0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Конструкционные и технические данные

Конструктивные особенности и технические характеристики

Конструирование термоэлектрической батареи

При конструировании термоэлектрических батарей решаются следующие вопросы; выбор материалов, конфигурации и геометри­ческих размеров (сечения и высоты) термоэлементов, распределение термоэлементов батареи по поверхности охлаждения, выбор материа­лов и кон­струирование элементов коммутации термоба­тареи, элек­тро- и теплоизоляции. Конструк­тивное решение этих вопросов зави­сит от назначения холодиль­ника, формы и объема его хо­лодильной камеры, условий эксплуатации и экономичности.

Форма и размеры термоэлементов определяются выбранными материалами, геометрией по­верхности ох­лаждения и условиями теплопередачи. Так, для холодильника с камерой охлаж­дения в виде развитого в вы­соту цилиндра (термоса) с теплоотводящей поверх­ностью при небольших размерах может быть выбрана по­верхность цилиндра и тогда форма термоэлемен­тов должна быть кольцеобраз­ной. Однако это усложняет технологию производства термо­элементов, потому такие схемы термоэлектрических батарей широкого применения не по­лучили. Из этих соображений малые термоэлектрические холодиль­ники с цилиндрической камерой в высоту не развиваются, и отношение диаметра к высоте у них нахо­дится в преде­лах 0,7. 1,0. Это позволяет использовать пло­скую термоэлектрическую батарею, состоя­щую из унифицирован­ных термоэлементов прямоугольного сечения. Очевидно, что такая термобатарея мо­жет быть установлена как на дне цилиндрической камеры, так и в ее крышке.

Несмотря на то, что оптимальное соотношение сечений ветвей термоэлемента (т) отлично от единицы, на практике с целью упро­щения конструкции сечения ветвей принимают равными обычно квадратными, с размерами, выбранными в зави­симости от требуе­мой поверхности охлаждения. Высоту тер­моэле­ментов (минимальную) ограничивают только условиями естественной передачи тепла от горячих спаев к холодным. Из этих условий вы­сота термоэлементов обычно не превышает 5 мм.

Оптимальное распределение (рассредоточение) термоэлементов батареи по поверхности охлаждения определяется из условий обе­спечения наилучшего теплообмена холодных и горячих спаев с наружными теплопереходами (радиаторами) и снижения вредных перепадов температур между спаями. Степень рассредоточения тер­моэлементов характеризуется плотностью упаковки, которая опре­деляется отношением суммарной площади всех сечений термоэлементов­ к теплопередающей поверхности термобатареи. Снижение плотности упаковки (рассредоточение) термоэлементов способствует также сокращению расхода полупроводниковых материалов. Из­вестно, что с уменьшением расстояния между коммутационными пластинами термобатареи возрастает переход тепла от горячих спаев к холодным через сечения термоэлементов и промежутки между ними. Это обстоятельство препятствует рассредоточению термоэле­ментов и снижению расхода полупроводниковых материалов. Для снижения вредного перехода тепла расстояние между коммутацион­ными пластинами быть увеличено за счет применения фигур­ных коммутирующих пластин, изготовляемых из тепло- и электро­проводных материалов (меди, алюминия и пр.). Такая конструкция термоэлектрической батареи (рис. 44) позволяет снизить высоту термоэлементов до 2 мм, а также повысить эффективность термобатареи без усложнения конструкции холодильника. Как показали исследования опытных образцов бытовых холодильников (V = 5 — 7 дм 3 ), оптимальная плотность упаковки термоэлементов при воздушном зазоре между термоэлементами и естественной конвекции находится в пределах 0,15—0,17. При этом удается в максимальной степени упростить конструкцию холодильника, не применяя прину­дительной циркуляции воздуха у горячих спаев. Для холодильников большей емкости оптимальная плотность упаковки может быть другой. Соединение термоэлементов с коммутирующими пластинами осу­ществляется мягкой пайкой, При этом ветви термоэлементов пред­варительно залуживают специальным легкоплавким коммутационным припоем, содержащим сплавы полупроводниковых материалов . В термобатареях, рабо­тающих в различных режимах (охлаждения и нагрева) при значительных перепадах темпера­тур, с целью снижения возможных температурных напряжений между термоэлементом и коммути­рующей пластиной раз­мещается свинцовый демпфер. С этой же целью коммутирующие пластины кон­струируют так, чтобы они не препятствовали температурным деформациям.

При этом возможно применение тонких, гибких коммутирующих пластин или пластин с вырезами в про­межутках между термоэле­ментами.

Электроизоляция коммутирующих пластин термобатареи от теплопереходов осуществляется обычно по­крытием наружных поверх­ностей анодной электроизоляционной пленкой из окиси алю­миния и др. Для обеспечения лучшего перехода тепла поверхности элек­троизоляции смазываются специальной теплопро­водной пастой.

Теплоизоляцией в промежутках между термоэлементами батареи обычно является воздух, запол­няющий все свободные зазоры. Однако вполне возможно применение искусственных пластичных теп­лоизо­ляционных материалов, которые должны быть и электроизоляцион­ными. Такие изоляционные материалы использу­ются в основном в случае большой плотности упаковки термоэлементов в батарее.

Системы отвода тепла

Поскольку эффективность термоэлектрического охлаждения с по­нижением перепада температур холод­ных и горячих спаев термо­батареи повышается, то рациональному конструированию систем отвода тепла от спаев при проектировании бытовых термоэлектриче­ских холодильников уделяют зна­чительное внима­ние.

Для того чтобы повысить температуру холодных спаев, необхо­димо обеспечить эффективный под­вод те­пла к ним со стороны холо­дильной камеры. С этой целью холодильные камеры термоэлектрических холодильников обычно проектируют из металлических тепло­проводных листовых материалов (алюминиевых сплавов и др.), Одна из стенок такой камеры плотно соединяется с термоэлектриче­ской батареей непосредственно или через теплопереходный блок. При этом свободные (от термоба­тареи) стенки холодильной камеры исполняют роль радиаторных пластин (ребер). Интенсивность пере­дачи тепла холод­ным спаям может быть существенно повышена принудительной циркуляцией воздуха холодильной ка­меры. При этом холодильная камера может изготовляться из недорогих пла­сти­ческих материалов. Однако принудительная система подвода тепла к холодным спаям может быть экономически оправдана только в холодильниках значительной емкости.

Для понижения температуры горячих спаев термобатареи конструи­руют специальную систему эф­фектив­ного отвода тепла, стоимость которой должна быть оправдана соответствующим повышением экономичности холодильника.

Системы отвода тепла от горячих спаев можно разделить на две группы: 1) системы воздушного охла­ждения и 2) системы с применением промежуточного теплоно­сителя.

Системы охлаждения первой группы изготавливают в виде радиаторов, охлаж­даемых потоком наружного воздуха. Для повышения интенсивности охлаждения скорость потока ох­ла­ждаемого воздуха увеличивают с помощью вентиляторов. В холодильниках объемом (до 10 дм 3 ) применяют специальные воздуховоды; в холодильниках объемом более 10 дм 3 — венти­ляторы. Следует иметь в виду, что понятия «малой» и «большой» емкости для термоэлектрических хо­лодиль­ников относительны, и пока они не могут соизмеряться с холодиль­ни­ками компрессионного или аб­сорбционного типа.

Системы воздушного охлаждения горячих спаев применяются в холодильниках, у которых допус­тимый перепад температур горя­чих и холодных спаев не превышает 30° С.

Системы охлаждения с промежуточным теплоносителем конструи­руются тогда, когда перепад температур горячих и холодных спаев превы­шает 30° С. В качестве промежуточного теплоносителя обычно ис­пользуют воду. При водяном охлаждении раз­ность температур горячих спаев термобатареи и охлаждающей воды составляет при­мерно 5—8° С, тогда как при воздушном охлаждении разность тем­ператур горячих спаев и наружного воздуха составляет 12—15° С.

Циркуляция промежуточного теплоносителя может быть есте­ственной и принудительной. Принудительная циркуляция с помощью насосов усложняет конструкцию системы, поэтому более широкое применение получила система с естественной циркуляцией тепло­носителя за счет разности удельных весов холодной и нагретой спаями жидкости.

В качестве промежуточного теплоносителя может быть исполь­зован хладагент компрессион­ного или абсорбционного агрегата в комбинированных холодильниках, где термоэлектрическая батарея обычно предназначается для охлаждения морозильного отделения. Горячие спаи термобата­реи охлаждаются хла­дагентом, выходящим из испарителя. В этом случае перепад темпе­ратур горя­чих и холодных спаев термобатареи может не превышать 10 °С и термоэлектриче­ская батарея будет работать в режиме максималь­ной экономичности. Холодильный коэффициент такой термобатареи может превышать хо­лодильный коэффициент компрессион­ного холодильного агрегата. Термоэлектрическая батарея может быть использована как источник тепла авто­матического оттаивания испарителя при выключенном холодильном агрегате. Такие комбинирован­ные холодильники расширяют область приме­нения термоэлектрического охлаждения в быту.

Системы электропитания и терморегулирования

Термоэлектрическая батарея может эффективно работать при питании ее только по­стоян­ным током соответствующих параметров. Следовательно, для получения постоянного тока от однофазной сети переменного тока в конструкции термоэлектриче­ского холодильника должно быть предусмотрено спе­циальное вы­прямительное устройство.

В выпрямителях термоэлектрических бытовых холодильников наибольшее применение получили полу­проводниковые вентили в виде германиевых и кремниевых диодов, которые имеют большую надеж­ность и долговечность, малые габариты и вес и являются при этом экономичными. Выпрямительные свойства вентилей, как известно, характе­ризуются коэффициентом выпрямления, предста­вляющим отношение прямого тока к обратному.

Выбор схемы выпрямительного устройства обу­славливается допустимой пульсацией по­стоянного тока. Качество выпрямительной схемы оценивается коэффициен­том пульса­ций, представляющим отношение максимальной ампли­туды выпрямленного напряжения к ее среднему значению. Для питания термоэлектрических батарей необходимо иметь схему, обеспечивающую наименьшее значение коэффициента пуль­сации. Поэтому в выпрямительных уст­ройствах термоэлектриче­ских холодильников применяют двухполупериодную схему с использо­ванием сглаживающих фильтров.

Двухполупериодная схема выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформа­тора и применением сглаживающих фильтров приведена на рис. 45. Благодаря наличию двух венти­лей ток через термобатарею проходит каждый полупериод. В тот полупериод, когда переменный ток во вторичной обмотке трансформатора идет в направлении от точки А к точке О, выпрямленный ток к тер­мобатарее поступает от первого вентиля. Через второй вентиль ток проходить не может, так как потенциал его анода оказывается отрицательным по отношению к катоду. В следующий полупериод, когда переменный ток идет в на­правле­нии от точки Б к точке О, выпрямленный ток к термобатарее поступает от второго вентиля, а обратное напряжение возникает в первом вентиле. Коэффициент пульсации этого токаимеет еще значительную величину, равную примерно 0,7. Для снижения коэффициента пульсации обычно используют смешанные сглаживающие фильтры, состоящие из индуктивных и емкостных фильтров.

В наиболее распространен­ном Г- образном сглаживающем фильтре (рис. 45) индуктив­ный фильтр (дроссель) сглажи­вает диаграмму выпрямленного тока за счет изменения формы и длительности импульсов тока, а емкостный фильтр (конденса­тор) — за счет разрядки конденса­

тора на термобатарею в пери­оды между максимальными ампли­тудами пульсирующего тока.

Читать еще:  Сообщений из 56

Трансформатор схемы выпрямителя тока рассчитывают, исходя из получения оптимального на­пряже­ния на термоэлектрической батарее,

При этом сначала выбирают режим работы термобатареи во времени (непрерывный или циклич­ный). Так как время выхода термоэлектрических холодильников в стационарный температурный режим до­вольно значительно (1—5 ч), то с целью снижения расхода электроэнергии может быть выбран режим только неполной циклич­ности, как в абсорбционных холодильниках. В таком случае первич­ная обмотка трансфор­матора разделяется на две секции, Одна секция может быть рассчитана на питание термобатареи оптималь­ным напряжением, обеспечивающим работу в режиме максимальной холодо­производительности, а две секции — на работу в режиме максимальной экономичности. Режим макси­мальной холодопроизводительности включается автоматически, когда температура в ка­мере холо­дильника становится выше заданной терморе­гулятором. Автоматическое переключение на режим мак­симальной экономич­ности должно происходить в моменты достижения требуемой температуры охлаж­дения камеры.

Для питания малых термоэлектрических холодильников в ста­ционарных условиях мо­гут быть использованы упрощен­ные выпрямители, собранные по однополупериодной схеме. Автомобильные термоэлектрические холодильники питаются от аккумуляторов постоянного тока 6, 12, 24 В.

Система поддержания заданных температур в охлаждаемом объеме может быть автоматической и ручной. В последнем случае требуемая температура охлаждения уста­навливается ручным переключением мощности питания термоба­тареи. При этом может быть преду­смотрена возмож­ность переклю­чения холодильника с режима охлаждения на режим нагрева путем из­менения направления, протекающего через термобатарею тока.

Автоматическая система терморегулирования применяется при цикличной работе холодильника и со­стоит из терморегулятора, обеспечивающего включение и выключение одной из секций первич­ной обмотки трансформатора. При этом могут быть использованы те же терморегуляторы, кото­рые применяются в компрессионных и абсорбционных холодильниках.

Для автоматической защиты термоэлектрических батарей от аварийного перегрева применяют биметал­лические устройства защиты, которые устанавливают обычно на радиаторе горячих спаев. При повы­шении температуры радиатора до опасного уровня контакты защитного реле размыкаются, отключая холодиль­ник от сети.

Периодическое оттаивание снежного покрова, образующегося на стенке камеры, примыкаю­щей к холодным спаям термобатареи, в термоэлектрических холодильниках осуществляется с по­мощью ручного или автоматического переключения режима работы термо­батареи с охлаждения на на­грев. При этом используются все устройства управления, которые находят приме­нение в компрессионных и абсорбционных холодильниках.

Свойства конструкционных материалов (стр. 1 из 5)

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Уральский государственный экономический университет

Кафедра инженерных дисциплин

«Свойства конструкционных материалов»

студентка I курса заочного факультета

Понятие конструкционных материалов

Классификация свойств конструкционных материалов

Процессы производства стали

Стеклокристаллические материалы (ситаллы)

Чугун. Классификация чугунов

Классификация серого чугуна

Конструкционными материалами называют материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами Конструкционные материалы являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества Конструкционные материалы относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др.

Конструкционные материалы подразделяются: по природе материалов — на металлические, неметаллические и композиционные материалы, сочетающие положительные свойства тех и других материалов; по технологическому исполнению — на деформированные (прокат, поковки, штамповки, прессованные профили и др.), литые, спекаемые, формуемые, склеиваемые, свариваемые (плавлением, взрывом, диффузионным сращиванием и т.п.); по условиям работы — на работающие при низких температурах, жаропрочные, коррозионно-, окалино-, износо-, топливо-, маслостойкие и т.д.; по критериям прочности — на материалы малой и средней прочности с большим запасом пластичности, высокопрочные с умеренным запасом пластичности.

Развитие техники предъявляет новые, более высокие требования к существующим Конструкционным материалам, стимулирует создание новых материалов. С целью уменьшения массы конструкций летательных аппаратов используются, например, многослойные конструкции, сочетающие в себе лёгкость, жёсткость и прочность. Внешнее армирование металлических замкнутых объёмов (шары, баллоны, цилиндры) стеклопластиком позволяет значительно снизить их массу в сравнении с металлическими конструкциями. Для многих областей техники необходимы Конструкционные материалы, сочетающие конструкционную прочность с высокими электрическими, теплозащитными, оптическими и другими свойствами.

В составе конструкционных материалов нашли своё применение почти все элементы таблицы Менделеева, а эффективность ставших уже классическими для металлических сплавов методов упрочнения путём сочетания специально подобранного легирования, высококачественной плавки и надлежащей термической обработки снижается, перспективы повышения свойств конструкционных материалов связаны с синтезированием материалов из элементов, имеющих предельные значения свойств.

Классификация свойств конструкционных материалов

1. Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться деформированию и разрушаться под действием внешних воздействующих факторов.

· Прочность (способность материала сопротивляться разрушению и пластично деформироваться под воздействием внешних сил);

· Твердость (способность материалов сопротивляться деформированию в поверхностном слое при местном, контактном и силовом воздействии);

· Упругость (способность материала восстанавливать свою форму и размеры, под действием внешних сил без разрушения);

· Вязкость (способность материала поглощать механическую энергию и при этом испытывать значительную пластическую деформацию до разрушения);

· Хрупкость (способность материала разрушаться под действием внешних сил, сразу после упругой деформации).

2. Физические свойства характеризуют поверхность материала в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиоактивных полях.

· Свет (способность материала отражать световые лучи с определенной длиной световой волны);

· Плотность (масса единицы объема вещества);

· Электропроводность (способность материала хорошо и без потерь проводить электрический ток);

· Теплопроводность (способность материала переносить Тепловую энергию от более нагретого участка к менее нагретому);

· Теплоёмктсть (способность материала поглощать определенное количество теплоты);

· Магнитные (способность материалахорошо намагничиваться);

· Коэффициент объемного и линейного расширения.

3. Технологические свойства характеризуются способностью материала подвергаться различным видам горячей и холодной обработки.

· Ковкость(важно при обработке давлением);

· Свариваемость (это показатель того, на сколько материал может показать свариваемые соединения);

4. Эксплуатационные свойства, характеризуют способность материалов обеспечивает надежную и долговечную работу изделий в конкретных условиях и эксплуатации, базируются на механических, физических и химических свойствах.

5. Химическиесвойства характеризуют способность материала вступать в химическое взаимодействие с другими веществами.

· Растворимость (способность материала образовывать с одним или несколькими веществами однородные системы, называющихся растворами);

· Жаростойкость (способность материала противостоять химическому разрушению поверхности под действием воздуха или другой окислительной атмосферой при высоких температурах);

· Коррозионостойкость (способность металлических материалов противостоять разрушению в результате химического или электрохимического воздействия на их поверхности внешней агрессивной среды (аналогичное свойство для неметаллических материалов- химикостойкость));

· Окисление (способность материалов отдавать электроны, то есть окисляться при химическом взаимодействии с окружающей средой или другой материей).

Сталь (польск.stal, от нем. Stahl) — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержание углерода в котором не превышает 2,14 %, но не меньше 0,02 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

В древнерусских письменных источниках сталь именовалась специальными терминами: «Оцел», «Харолуг» и «Уклад».

Сталь — важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей народного хозяйства.

Стали делятся на конструкционные и инструментальные.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные; в том числе по содержанию углерода — на малоуглеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые; легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные.

Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

По структуре сталь различается на аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную или перлитную. Если в структуре преобладают две и более фаз, то сталь разделяют на двухфазную и многофазную.

Производство стали в кислородных конвертерах

Кислородно-конвертерный процесс представляет собой один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива путем продувки чугуна в конвертере технически чистым кислородом, подаваемым через фурму, которая вводится в металл сверху. Количество воздуха необходимого для переработки 1 т чугуна, составляет 350 кубометров.

Впервые кислородно-конвертерный процесс в промышленном масштабе был осуществлен в Австрии в 1952 — 1953 гг. на заводах в городах Линце и Донавице (за рубежом этот процесс получил название ЛД по первым буквам городов, в нашей стране — кислородно-конвертерного).

В настоящее время работают конвертеры емкостью от 20 до 450 т, продолжительность плавки в которых составляет 30 — 50 мин.

Кислородный конвертер (рис. 1) представляет собой сосуд 1 грушевидной формы из стального листа, футерованный внутри основным кирпичом 2. Рабочее положение конвертера вертикальное. Кислород подается в него под давлением 0,8. 1 МПа с помощью водоохлаждаемой фурмы 3, вводимой в конвертер через горловину 4 и располагаемой над уровнем жидкого металла на расстоянии 0,3. 0,8 м.

Конвертеры изготовляют емкостью 100. 350 т жидкого чугуна. Общий расход технического кислорода на получение 1 т стали, составляет 50. 60 м 3 .

Материалами для получения стали в кислородном конвертере служат жидкий передельный чугун и стальной лом. Для наводки шлака в конвертер добавляют железную руду и известь, а для его разжижения — боксит и плавиковый шпат.

Перед началом работы конвертер поворачивают на цапфах 5 вокруг горизонтальной оси и с помощью завалочной машины загружают до 30 % металлолома, затем заливают жидкий чугун при температуре 1250. 1400 °С, возвращают конвертер в исходное вертикальное положение, вводят кислородную фурму, подают кислород и добавляют шлакообразующие материалы.

Читать еще:  Петрушка выращивание из семян в открытом грунте

Мой секрет

Технические характеристики конструкционных материалов. Конструкционные материалы Конструкционные и другие виды материалов

Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам

Конструкционными называют мате­риалы, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов, инже­нерных конструкций, подвергающиеся механическим нагрузкам. Делали машин и приборов характеризуются большим разнообразием форм, размеров, условий эксплуатации. Они работают при стати­ческих, циклических и ударных нагруз­ках, при низких и высоких температу­рах, в контакте с различными средами. Эти факторы определяют требования к конструкционным материалам, ос­новные из которых эксплуатационные, технологические и экономические.

Эксплуатационные требования имеют первостепенное значение. Для того, чтобы обеспечить работоспособность конкретных машин и приборов, кон­струкционный материал должен иметь высокую конструкционную прочность.

Конструкционной прочностью назы­вается комплекс механических свойств, обеспечивающих надежную и длитель­ную работу материала в условиях экс­плуатации.

Механические свойства, определяю­щие конструкционную прочность и вы­бор конструкционного материала, рас­смотрены ниже. Требуемые характеристики механических свойств материала для конкретного изделия за­висят не только от силовых факторов, но и воздействия на него рабочей среды и температуры.

Среда — жидкая, газообразная, ионизи­рованная, радиационная, в которой ра­ботает материал, оказывает существен­ное и преимущественно отрицательное влияние на его механические свойству, снижая работоспособность деталей. В частности, рабочая среда может вы­зывать повреждение поверхности вслед­ствие коррозионного растрескивания, окисления и образования окалины, из­менение химического состава поверх­ностного слоя в результате насыщения нежелательными элементами. Кроме того, возможны разбухание и местное разрушение материала в ре­зультате ионизационного и радиацион­ного облучения. Для того чтобы проти­востоять рабочей среде, материал дол­жен обладать не только механическими, но и определенными физико-химически­ми свойствами: стойкостью к электро­химической коррозии, жаростойкостью, радиационной стойкостью, влагостойкостью, способ­ностью работать в условиях вакуума и др.

В некоторых случаях важно так­же требование определенных маг­нитных, электрических, тепловых свойств, высокой стабильности разме­ров деталей (особенно высокоточных деталей приборов).

Технологические требования направлены на обеспечение наименьшей трудоемкости изготовления деталей и конструкций. Технологичность материала характери­зуют возможные методы его обработки. Она оценивается обрабатываемостью резанием, давлением, свариваемостью, способностью к литью, а также прокаливаемостью, склонностью к деформа­ции и короблению при термической обработке. Технологичность материала имеет важное значение, так как от нее зависят производительность и качество изготовления деталей.

Экономические требования сводятся к тому, чтобы материал имел невысо­кую стоимость и был доступным. Стали и сплавы по возможности должны со­держать минимальное количество леги­рующих элементов. Использование ма­териалов, содержащих легирующие эле­менты, должно быть обосновано повы­шением эксплуатационных свойств дета­лей. Экономические требования, так же как и технологические, приобретают особое значение при массовом масшта­бе производства.

Таким образом, качественный кон­струкционный материал должен удовле­творять комплексу требований.

Прочность конструкционных материалов и критерии ее оценки

Конструкционная прочность — ком­плексная характеристика, включающая сочетание критериев прочности, надеж­ности и долговечности.

Критерии прочности материала выби­рают в зависимости от условий его ра­боты. Критериями прочности при стати­стических нагрузках являются времен­ное сопротивление или предел теку­чести, характеризующие сопро­тивление материала пластической деформации. Поскольку при работе большинства деталей пластическая деформация недопустима, то их несущую способность, как правило, определяют по пределу текучести. Для приближен­ной оценки статической прочности ис­пользуют твердость НВ.

Большинство деталей машин испыты­вает длительные циклические нагрузки. Критерий их прочности — предел вынос­ливости. По величине выбранных критериев прочности рассчитывают допустимые рабочие напряжения. При этом, чем больше прочность материала, тем боль­ше допустимые рабочие напряжения и тем самым меньше размеры и масса детали. Однако повышение уровня прочности материала и, как следствие, рабочих на­пряжений сопровождается увеличением упругих деформаций.

Для ограничения упругой деформации материал должен обладать высоким мо­дулем упругости (или сдвига), являю­щимся критерием его жесткости. Имен­но критерии жесткости, а не прочности обусловливают размеры станин стан­ков, корпусов редукторов и других дета­лей, от которых требуется сохранение точных размеров и формы.

Возможно и противоположное требо­вание. Для пружин, мембран и других чувствительных упругих элементов при­боров, наоборот, важно обеспечить большие упругие перемещения. Для материалов, используемых в авиационной и ракетной технике, важ­ное значение имеет эффективность мате­риала по массе.

Таким образом, в качестве критериев конструкционной прочности выбирают те характеристики, которые наиболее полно отражают прочность в условиях эксплуатации.

Надежность — свойство материала противостоять хрупкому разрушению. Хрупкое разрушение вызывает вне­запный отказ деталей в условиях эксплуатации. Оно считается наиболее опасным из-за протекания с большой скоростью при напряжениях ниже расчетных, а также возможных аварийных последствий.

Для предупреждения хрупкого разру­шения конструкционные материалы должны обладать достаточной пластич­ностью и ударной вязкостью. Однако эти параметры надежности, определенные на небольших лабо­раторных образцах без учета условий эксплуатации конкретной детали, доста­точно показательны лишь для мягких малопрочных материалов. Необходимо также учитывать то, что в условиях эксплуатации действуют факторы, дополнительно снижающие их пластичность, вязкость и увеличивающие опасность хрупкого разрушения. К таким факторам отно­сятся концентраторы напряжений (над­резы), понижение температуры, динами­ческие нагрузки, увеличение размеров деталей.

Для того чтобы избежать внезапных поломок в условиях эксплуатации, необ­ходимо учитывать трещиностойкость материала. Трещиностойкость — группа параметров надежности, характеризую­щих способность материала тормозить развитие трещины.

Количественная оценка трещиностойкости основывается на линейной механике разрушения. В соответствии с ней очагами разру­шения высокопрочных материалов служат небольшие трещины эксплуатационного или технологического происхождения. Трещины являются острыми концентраторами напряжений, местные (ло­кальные) напряжения, в вершине которых мо­гут во много раз превышать средние рас­четные напряжения.

Долговечность — свойство материала сопротивляться развитию постепенного разрушения, обеспечивая работоспособность деталей в течение заданного времени. Причины потери работоспособности разнообразны: развитие процессов усталости, изнаши­вания, ползучести, коррозии, радиацион­ного разбухания и пр. Эти процессы вызывают постепенное накопление не­обратимых повреждений в материале и его разрушение. Обеспечение долговечности материала означает уменьше­ние до требуемых значений скорости его разрушения.

Для большинства деталей машин долговечность определяется сопротивлением материала усталост­ным разрушениям (циклической долго­вечностью) или сопротивлением изна­шиванию. Поэтому эти причины потери работоспособности материала требуют подробного рассмо­трения.

Циклическая долговечность характе­ризует работоспособность материала в условиях многократно повторяющих­ся циклов напряжений. Цикл напряже­ния — совокупность изменения напряже­ния между двумя его предельными значениями σ max и σ min в течение перио­да Т.

Процессы постепенного накопления повреждений в материале под дей­ствием циклических нагрузок, приводя­щие к изменению его свойств, образова­нию трещин, их развитию и разруше­нию, называют усталостью, а свойство противостоять усталостивыносли­востью.

Износостойкость — свойство материа­ла оказывать в определенных условиях трения сопротивление изнашиванию. Изнашивание — процесс постепенного разрушения поверхностных слоев мате­риала путем отделения его частиц под влиянием сил трения. Результат изна­шивания называют износом. Его опре­деляют по изменению размеров, уменьшению объема или массы. Износостойкость материала оцени­вают величиной, обратной скорости изнашивания.

Классификация конструкционных материалов

Перечень конструкционных материа­лов, применяемых в машино- и прибо­ростроении, велик, и классифицировать их можно по разным признакам. Боль­шинство из них, такие, как стали, чугуны, сплавы на основе меди и легких металлов, являются универсальными. Они обладают многочисленными достоинствами и используются в раз­личных деталях и конструкциях.

Наряду с универсальными применяют конструкционные материалы определен­ного функционального назначения: жа­ропрочные, материалы с высокими упругими свойствами, износостойкие, коррозионно- и жаростойкие.

Классификация подраз­деляет конструкционные материалы по свойствам, определяющим выбор мате­риала для конкретных деталей кон­струкций. Каждая группа материалов оценивается соответствующими крите­риями, обеспечивающими работоспособность в эксплуатации. Универ­сальные материалы рассматриваются в нескольких группах, если возможность применения их определяется различны­ми критериями. В соответствии с выбранным принци­пом классификации все конструк­ционные материалы подразделяют на следующие группы:

1. Материалы, обеспечивающие жест­кость, статическую и циклическую про­чность

2. Материалы с особыми технологическими свойствами

3. Износостойкие материалы

4. Материалы с высокими упругими свойствами

5. Материалы с малой плотностью

6. Материалы с высокой удельной прочностью

7. Материалы, устойчивые к воздей­ствию температуры и рабочей среды

Стали, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическую прочности

Детали машин и приборов, передаю­щих нагрузку, должны обладать жест­костью и прочностью, достаточными для ограничения упругой и пластиче­ской деформации, при гарантированной надежности и долговечности. Из много­образия материалов в наибольшей сте­пени этим требованиям удовлетворяют сплавы на основе железа — чугуна и осо­бенно стали. Стали обладают высоким наследуемым от железа модулем упру­гости и тем самым высокой жесткостью, уступая в этом лишь бору, вольфраму, молибдену, бе­риллию, которые из-за высокой стои­мости используются только в специаль­ных случаях. Высокая жесткость и дос­тупность обусловливают широкое при­менение сталей для изготовления строи­тельных металлоконструкций, корпус­ных деталей, ходовых винтов станков, валов и многих других деталей машин.

Высокую жесткость стали сочетают с достаточной статической и цикличе­ской прочностью, значение которой можно регулировать в широком диапа­зоне изменением концентрации углеро­да, легирующих элементов и технологии термической и химико-термической обработки.

Применяемые в технике сплавы на ос­нове меди, алюминия, магния, титана, а также пластмассы уступают стали по жесткости, прочности или надежности. Кроме комплекса этих важных для ра­ботоспособности деталей свойств, стали могут обладать и рядом других ценных качеств, делающих их универсальным ма­териалом. При соответствующем легировании и технологии термической обра­ботки сталь становится износостойкой, либо коррозионно-стойкой, либо жаростойкой и жаропрочной, а также при­обретает особые магнитные, тепловые или упругие свойства. Стали свой­ственны также хорошие технологические свойства. К тому же она сравни­тельно недорога. Вследствие этих достоинств сталь — основной металлический материал промышленности.

Классификация конструкционных сталей

Стали классифицируют по химическо­му составу, качеству, степени раскисле­ния, структуре и прочности.

Читать еще:  Причины поражения деревьев

По химическому составу стали класси­фицируют на углеродистые и легиро­ванные. По концентрации углерода те и другие подразделяют на низкоуглеро­дистые ( 0,7% С). Легированные стали в зави­симости от введенных элементов под­разделяют на хромистые, марганцо­вистые, хромоникелевые, хромокремнемарганцевые и многие другие. По коли­честву введенных элементов их разде­ляют на низко-, средне- и высоколегиро­ванные. В низколегированных сталях количество легирующих элементов не превышает 5%, в среднелегированных содержится от 5 до 10%, в высоколеги­рованных — более 10%.

По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества, каче­ственные, высококачественные и особовысококачественные.

Под качеством стали понимают сово­купность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производ­ства. Однородность химического соста­ва, строения и свойств стали, а также ее технологичность во многом зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей — серы и фос­фора. Газы являются скрытыми, количественно трудно определяемыми примесями, по­этому нормы содержания вредных при­месей служат основными показателями для разделения сталей по качеству. Стали обыкновенного качества содержат до 0,055% S и 0,045% Р, качественные — не более 0,04% S и 0,035% Р, высоко­качественные — не более 0,025% S и 0,025% Р, особовысококачественные — не более 0,015% S и 0,025% Р.

По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскисление — процесс удаления из жидкого металла кислорода, прово­димый для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформа­ции.

Спокойные стали раскисляют марган­цем, кремнием и алюминием. Они со­держат мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделения. Кипящие стали раскисляют только марганцем. Перед разливкой в них содержится по­вышенное количество кислорода, который при затвердевании, частично взаимодействуя с углеродом, удаляется в виде СО. Выделение пузырей СО соз­дает впечатление кипения стали, с чем и связано ее название. Кипящие слали дешевы, их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния (Si 800 °С) температурах.

Обычно в состав легированных сталей входят несколько добавок. По общему содержанию легирующих добавок легированные стали делят на три группы:

Низколегированные — с содержанием добавок до 3%;

Среднелегированные — с содержанием добавок от 3 до 10%;

Высоколегированные — с содержанием добавок > 10%.

В табл. 12.3 приведены примеры использования легированных сталей в химическом машиностроении.

Таблица 12.3. Легированные конструкционные стали

Коррозионностойкие стали для применения в слабоагрессивных средах

Азотная и хромовая кислоты различной концентрации при температуре не более 25 °С. Уксусная кислота концентрации

Конструктивно-техническая характеристика объекта

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА И

по преддипломной практике

Выполнил: студент Попко П.В.

Руководитель: Карпеня Е.А.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Архитектурно-строительная часть

1.1 Краткая характеристика объекта

1.2 Объемно-планировочное решение

1.3 конструктивно-техническая характеристика объекта

1.3.3 Наружные стены, внутренние несущие стены

1.3.5 Элементы лестничных клеток, отделка

1.3.6 Заполнение дверных проемов лестничных клеток

1.3.7 Заполнение оконных проемов лестничных клеток

1.3.10 Стропильная система

1.3.11 Покрытие кровли

1.3.12 Кровля козырьков над входами

2. Результаты экспертизы объекта

2.1. Благоустройство прилегающей территории.

2.2 . Подвал, цоколь

2.3 Наружные стены, внутренние несущие стены

2.4 Лестничные клетки.

Список используемых источников

Введение

Данный отчет выполнен студентом 6 курса группы 312827, Попко Павлом Вячеславовичем. В период времени с 9 февраля по 1 марта я проходил преддипломную практику на ОАО «Барановичском заводе железобетонных конструкций» в строительной группе.

Барановичский завод железобетонных конструкций – крупнейшее предприятие стройиндустрии Республики Беларусь. На строительном рынке предприятие находится с 1968 г и является лидером среди производителей сборного железобетона.

В ходе прохождения практики мне удалось собрать необходимую информацию для дипломного проектирования согласно следующей теме: «Обследование жилого дома в дер. Арабовщина Барановичского района для проведения капитального ремонта».

Целью преддипломной практики является организация самостоятельной работы для сбора необходимой исходной информации. В отчете будет пред-ставлена первая часть дипломного проекта, которая включает в себя архитектурно-строительную часть.

В приложениях будут представлены чертежи, относящиеся к теме ди-пломного проекта.

Архитектурно-строительная часть

Краткая характеристика объекта

Год постройки1970
Количество этажей2
Форма планапрямоугольная
Габаритные размеры12,54х39,47 м
Общая площадь застройки512 м 2
Строительный объем5123 м 3 (в том числе строп. кровли – 1086 м 3 )
ФундаментыЛенточные монолитные
Стены наружныеПолнотелый силикатный и полнотелый керамический кирпич
Стены внутренние (несущие)Полнотелый керамический кирпич
Чердачное перекрытиежелезобетонные плиты
Заполнение оконных проемовОкна деревянные раздельной конструкции с двумя рядами остекления, из ПВХ профиля с заполнением стеклопакетами
Заполнение наружных дверных проемовДеревянные щитовые
Заполнение внутренних дверных проемовДеревянные щитовые и филенчатые
КрышаСтропильная
Несущая системаДеревянная
ЧердакХолодный
Материал покрытия кровлиВолнистые асбестоцементные листы
ВодоотводНаружный неорганизованный
Инженерные коммуникацииПодключено к сетям теплоснабжения, электроснабжения, водопровода и канализации.
Класс ответственностиII
Степень огнестойкости по СНБ 2.02.01-98V
Категория здания по пожарной опасностиФ 1.3
НаименованиеДанные
1. Факторы, усложняющие работы при обследовании:
Расположение конструкций перекрытия на высоте более 4,2 мнет
— запыленность воздуханет
— температурно-влажностный режим при t>25°С и W>70%нет
— вредное производствонет
— применение средств индивидуальной защитынет
— шумовые воздействиянет
— отрицательная температуранет
— насыщенность оборудования в помещении, затрудненный доступнет
— затемненностьда
— многоэтажность здания (более 3-х этажей)нет
2. Время, когда выполнялись работы
— зимнеенет
— летнееда
3. Основные климатические данные: — климатический район — средняя месячная t воздуха в январе — средняя скорость ветра за три зимних месяца — средняя месячная t воздуха в июле — средняя месячная относительная влажность воздуха в июлеIIв От -4 до -14 °C 5 и более м/с От +12 до +21 °C Более 75%
4. Глубина промерзания — средняя из максимальных за год — наибольшая из максимальных92 см 150 см
5. Район (снеговой)II район
6. Временные нагрузки, действующие на сооружение
— длительные
— кратковременные1,5 (жилые комнаты) 3,0 (коридоры) 0,8 (снеговая) 0,7 (обслуживание кровли)
— особые

Объемно-планировочное решение.

Обследуемое здание расположено в д.Арабовщина Барановичского района является жилым многоквартирным зданием.

Здание 2-х этажное с подвалом, прямоугольной в плане формы. Выполнено по бескаркасной схеме – с несущими продольными кирпичными стенами. Несущие наружные стены располагаются вдоль осей А-Г, внутренние несущие стены по осям – Б и В. Оконные и дверные проемы перекрыты сборными железобетонными перемычками.

Входы в здание располагаются со стороны дворового фасада по оси А. Доступ в жилые квартиры организован по 2-м лестничным клеткам с ж/б лестничными маршами и площадками. Высота 1-го этажа – 2,85 м, помещений 2-го этажа – 2,66, помещений подвала – 2,1 м. За отметку 0.000 принята отметка лестничной площадки 1-го этажа.

Перекрытие и покрытие – сборные железобетонные плиты, которые опираются на несущие продольные кирпичные стены.

Кровля – стропильная вальмовая с покрытием волнистыми асбестоцементными листами. Водоотвод неорганизованный.

Здание на момент проведения обследования эксплуатировалось по назначению, и было подключено к местным сетям теплоснабжения, электроснабжения, водопровода и канализации.

Наблюдается уклон рельефа участка от оси 6 к оси 1 величиной 0,9 м на всю длину здания (39,5 м).

Благоустройство прилегающей территории представлено проездами с асфальтобетонным покрытием, цветниками у входов в жилой дом с ж/б ограждением и травяным газоном. Тротуары отсутствуют, выполнено только устройство дорожек перед входами с асфальтобетонным покрытием. Проезд на дворовую территорию организован с ул.Могучего между домами №8 и №10.

Вдоль улицы выполнено устройство ж/б забора. Проезды имеют разрушения, вызванные продолжительным сроком эксплуатации – требуется ремонт покрытия и бортовых камней проездов. На отдельных участках бортовые камни отсутствуют.

конструктивно-техническая характеристика объекта

Подвал

Входы в подвал (2 шт.) выполнены по осям 1 и 6. Стены из силикатного кирпича толщиной 120 мм с усилением с внутренней стороны кирпичными пилястрами 130х250 мм. Наблюдается нарушение прочности кладки в связи с некачественным заполнением и вымыванием раствора швов.

Покрытие совмещено с кровлей и выполнено с деревянными несущими элементами из бруса 60х100-140(h) c шагом 1170, деревянной сплошной обрешеткой толщиной 30 мм и покрытием из кровельной стали. Наблюдается намокание и гниение несущих элементов покрытия и обрешетки.

Наружные стены подвала выполнены из монолитного бетона, толщиной 400-410 мм. Участки – из керамического кирпича. Внутренние несущие стены подвала — из керамического кирпича, толщиной 380-390 мм. В подвале располагаются хозяйственные кладовые жильцов и помещение теплового пункта (слева от оси 4). Отделочный штукатурный слой внутри помещения теплопункта отсутствует, пол бетонный. Дверь входа в теплопункт деревянная глухая щитовая с обшивкой со стороны помещения теплопункта оцинкованной сталью. Помещение теплопункта располагается под кухней и санузлом, расположенными на первом этаже. Звукоизоляция перекрытия отсутствует.

Полы подвала бетонные. Наблюдаются трещины и разрушение покрытия полов на отдельных участках.

Цоколь.

Роль цоколя выполняют ленточные фундаменты из монолитного бетона. На отдельных участках кладка из полнотелого керамического кирпича. Отделка цоколя – штукатурка цементно-песчаным раствором с известковой побелкой. Высота цоколя переменная — 160 мм у оси 6 и 1100 мм у оси 1.

Наблюдается разрушение окрасочного слоя, волосяные вертикальные трещины. Вертикальные трещины располагаются в местах примыкания кирпичных участков к бетонным стенам.

Дата добавления: 2018-05-31 ; просмотров: 712 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector