшы циклдардың саныдарын белгілеп, жұмысшы циклдағы бір бұйымды берудегі машинаның нақты (факторлық) өнімділігі П^Н анықтасақ:

, (2.1)

мұндағы τ_р - жұмыс циклдағыуақыт; τ_отн -кідіріс кезіндегі салыстырмалы уақыт.

Нақты өнімділік пен теориялық өнімділіктің айырмашылықтарын машинаның қолдану (теориялық өнімділік) коэффициенті деп аталады.

η^/ машинаның жұмыс істеу кезіндегі уақытты жоғалтудың салыстырмалы мөлшерімен сипатталады және машинаның рационалды эксплуатациялық көрсеткіші болып табылады.

Технологиялық өнімділікті өнімді үздіксіз өңдеу кезінде өнімнің машинада болған уақыты деп қарастыруға болады.

Теориялық өнімділік машинаның сыныптарына, жұмыс құралдарының жылдамдығы мен жеке операцияларды біріктірудің дәрежесіне және өңделетін объектінің геометриялық параметрлеріне тәуелді.

Кез келген машинаның өнімділігі:

мұндағы Е - өнімнің сиымдылығы (өңделетін объектінің немесе материалдың бір сәтте машинада болған мөлшері);

τ_Т – технологиялық циклдің уақыты.

Машинадағы өнімнің сиымдылығы берілген объектінің даналық өндірілуі, бір ағында параллельді өтетін ағындардың сандарындағы j объектілердің сандарына Z байланысты анықталады:

E=jZ/τ_Т=j/τ_p=( 1/ τ_p)_j=1. (2.6)

Ағынды машиналарда технологиялық циклдің уақыты мен сиымдылық келесі қатынастар арқылы анықталады:

τ_Т =L/υ_ср; Е=AL, (2.7)
Осының негізінде машина өнімділігі келесі қатынаспен табылады:
П^т =Аυ_ср=Е/L=Е/(τ_Тυ_ср), (2.8)
мұндағы L – машинадағы өнімнің жүріп өткен жолы; υ_ср – машинадағы өнімнің орташа қозғалыс жылдамдығы; А – пропорциональдық коэффициент.
Ұсынылатын әдебиеттер:
1. А.Е. Проников. Надежность машин,-М.: Машиностроение,1978.

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

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

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

1. Тамақ өнеркәсібінің аппараттар мен машиналар туралы жалпы түсінік.

2. Жабдықты құрастыру кезіндегі есепке жататын өзара байланыстар.
Сабақтың мақсаты:

Тамақ өндірісінде қолданатын берілістердің тозуымен танысу, бұл берілістердің тозу процесін зерттеу.

1. Аппараттарда қандай процестері жүреді?

2. Машиналарда негізінен қандай технологиялық процестер жүреді?

3. Құрастыру қандай шешім қабылдаумен байланысты?

4. Оптимизациялау облысында қандай негізгі талаптарды белгілеп қоюға болады?

5. Өзара байланысты І–ІІ түсіндіріп берініз?

6. Өзара байланыс І-ІІІ неге байланысты?
Әдістемелік нұсқау:

1. Тамақ өнеркәсібінің аппараттар мен машиналар туралы жалпы түсінік.

Тамақ өндірістерінің машиналары және аппараттары көбінесе химиялық және аралас салалар өнеркәсіптерінің жабдықтарына ұқсас. Техникалық даму барысында тамақ өндірістерінің жеке машиналары мен аппараттарын басқа өнеркәсіптерде (­мысалы, сүт өнеркәсіптерінде кеңінен қолданылатын сүттен қаймақты бөлуге арналған сұйықты сепараторлар тамақтық, химиялық және басқа да өнеркәсіп өндірістерінде кеңінен қолданылды). Қант өнеркәсіптерінде кеңінен белгілі центрифугалар ­ химиялық өнеркәсіптерде қолданылады. Химиялық өнеркәсіпте тиімді жұмыс істейтін пластинкалы жылуалмастырғыштар­ сүт өнеркәсібінде қолданылады.
2. Машинаның теориялық өнімділігін есептеу әдістемесі.

Бөлшектің негізгі құрастыруында, есепке жататын өзара байланыстар болады.

Өзара байланыс І–ІІ. Еңбек шығындары және құралдарды құрастыру кезінде, техникалық қызмет етуде мен жөндеуде тұтастықтың жоғарылауы құрастырма бірліктерді тұтастық талаптарының орындалуымен байланысты.

Өзара байланыс І-ІІІ. Техникалық қызмет ету мен жөндеуде құрастырма бірліктердің еңбек шығындарының азаюы және компоновкаға арналған құралдардың жүктеу режиміне сәйкес бөлшекті таңдаумен байланысты.

Өзара байланыс І-IV. Жоғары төзімділікті материалдардан жасалынған, аз габаритті бөлшектерді қолдана отырып, құрастырма бірліктердің тұтастық талаптарын қанағаттандыру.

Өзара байланыс І-V. Бөлшекке зақым келуін азайту және бөлшек шыдамдылығын арттыруға арналған тиеу циклдарының санын қысқарту.

Өзара байланыс II-IV. Бөлшектің қауіпті қимасының жеткілікті өлшемдерін қамтамасыз етуі; бұл кезде қосылысқа кіретін бөлшек құрылымына емес, қосылыс құрылымына ерекше назар аудару ­керек.

Өзара байланыс II-V. Техникалық қызмет ету мен жөндеу кезінде шыдамдылықты жоғарылату, құралдар мен еңбек шығындарын төмендету. Бөлшек шыдамдылығының жоғарылауымен зақым келетін бет кедір-бұдырлықтарын азайтуға болады.

Өзара байланыс III-IV. Жүктеулерді ескере отырып, статикалық беріктілікті жоғарылату.

Өзара байланыс III-V. Бұл байланыс бір бағытта болады, бөлшектердің шыдамдылығы эксплуатация шарттарына байланысты сыртқы тиеулермен анықталады .

Өзара байланыс ІV-V. Пайдалану шарттарындағы қажетті беріктілік пен шыдамдылықты қамтамасыз ететін пайдалану шарттары мен оларды шешу жолдарын іздеу.

Өзара байланыс VІ-VIII. Бөлшек түрінің талаптарын қамтамасыз ету, құрастырма бірліктердің беріктілік есебімен, құралдарды дайындау, ең аз еңбек шығындарын прогрессивті әдістермен өңдеу.

Өзара байланыс VІІ-Х. Дайындау мен жөндеуге минималды еңбек және ақшалай шығындарды қамтамасыз ету үшін материал таңдау­. Бөлшек массасының төмендеуі, аз тығыздықты және беріктілік сипаттамасы бар материалдарды қолдануды талап етеді .

Өзара байланыс VІІ-ХII. Беттің кедір-бұдырлығының минималды параметрлерін қамтамасыз ету кезінде қызметтік тәртіптегі материалды таңдау.

Өзара байланыс VІІI-XI. ­ Құрастырма бірліктегі бөлшектің орналасуын базалау арқылы қамтамасыз ету.

Өзара байланыс ІХ-X. Тұтастықты ескере отырып, бөлшек өлшемдерін анықтау үшін құрастырма бірліктерді беріктікке есептеу және тұтастық шешімдерін таңдауды жүргізу.

Өзара байланыс ХI-XII. Беттердің кедір-бұдырлығына байланысты бөлшектің тағайындалуын анықтау, оның дәлдік класына және өңдеу әдісіне тәуелді болады.
Ұсынылатын әдебиеттер:
1. А.Е. Проников. Надежность машин,-М.: Машиностроение,1978.

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

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

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

1. Тамақ өндірісінде қолданатын материалдарды қысқарту әдістері.

2. Құрылма қатаңдығы.
Сабақтың мақсаты:

Тамақ өндірісінде қолданатын материалдарды қысқарту әдістерімен танысу, құрылма қатаңдығын зерттеу.

1. Құрылма қатаңдығын қандай факторлар анықтайды?

2. Әр түрлі материалдардан жасалған бөлшектер массасын, беріктігін және қатаңдығын салыстыру кезінде қандай жағдай қарастырылады?

3. Қатаңдықтың салыстырмалы коэффициентін қалай анықтауға болады?

4. Қатаңдық қорын қалай анықтауға болады?

5. Бөлшек массасын қандай формуламен анықтауға болады?

6. Қатаңдықты арттырудың құрамалық қандай тәсілдері бар?
Әдістемелік нұсқау:

1. Тамақ өндірісінде қолданатын материалдарды қысқарту әдістері.

Құрылмалық болаттар үшін көбінесе жетілдіріледі (улучшение) (сорбитте жоғарғы босаңдатумен шынықтыру) – ол болаттың беріктігін, тұтқырлығын, пластикалық қасиетін жақсартады.

Гук заңы бойынша сығылу-созылу:

мұндағы F-сырық қимасы, мм³; l-күштің қозғалысына бағыттас сырықтың ұзындығы.

Шыдамдылық коэффициенті:

, (4.2)

Айналдыру үшін:

мұндағы I_р – сырықтың қимасының полярлы моментінің инерциясы.

Иілу үшін:

, (4.4)

мұндағы а - жүктелу жағдайына қатысты коэффициент.

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

3. Харламов С.В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. – Л.: Агропромиздат. Ленинградское отд-ние, 1991. – 256 с.
Практикалық сабақ 5. Металсиымдылық, тораптар мен бөлшектердің құрылмаларын жасауды жеңілдету.
Практикалық сабақтың мазмұны:

1. Металсиымдылық және оның түрлері.

2. Металсиымдылықты азайтудың негізгі бағыттары.

3. Материалды пайдалану коэффициентін көтеру.

Тамақ өндірісінде қолданатын материалдардың металсиымдылық және оның түрлерімен танысу, металсиымдылықты азайтудың негізгі бағыттарын зерттеу.

1. Металсиымдылық қандай түрге бөлінеді?

2. Құрылымдық металсиымдылық деген не?

3. Өзіндік металсиымдылық деген не?

4. Металсиымдылықты азайтудың негізгі бағыттары қандай?

5. Массаны азайту жолдарын айтыныз?

6. Материалды пайдалану коэффициентін көтеру әдістері қандай?
Әдістемелік нұсқау:

1. Металсиымдылық және оның түрлері.

Металсиымдылық құрылымдық және өзіндік болып бөлінеді.

Құрылымдық металсиымдылық - таңдап алынған материал номенклатурасын тиімді пайдалануды; қымбат және табылмайтын материалдарды қолданбау мүмкіндігін; стандартты профилдерді пайдалануды т.б. зерттейді.

Өзіндік металсиымдылық – көлемнің машинаның негізгі өлшемдеріне (қуат, өнімділік т.б.) қатынасын зерттейді.

, (5.1)
Өзіндік металсиымдылық (яғни техника-экномикалық сипаттама бірлігіне қатысты) қуаттылығы және өнімділігі әртүрлі, бірақ бірдей жағдайда пайдаланатын машиналарды салыстыру үшін қажет.
2. Металсиымдылықты азайтудың негізгі бағыттары.

Металсиымдылықты азайтудың негізгі бағыттары мынадай:

1) Салмақты (массаны) азайту;

2) Материалды пайдалану коэффициентін көбейту (машинаның негізгі өлшемінің салмағына қатысты);

3) Тораптар мен бөлшектердің унификациясы;

4) Қатаңдықтың артық мөлшерін азайту, метал материалдарды метал емес түрімен алмастыру, берік материалдарды қолдану арқылы құрастыру сұлбаларының тимділігін арттыру.

Материалды пайдалану коэффициентін көтеру жолдары мынадай:

• 
  соғылма бөлшектерді құйма бөлшектермен ауыстыру;
  
• 
  ыстық және суық қалыптаумен дайындау;
  
• 
  стандарттық және арнайы жеңілдетілген профилді қолдану.
  

Ұсынылатын әдебиеттер:

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

3. Харламов С.В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. – Л.: Агропромиздат. Ленинградское отд-ние, 1991. – 256 с.
Практикалық сабақ 6. Құрылма қатаңдығын анықтайтын факторлар.
Практикалық сабақтың мазмұны:

1. Құрылма қатаңдығын анықтайтын факторлар.

2. Қатаңдықтың өзіндік көрсеткіштері.

3. Қатаңдықты арттырудың құрамалық тәсілдері.

Тамақ өндірісінде қолданатын құрылма қатаңдығын анықтайтын факторлар танысу, қатаңдықты арттырудың құрамалық тәсілдерін зерттеу.

1. Құрылма қатаңдығын қандай факторлар анықтайды?

2. Әр түрлі материалдардан жасалған бөлшектер массасын, беріктігін және қатаңдығын салыстыру кезінде қандай жағдай қарастырылады?

3. Қатаңдықтың салыстырмалы коэффициентін қалай анықтауға болады?

4. Қатаңдық қорын қалай анықтауға болады?

5. Бөлшек массасын қандай формуламен анықтауға болады?

6. Қатаңдықты арттырудың құрамалық қандай тәсілдері бар?
Әдістемелік нұсқау:

1. Қатаңдықтың өзіндік көрсеткіштері.

Құрылма қатаңдығын келесі факторлар анықтайды:

- материалдың серпімділік модулі (созылу-сығылу кезіндегі қарапайым серпімділік модулі−Е; айналу, иілу кезіндегі модуль−G).

- кесіндінің геометриялық сипататтамалары (F кесіндісінің ығысу, созылу-сығылу кезінде; I−иілу кезіндегі инерция моменті; I_р−айналу кезіндегі).

- деформацияланатын дененің сызықтық өлшемі (L);

- ауырлық және тірек түрлері ( коэффициенті).
2. Қатаңдықтың өзіндік көрсеткіштері.

Әр түрлі материалдардан жасалған бөлшектер массасын, беріктігін және қатаңдығын салыстыру кезінде төрт түрллі жағдай қарастырылады:

- Конфигурациялары бірдей бөлшектер (бірдей салмақ кезінде кернеуі де бірдей, ).

- Қатаңдығы бірдей бөлшектер

- Беріктігі бірдей бөлшектер .

- Массасы бірдей бөлшектер.

Қатаңдықты арттырудың құрамалық тәсілдері төмендегідей:

- Иілуді барлық шарттар арқылы жою, сығылу немесе созылу арқылы оны ауыстыру.

- Иілетін бөлшектер үшін – мақсатқа сәйкес тіректер қою және қатаңдық бойынша әртүрлі тиімсіз салмақтарды жою.

- Рационалды, бірақ массаны біртіндеп өсіру арқылы кесіндінің инерция моментін арттыру.

- Сығылуға жұмыс істейтін қабырғаларды рационалды күшейту.

- Бір кесіндіден екіншіге өту және тығындау аудандарын күшейту.

- Диагоналды және тура байланыстарды енгізу арқылы деформацияны тоқтату.

- Қатаңдыққа аралас бөлшектерді пайдалану .

- Қорапты бөлшектер үшін әртүрлі сфералық, жұмыртқа тәріздес және т.б. формаларды пайдалану.

- Диск түріндегі бөлшектер үшін конусты, сфералық формаларды, гофрлеуді пайдалану.

- Плитка түріндегі бөлшектер үшін берік қорапты, екі денелі, ұяшықты және ұялы құрылмаларды қолдану.

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

3. Харламов С.В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. – Л.: Агропромиздат. Ленинградское отд-ние, 1991. – 256 с.
Практикалық сабақ 7. Ескіру процестерін зерттеу.
Практикалық сабақтың мазмұны:

1. Сыртқы белгілерінің пайда болуы бойынша ескіру процесінің классификациясы.

2. Бөлшек материалдарының бүліну процесі.

3. Сыртқы қабатқа әсер етуден болатын ескіру процестері.

Сыртқы белгілерінің пайда болуы бойынша ескіру процесімен танысу, бөлшек материалдарының бүліну және сыртқы қабатқа әсер етуден болатын ескіру процестерін зерттеу.

1. Ескіру процесі машина бөлшектерінің материалында болатын әр түрлі күрделі құбылыстармен сипатталатындықтан, олардың классификациясы қандай?

2. Ескірудің қайтымсыз процестерін сұрыптағанда, сонымен қатар осы берілген процесте көрінетін сол ауданын не істеу керек?

3. Ескіру процесінің ең қатерлі болып табылатын көрсеткіші қандай қасиеттерін өзгертеді?

4. Сыртқы қабатының материалының жоғалуына байланысты қандай құбылыстар болуы мүмкін?

5. Сыртқы қабаттарға басқа материалдың қосылуына байланысты, сыртқы қабаттарда адсорбция, адгезация, нагар және басқа да сол сияқты процестер де өтуі мүмкін?

6. Бөлшек материалдарының бұзылуын болдырмайтын қандай кернеулердің салдарынан және шаршау бұзылуына әкелетін қандай кернеу салдарынан болуы мүмкін?

7. Уақытпен өзгеретін және жоғары температурада жұмыс істейтін бөлшектердің пластикалық деформациясы не деп аталады?

1. Сыртқы белгілерінің пайда болуы бойынша ескіру процесінің классификациясы.

Ескіру процесі машина бөлшектерінің материалында болатын әр түрлі күрделі құбылыстармен сипатталатындықтан, олардың классификациясын, тозу процесі нәтижесінде пайда болған ішкі көріністерге байланысты жөнді өткізу.

Процестің сыртқы көріністері бойынша, яғни бөлшектердің деформациясы, тозуы, қасиеттерінің өзгеруі және басқа көрсеткіштерінің өгеруі бойынша бөлшек материалының қаншалықты бүлінгенін жоруға және бұйымның шекті жағдайына жақындығын бағалауға болады.

Ескірудің қайтымсыз процестерін сұрыптағанда, сонымен қатар осы берілген процесте көрінетін сол ауданын анықтау керек, яғни бөлшек материалының барлық көлемін қозғайды ма, сыртқы қабаттарында ғана белгі береді.

Ескіру процесінің ең қатерлі болып табылатын көрсеткіші, бөлшек денесіне бүліну қаупін төндіреді, материалдың өлшемдері мен қасиетттерін өзгертеді – пластикалық, электроөткізгіштік, магниттік және тағы басқа қасиеттері.

Көбінесе ескіру процесі сыртқы қабаттарда өтеді. Сонымен қатар бөлшекке ішкі ортаның температуралық, химиялық, механикалық және басқа да факторлары әсер етуі мүмкін. Нәтижесінде сыртқы қабатының материалының жоғалуына байланысты, әр түрлі құбылыстар болуы мүмкін, коррозия, кавитация және тағы басқа процестер.

Сыртқы қабаттарға басқа материалдың қосылуына байланысты, сыртқы қабаттарда адсорбция, адгезация, нагар және басқа да сол сияқты процестер де өтуі мүмкін.

Бөлшек материалдарының бұзылуы жол бермеуге тиіс бұзылу түрлеріне жатады. Бұл бөлшектің бұзылуы көшкін түрінде және өте үлкен жылдамдықпен өтуіне байланысты. Сондықтан, жүктемеге байланысты есептеулер бұзылу жылдамдығын емес, оны болдырмайтын процесті бағалайды.

Бөлшек материалдарының бұзылуын болдырмайтын статистикалық және динамикалық кернеулердің салдарынан және шаршау бұзылуына әкелетін ауыспалы кернеу салдарынан болуы мүмкін.

Бірінші жағдайда, рұқсат етілетін жағдайдағы сыртқы жүктемелер бөлшектің қолданыста болу ұзақтылығымен байланысты емес болғандықтан, оқыс ауытқушылықтар орын алады. Шаршау бұзылуына біртіндеп ауытқулар жатады, өйткені, жұмыс кезінде бөлшек материялының қасиеті өзгереді де, қолдану уақыты (жүктеу циклының саны) бөлшектің шаршау бұзылуына әкеп соғуы мүмкін.

Машиналар үшін көбінесе екі қабатқа әсер етуден болатын ескіру процессі тән. Бұл жағдайларды қабат бетінің ескіруі пайда болады. Бағыттайтын элементтер (үштіректер, сырғанайтын бағыттағыштар), тежегіш пен фрикционды муфталардың қажалатын қабаты, тісті, бұрамалы, шынжырлы және т.б. берілістер, піспекті сақиналар мен цилиндрлер, жұдырықшалы және кулисті механизмдер, шарнирлер, өстер және т.б. машина бөлшектері тозады.

Механизмдерді ашу мен тозудың физикалық сипатына көптеген жұмыстар арналған.

Тозуға қабаттың қажалуы ғана емес, үйкелу күші әсер ететін майысу және қысым кезінде жұқарған қабаттың шаршауы да жатады. Тозудың негзгі түрі қабаттың әсерге түсуі мен қозғалуына байланысты.
Ұсынылатын әдебиеттер:
1. А.Е. Проников. Надежность машин,-М.: Машиностроение,1978.

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

3. Харламов С.В. Практикум по расчету и конструированию машин и аппаратов пищевых производств. – Л.: Агропромиздат. Ленинградское отд-ние, 1991. – 256 с.
Практикалық сабақ 8. Ескіру процесінің типтік заңдылықтарын оқып үйрену.
Практикалық сабақтың мазмұны:

1. Ескіру процесі заңдылығы уақытының жіктелуі.

2. Зақымдану процесін көрсететін тәуелділік.

3. Көпсатылы процесс.

Тамақ өндірісінде қолданатын құрылма қатаңдығын анықтайтын факторлар танысу, қатаңдықты арттырудың құрамалық тәсілдерін зерттеу.

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?
Әдістемелік нұсқау:

1. Ескіру процесі заңдылығы уақытының жіктелуі.

Процестегі ағу жылдамдығының бағасы бөлшектің зақымдалу кезінде _ шешім қабылдауда сенімді тапсырмалардың қажетті кезені анықталады. γ(t) уақыт мінездемесін еске алып, зақымдалу дәрежесін анықтауға болады.

U(t)_

Яғни, ол өз кезінде бұйымның шығу параметрі мен қай уақытта өзгеріске ұшырайтынын анықтай алатын уақыт функциясы сияқты болады. Ескіру арқылы зақымдалуға қаншалықты назар аударылмайтын процесс ретінде қарасақ, онда байланыстылық біркелкі кемімейтін функцияның ережесі болып табылады. Зақымдалу дәрежесі қандай да бір физика-химиялық фактордың, материалдың қаттылығы, беріктігі, химиялық құрамы, құрылымы сияқты бағалық қасиеттерінің өзгерістерін сипаттаса, онда ақырында бұл оқиғаға кезігуіміз мүмкін.

Мұндай жағдайда зақымдалу көлемі U өсуі мүмкін, ал осы процестің жылдамдығы белгісін өзгертеді.

Зақымдану процесін көрсететін тәуелділік реттерін мысалы түрінде қарастырып процестің жылдамдығында көрінетін себептерді талдаймыз.

Көбінесе тозудың тууының көп түрі үшін сызықтық тәуелділік U=Rt тараған. Егер процесс интенсивті түрде өтсе, оған фактор қатарлары әсер етеді, сызықтық тәуелділік жақындау жылдамдығын сақтайды. 40Х болатты өңдегенде Т15К6 қатты қорытпадан металлкескіш ойма тозығын алуға болады. Мұнда зақымдану дәрежесі U тозықтың h артқы шегінен фаска ұзындығы бағаланады.

Зақымданудың әртүрлі процестері оған құрғақ газ немесе сұйық электролиттер еместер ықпал етпегенде бақыланады.

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.

Мысал келтіру арқылы ақпайтын полимерге (мысалы каучук) талдау жасауға болады. Бұл процесс аудағы кислородтың жайылуы мен полимердің нәзіктігіне түсуіне қатысты болады.

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

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