POGL. 3.0 SIGURNOST FUNKCIONISANJA REDUKTORA SOND 450

- 3 SIGURNOST FUNKCIONISANJA REDUKTORA SOND 450

Analiza životnog veka nekog tehničkog sistema, može da se svede i na pitanje kojim pojmom na najpotpuniji način mogu da se izraze odredjene osobine jednog tehničkog sistema u pogledu izvržavanja njegovog zadatka, odnosno postavljene funkcije cilja. Sa početkom razvoja sistemskih nauka, praktično od posle II Svetskog rata, u odgovarajućoj tehničkoj literaturi se tragalo za navedenim pojmom tj. karakteristikom. U tom smislu definisani su pojmovi: pouzdanost (engl. Reliabilitv), pogodnost održavanja (engl Maintainabilitv), efektivnost (engl. Efficiencv), podrška održavanju (engl. Maintenance support), raspoloživost (engl. Availability), sigurnost funkcionisanja (eng. Dependabilitv), i dr., a koji predstavljaju ponašanje tehničkog sistema tokom odredjenog vremena u toku njegovog životnog veka pa i samog životnog ciklusa.

Ukupna svojstva tehnićkog sistema u savremenoj tehničkoj literaturi najčešće se izražavaju pojmom upotrebni kvalitet (engl. Quality of service), odnosno pojmom koji obuhvata osobine sistema vezane za njegov rad, kao i elemente podrške nužne da bi sistem mogao uspešno da radi. Opšte prihvaćena definicija pojma upotrebni kvalitet glasi ukupni efekat radnih performansi koji odredjuje stepen zadovoljenja korisnika. Očigledno je da ovakav prilaz omogućava da se ukupna svojstva tehničkog sistema iskažu na način koji više odgovara korisniku. Karakteristično je da se tehnički sistem pri tome sagledava kompleksno, odnosno sa gledišta sistema u celini. Posmatra se praktično kroz sve faze životnog ciklusa, sa stanovišta raznih tehničkih i tehnoloških disciplina. Ovakav tzv, sinergetski prilaz razmatranju sistema u cilju odredjivanja upotrebnog kvaliteta, počiva na kompleksnom i zajedničkom razmatranju svih problema na nivou kako sistema u celini tako i konkretnih fenonomena i elemenataj obuhvatajući sve osobine, svojstva, performanse sistema i njihove medjusobne uticaje. Pri tome, na nivou značajno višem u odnosu na nivo koji bi dalo razmatranje samo tehničkog stanja mašine.

Sigurnost funkcionisanja se odnosi na rad u sistemima BTO(D), kao i reduktora pojedinačno. Kako je kod navedenih sistema, funkcija transporta mterijala konstruktivno izvedena, pomoću reduktora SOND 450, onda se radi o mašinskom delu čije održavanje sigurnosti funkcionisanja predstavlja okosnicu sigurnosti rada BTO(D) sistema.

U ovom poglavlju, i tamo gde se u radu povezuje problematika sa teoretskim postavkama nauke o održavanju, koristiće se rečnik I.E.C. (Internacional elektrotehnnical commission).

FP

R(t)

A(t)

E(t;t)

KAKO JE IZVRŠAVAO ZADATAK

KOLIKO MOŽE

DA RADI

DALI MOŽE DASE

UKLJUČI U RAD

EFIKASNOST

SISTEMA

E(t;t) = R(t) ´ A(t) ´ FP

FUNKCIJA POGODNOSTI(STEPEN ZADOVOLJENJA FUNKCIONALNIH ZAHTEVA)

RASPOLŽOIVOST ILI GOTOVOST, VEROVATNOĆA DA SISTEM U BILO KOM TRENUTKU(KALENDARSKOG) VREMENA t, BITI RASPOLOŽIV, ODNOSNO DA ĆE BITI U STANJU DA RADI I DA SE UKLJUČI U RAD

POUZDANOST, ODNOSNO VEROVATNOĆA RADA BEZ OTKAZA U TOKU VREMENA t

Slika br.3.1 Šematski prikaz značenja EFIKASNOST SISTEMA

EFIKASNOST SISTEMA

a). Varijanta

MERA STANJA SISTEMA U TRENUTKU UKLJUČIVANJA

MERA MOGUĆNOSTI

IZVRŠAVANJAF.KRITERIJUMA

SPOSOBNOST

FUNKCIONALNOST

MERA STANJA SISTEMA U

TRNUTKU VRŠ.FUNK.KRITERIJUMA

RASPOLOŽIVOST

Slika br.3.2 Šematski prikaz značenja a).Varijante EFIKASNOSTI SISTEMA

EFIKASNOST SISTEMA

b).Varijanta

KORISNOST

RASPOLOŽIVOST

KARAKTERISTIKE

Slika br.3.3 Šematski prikaz značenja b).Varijante EFIKASNOSTI SISTEMA

EFIKASNOST SISTEMA

c).Varijanta

FUNKCIONALNA POG.

POUZDANOST

GOTOVOST

.

Slika br.3.4 Šematski prikaz značenja c).Varijante EFIKASNOSTI SISTEMA

Pitanje efikasnosti sistema, daje se u varijantama, jer nisu usvojeni prihvatljivi dogovori za definisanje sistema vrednosti, Efikasnost sistema.

Performanse su osobine koje se odnose na određene periode života sistema. Kako na BTO(D) sisteme, tako i na reduktor SOND 450.

Upotrebni kvalitet, je ukupni efekat radnih performansi, koji određuje stepen zadovoljenja korisnika. Upotrebni kvalitet zavisi od:

- PERFORMANSE LOGISTIČKE PODRŠKE radu sistema, predstavlja

sposobnost organizacije da obezbedi rad tehničkih sistema (usluga), i pomogne

izvršavanju njegovog zadatka.

- PERFORMANSA OPERATIVNOSTI je sposobnost tehničkih sistema da bude

uspešno i lako korišćen. U praksi mašinskog održavanja očituje se u uspešnoj

agregatnoj zameni pogonskih jedinica na pogonskim stanicama tračnih

transportera BTO(D) sistema.

- PERFORMANSE UPOTREBE vezuju se za sposobnost BTO(D) da funkcionišu

u granicama dozvoljenih ustupanja, kako po pitanju prekoračenja kapaciteta,

klimatskh uslova, učestalosti uzastopnih neuspešnih pokretanja itd.

-PERFORMANSE DOSTUPNOSTI. Sposobnost tehnićkih sistema da

funkcionišu ugranicama dozvoljenih odstupanja.

-PERFORMANSE POSTOJANOSTI. Sposobnost tehničkih sistema da po

stupanju u rad propisno funkcioniše bez značajnih pogoršanja.

VEROVATNOĆA DA ĆE

SISTEM USPEŠNO STUPITI U

DEJSTVO U DATOM VREMENU I DATIM USLOVIMA OKOLINE

VEROVATNOĆA DA ĆE SI

STEM USPEŠNO VRŠITI

FUNKCIJU KRITERIJUMA

U PRROJEKTOVANOM VREMENU RADA I DATIM

USLOVIMA

SPOSOBNOST SISTEM

A ZA USPEŠNO PRILA

GOĐAVANJE USLOVIMA

OKOLINE U PROJEKTV

ANOM VREMENU RADA

Perfor.postjanostiupotre.

Sigurnost funkcionisanja

I UPOTREBNI KVALITET

Integritet

Upotreblji-vosti

Performanse dostupnosti

Performanse logističke podrške

Perfomanse operativnosti

Slika br.3.5 Šematski prikaz značenja SIGURNOSTI FUNKCIONISANJA

SIGURNOST FUNKCIONISANJA. Zbirni pojam koji se koristi za opisivanje performansi raspoloživosti i činilaca koji određuju ove performanse a to su: performansi pouzdanosti, performansi pogodnosti održavanja i performansi logističke podrške održavanju.(Slika br.3.5)

PERFORMANSE RASPOLOŽIVOSTI. Sposobnost tehničkih sistema BTO(D) da bude u stanju u kome može da izvršava zahtevanu funkciju, pod datim uslovima i u datom vremenskom trenutku. Ovo samo sa stanovišta posmatranja redeuktra SOND-ova 450.

PERFORMANSE POUZDANOSTI. Sposobnost tehničkog sistema BTO(D) da izvršava zahtevanu funkciju, pod datim uslovima i u datom intervalu vremena. Sagledavanje sa nivou reduktora, SOND 450.

PERFORMANSE POGODNOSTI ODRŽAVANJA. Sposobnost tehničkog sistema BTO(D) da u datim uslovima korišćenja, bude u stanju u kome može da izvršava zahtevanu funkciju, ili da se može ponovo dovesti u takvo stanje, a u slučaju da se održavanje sprovodi pod datim uslovima, po utvrđenim postupcima i sa datim resursima.

PERFORMANSE LOGISTIČKE PODRŠKE. Sposobnost sistema održavanja, odnosno organizacije koja vrši održavanje, da pod istim uslovima obezbedi zahtevano održavanje tehnikih sistema BTO(D), u skladu sa strategijom (politikom) održavanja.

INŽENJERSKO ODRŽAVANJE JE TEHNIČKA DISCIPLINA USMERENA NA POVEĆANJE LAKOĆE ODRŽAVANJA!

3.1 PERFORMANSE POUZDANOSTI I POUZDANOST REDUKTORA SOND 450 U

SLOPU POGONSKE JEDINICE, POGONSKE STANICE I BTO(D) SISTEMA

Tehnološki sistemi za otkopavanje, transport i odlaganje uglja i jalovine na površinskim kopovima “Tamnava Istočno polje”-Kolubara, definisani su otkopavanjem sa rotornim bagerom, transportom sa tračnim transporterima sve do krajnje operacije odlaganja uglja ili jalovine.

Reduktor SOND 450 je mehanički pretvarač snage elektro motora za pokretanje pogonskih

bubnjeva na pogonskim stanicama trčnih transportera. Pogonske stanice imaju po dva pogonska bubnja, na čijim vratilima konstruktivno postoji mogućnost priključivanja leve i desne pogonske jedinice.

Ovako opisan tehnološki sistem, moguće je prikazati kao blok šema redno vezanih elemenata.

Pogonska

stanica S1

Pogonska stanica S2

Pogonska stanica Sn-1

Pognska

stanica Sn

o

Slika br.3.6 Blok šema tehnoloških BTO (D) SISTEMA

Približavanje osnovnoj funkciji organizacije i rada reduktora u tehnološkim sistemima, potrebno je posmatrati kroz SIGURNOST FUNKCIONISANJA, PREKO RAČUNSKE PROVERE POUZDANOSTI.

3.1.1 Izračunavanje pouzdanosti redne veze reduktora i redne veze

elemanata u reduktoru.

Ako je neki sistem sastavljen od N elemenata i ako otkaz bilo kojeg od tih elemenata prouzrokuje otkaz celog sistema, onda se kaže da su ti elementi vezani na red u funkcijalnom smislu ili u smislu pouzdanosti. U fizičkom smislu, ti elementi mogu, ali ne moraju da budu vezani na red.

Pouzdanost je verovatnoća rada bez otkaza, koja se odnosi na N jednakih reduktora koji pod istim uslovima rade na sistemima, a koji će posle vremena (t), u otkaz biti N1 reduktora, a ostali su spremni N2 = N – N1 za rad. To ne važi i za delove reduktora, jer se zbog kvara jednog dela, agregatno menja ceo reduktor u sklopu, kao pogonska jedinica. Mada može pojedinačno da se tretira, ispituje i razmatra u udnosu na taj reduktor, koji je ostao u otkazu.

N − N1(t) N2( t)

R(t) = −−−−−− = −−−−− ; (3.1)

N N

Verovatnoća otkaza u funkciji otkaza

N1(t)

F(t) = −−−−−− ; (3.2)

N

Kako je N = N1 + N2 (3.3)

N − N1(t ) N1(t)

R(t) + F(t) = −−−−−−−− + −−−−− = 1 , za sve veće t sve više elemenata je u

N N kvaru , te će F(t) rasti a R(t) opadati.

Slika br. 3. 7 Dijagram funkcija otkaza F (t) i funkcije pouzdanosti R(ka br. 3. 7 Dijagram funkcija otkaza F (t) i funkcije pouzdanosti R(t)

Gustina raspodele (Gustina verovatnoće) do pojave otkaza.

dF(t)

f (t) = −−−−− (3.4)

dt

Pouzdanost od n redno vezanih elemenata , jednaka je proizvodu pouzdanosti svih tih elemenata:

Rsistema = R1· R2·... ·Rn-1·...·Rn

R1

Rn

Rn-1

R2

Slika br.3.8 Blok šema redne veze elemenata; Redna veza svih delova reduktora

SOND450; Redna veza elemenata pogonske jedinice.

R(t) = P Ri(t). (3.5)

i = 1

Za slučaj da su pouzdanosti jednake vrednosti svih elemenata jednake vrednosti R , (praktično one mogu biti samo približno jednake), dobija se:

n

R(t) = R . (3.6)

Srukture pogonske stanice su konstruktivno izvedene kao redna veza dva pogonska bubnja sa po dve pogonske jedinice, koje su paralelno vezane i u blok šemi mogu da se prikažu na sledeći način:

način Slika br.3.9 Blok šema pogonskih jedinica na pogonskim stanicama kao redno

paralelna veza

VEZA PRIRUBNIČKA ZA POGONSKI BUBANJ

3.1.2 Paralelna veza elemenata za izračunavanje pouzdanosti

R1

R n-1

U I

Slika br.3.11 Paralelna veza elemenata

Ako je pouzdanost i-tog elementa Ri(t), tada je nepouzdanost celog sistema:

n n

Q(t) = P Qi(t) = P (1 – Ri (t)) (3.7)

i = 1 i = 1

Pouzdanost celog ovog sistema sačinjenog od n elemenata je

n

R(t) = 1 - Q(t) = 1 – P ( 1 – Ri(t)) (3.8)

i=1

Funfcija gustine raspodele za ceo sistem je

dQ(t) d n n n

f(t) = ¾¾¾ = ¾¾¾ [ P Qi(t) ] = S [P aj ] gde je (3.9)

dt dt i = 1 i = 1 j = 1

Q´j (t) ; j = i

aj = { Intenzitet otkaza celog sistema je (3.10)

Qj (t) ; j ≠ i .

R(t) f(t)

l(t) = ¾¾¾= ¾¾¾ . Zamenom f(t) i Q(t) sa gore datim izraz

R(t) 1 – Q(t) ima, dobija se (3.11)

n n

S (P aj) Intenzitet otkaza sistema sačinjenog

i = 1 j= 1 od paralelne veze elemenata je funk-

l(t) = ¾¾¾ . cija od vremena t, i u slučaju kada

n su intenziteti otkaza elemenata konstantni (3.12)

P Qi(t)

i = 1

Ako je neki sistem sastavljen od n elemenata i ako pri otkazu bilo kojeg od tih elemenata njegovu funkciju preuzimaju preostali elementi koji nisu otkazali, onda se kaže da su elementi vezani paralelno u funkcionalnom smislu ili u smislu pouzdanosti.

U fizičkom smislu, ti elementi mogu, ali ne moraju da budu povezani paralelno. Ako se ne vrši zamenjivanje otkazalog elementa, onda otkaz poslednjeg elementa znači i otkaz sistema.

3.1.3 Redno paralelna veza za računjanje pouzdanosti

Ovakav sistem sastoji se od većeg broja podsistema ( n ³ 2 ) koji su vezani na red, a elementi U SVAKOM OD PODSISTEMA vezani su paralelno. Broj elemenata u svakom podsistemu može biti od jedan pa naviše.

Jedan ovakav sistem veza elemenata koji se sastoji od dva podsistema od kojih se svaki sastoji od po dva elementa prikazan je na sledećoj slici.

Slika br.3.10 Redno - paralelna veza elemenata

Neka su pouzdanosti elemenata prikazanih gore na slici : RA, RB, RC, i RD. Pouzdanost sistema određuje se tako što se prvo odrede pouzdanosti podsistema sačinjeh od paralelnih veza elemenata, a zatim se odredi proizvod tih pouzdanosti.

RAB = 1 – (1 – RA) × (1 – RB) (3.13)

RCD = 1 – (1 - RC) × ( 1 - RD) (3.14)

Za ovaj slučj , pouzdanosti podsistema su RAB i RCD , a pouzdanost celog sistema, RS, biće RS = RAB × RCD; izvedeni izraz za RS može se generalizovati.

Neka je n , ukupan broj grupa(podsistema) i neka u prvoj grupi m1, u drugoj grupi m2, … i U n – toj grupi m n, paralelno vezanih elemenata. Pouzdanost n-te grupe (podsistema ) je:

mj

Ri = 1 - P(1 - Rij) , gde je Rij pouzdanost j-tog elementa u i-toj grupi. (3.15)

j = 1

Pošto su sve grupe(sačinjene od ralelno vezanih elemenata) vezane na red, to je pouzanost celog ovog sistema :

n n mi

RS = P Ri = P [1 - P(1- Rij)] (3.16)

i = 1 i= 1 j=1

3.1.4 Aktivna redudansa

Redundansa u kojoj se svi načini za izračavanje zahtevne funkcije rade istovremeno, primeri su dijagnoze neispravnosti, lokalizacije neispravnosti, provere funkcije, ili nihova kombinacija. Najelementarniji oblik aktivne redunanse je sledeći. Ako su pouzdanosti delova A i B.

POUZDANOST CELOG SISTEMA DAT JE IZRAZOM (3.17)

RS (t) = 1 - (1 – RA(t)) · (1 – RB(t)) = RA(t) + RB(t) – RA(t) · RB(t)

AKTIVNA REDUNDANSA JE PARALELNA VEZA AKO SE ŽELI VEĆE OBEZBEĐENJE (rekonstrukcija i otklanjanje nedostataka uvođenjem konstruktivnih elemenata koji udvostručuju osnovnu funkciju).

Ustaljen zahtev u održavanju je otklanjanje konstruktivnih nedostataka, i to u slučajevima kada vitalni delovi imaju manjkavosti u rastavljivim vezama, a u domenu su promena povećanja tolerisanih mera. Cilindrični zupčanik na izlaznom vratilu reduktora SOND 450, je pravi primer u praksi održavanja sigurnosti funkcionisanja. Navedeni zupčanik izvršava u eksploataciji reduktora sve konstruktivne zahteva za sigurnost funkcionisanja i to u dugotrajnom radu bez otkaza, mađutim, kod redovnog servisiranja, ima naznake da je tolerisana mera unutrašnjeg otvora zupčanika, unekoliko izvan tolerantnog polja.

Izvršena je konstruktivna izmena. Na tolerisanu meru veze zupčanika i vratila sa klinom, dodat je odgovarajući stezni prsten, uz računsku proveru nosivosti. Veza zupčanika i vratila ostaje sa aktivnom dužinom klina da redovno nosi, a dodatni stezni prsten osigurava vezu, i proveren je na maksimalni obrtni momenat na tom mestu. U daljoj eksploataciji reduktora, nisu primećeni polazni nedostaci.

Navedeni primer uspešno je primenjen na tolerisanoj vezi sa klinom, između ulaznog vratila reduktora SOND 450 i kočionog doboša.

PASIVNA redundansa je ona pri kojoj su određeni delovi jedinke namenjene da obavljaju zahtevanu funkciju, a ostali pojedinačni delovi ne rade dok ne nastane potreba tim.

3.2 Ispitivanje materijala zamaranjem

Zamor materijala predstavlja proces postepenog razaranja putem nastanka i razvitka prskotine do loma dela u eksploataciji pod dejstvom promenljivog opterećenja.

Osnovne odlike ovog procesa su:

- Da se odigrava pri promenljivim opterećenjima koja su znatno niža od statičkih

opterećenja.

- Da u najvećem broju slučajeva u nastalom lomu nema vidljivih znakova

plastične deformacije.

- Oštriji i obično nepredvidljivi uticaj na čvrstoću usled neravnomernosti strukture,

izvora koncentracije napona (zareza), korozionog dejstva, zaostalih napona i dr.

Površina loma usled zamora ima karakterističan izgled, na kojem se mogu uočiti dve međusobno različite površine, zona zamora i zona nasilnog loma. Zona zamora ima glatku i tamnu površinu u kojoj se uočavaju linije porasta zamorne prskotine, a nalaze se na mestima povećane koncentracije napona usled:

- konstruktivnih (prelazna zaobljenja, zarezi, rupe i sllično),

- površinskih (zarezi od alata za obradu),

-tehnoloških (razugljeničenja i oksidisana mesta, pore, prsline i gasni mehuri), eksploatacinih(korodiranaiudarenamesta)drugidefekata

Slika br.3.13 Izgledi zamornih preloma: 1-Površina nastalausled nasilnog loma;2-

Površina nastala usled zamora materijal:3-Inicijalna naprslina.

Ispitivanje silom promenljive vrednosti dinamičke čvrstoće vrši se s ciljem odredivanja osetljivosti metala na zamor, i izvodi se ispitnom silom promenljive vrednosti, pri čemu se odreduje najmanji promenljivi napon pri kome pojava zamora neće nastati.

Sila promenljive vrednosti definiše se prema sinusoidnom zakonu promene.

Odnosi:

R = 2σ

σa = 1/2(σg−σd

σSR=1/2(σg+σd)

R=σg/σd

JUS.C.A4.035

Prema slici uočavaju se sledeće oznake:

σg - gornji napon, najveći napon u ciklusu,

σd - donji napon, najmanji napon u ciklusu,

σa - amplituda napona, polovina algebarske razlike gornjeg i donjeg napona,

σSR - srednji napon, apsolutna vrednost aritmetičke sredine gornjeg i donjeg napona i

R - raspon napona, razlika gornjeg i donjeg napona.

Slika br.3.15 Stohastička promena opterećenja Slika br.3.16 Promena opterećenja po

zadatom zakonu

Pri ispitivanju silom promenljive vrednosti, epruveta ili mašinski delovi se izlažu delovanju sila promenljivih vrednosti koje izazivaju napone prema zakonu:

δ = δ SR+δa·ƒ(t) (3.20)

Funkcija f(t) obično se aproksimira sinusnim zakonom, ali f(t) nema uticaja na vrednost dinamičke čvrsoće

Vrste promenljivog opterećenja:

Slika br.3.17 Dijagram promenljivog opterećenja

Na osnovu različitih vrednosti srednjeg i amplitudnog napona praktično se mogu ostvariti određeni naponi.

Pri ispitivanju silom promenljive vrednosti ostvaruju se:

- jednosmerni promenljivi napon, na pritisak (2 i 3) i zatezanje (7 i 8);

- naizmenično promenljivi napon, simetrični (5) i nesimetrični (4 i 6)

U ispitivanjima se najčešće koristi simetrični promenljivi napon (5), međutim radi dobijanja potpunije slike oponašanju metala pri zamoru koriste se i jednosmerno promenljivi napon (2 i 8) kao i početni jednosmerni napon (3-i 7).

Za ispitivanje zamaranjem koristi se:

- Uzorak - "epruvetu" za ispitivanje,

- Mašinu – pulzator,

-Pribor za merenje (pomično merilo, mikrometar)i poznavati tehniku ispitivanja.

Slika br.3.18 Epruvete za ispitivanje

Mašine za ispitivanje – PULZATORI: 1-Hidraulični pulzator; 2-Elektromagnetni pulzator 3-Elektromagnetni pulzator sa računarom

Slika br 3.19 Hidraulični pulzator

Slika br.3.20 Elektromagnetni pulzator Slika br.3.21 Elektrpmagnetni pulzator sa

računarom

Ispitivanje zamaranjem koje, odgovara stvarnim uslovimana, je ispitivanje na povišenim temperaturama, i ispitivanje zamaranjem složenim opterećenjem.

Slika br.3.22 Ispitivanje na pulzatoru sa Slika br.3.23 Ispitivanje pulzatorom sa

povišenom tenperaturom složenim opterećenjem

Tehnika ispitivanja

Određivanje dinamičke čvrstoće, pri ispitivanju silom promenljive vrednosti koriste se 8-10 epruveta opterećenih različitim spoljnim promenljivim opterećenjima koje se ispituju do loma usled zamora. Rezultati ispitivanja sreduju se u dijagram koji se naziva Velerov dijagram (Wöhler).

Prva epruveta izlaže se promenljivom naponu koji je odreden izabranim srednjim σSR i amplitudnim naponom σa, pri čemu σg ima vrednost ispod vrednosti zatezne čvrstoće Rm. Lom usled zamora pri tom opterećenju nastaje posle N' promena ciklusa.

Velerov dijagram

Druga epruveta izlaže se promenljivom naponu koji je manji od napona kod prve epruvete, a određen je izabranim srednjim naponom (σSR) pri nepromenljivoj amplitudi σa napona. Lom usled zamora nastaje posle N" promena ciklusa.

Na taj način smanjenjem srednjeg napona na većem broju epruveta (postepeno) dobija se celokupan Velerov dijagram.

Slika br.3.24 Celokupan Velerov dijagram

Iz Velerovog dijagrama, uočava se da promenljivi napon pri nekom srednjem naponu σSR i amplitudnom naponu, σa postaje asimptota nekom naponu RD, koji se naziva dinamička čvrstoća. Drugim rečima, ako je promenljivi napon niži od dinamičke čvrstoće RD neće nastati lom usled zamora.

Dijagram dinamičke izdržljivosti, Velerova kriva, se deli na dva dela:

- deo ograničene primene i

- deo dinamičke čvrstoće.

Pa tako se razlikuje:

RD - Trajna dinamička čvrstoća pri kojoj uopšte ne nastaje lom pri delovanju promenljivih opterećenja i

RDn – Ograničena dinamička čvrstoća pri kojoj ne nastaje lom pri N ciklusa promene delujućeg opterećenja, što je značajno za ograničeni vek trajanja elemenata kao npr. u vazduhoplovstvu.

Između svojstava čvrstoće i sposobnosti deformacije može se uspostaviti empirijska veza, npr. preko izraza:

RD = 0,35 Rm + 122 (3.21)

RD = 0,45ReH + 122 (3.22)

RD = 0,35 Rm + (1 + 1,35 A)

Slika br.3.25 Velerova kriva: a) za čelik : (0.4%C, 0.7%Mn, 0.25%Si,1.85%Ni, 0.3%Cr, 0.25Mo); b)za legure aluminijuma(Al-Cu): (4%Cu, 0.6%Mn, 1.5%Mg)

Faktori koji utiču na dinamičku čvrstoću

Na vrednost dinamičke čvrstoće utiču mnogi faktori i njihov je uticaj određuje se brojnim ispitivanjima.

Legirajući elementi koji se dodaju čelicima, u cilju poboljšavanja svojstava čvrstoće, načelno poboljšavaju i dinamičku čvrstoću.

Prisutne nečistoće i nemetalni uključci negativno utiču na dinamičku čvrstoću i to u znatno većoj meri od hemijskog sastava.

Posebno na smanjenje dinamičke čvrstoće utiču nemetalne inkluzije preko svog oblika i dimenzija, a prema nekim teorijama oni su glavni prouzrokivači zamora materijala. Treba istaći da njihov uticaj zavisi od prirode samih inkluzija, odnosno njihovog ponašanja u toku tople prerade, kao i njihovog položaja i orijentisanosti u odnosu na pravac valjanja. Tako, jako su opasne inkluzije koji se plastično deformišu i svojim oštrim ivicama izazivaju koncentraciju napona, posebno kod čelika povećane čvrstoće.

Termička obrada utiče u znatnoj meri na poboljšanje dinamičke čvrstoće preko strukture. Najpodesnija struktura je ferit, koja ima najveći odnos Rm/RD = 0,5, a veoma povoljno utiču i sitne čestice cementita dobijene pri bejnitnom kaljenju. Zaostali austenit utiče na smanjenje dinamičke čvrstoće, ali tek pri sadržaju preko 10%.

Na pojavu zamora znatnog uticaja ima stanje površinskog sloja. Tako npr. uklanjanjem površinskog razugljeničenog sloja u znatnoj meri se povećava dinamička čvrstoća, a takođe dinamička čvrstoća raste ako se u toku ispitivanja epruveta polira.

Na dinamičku čvrstoću utiče i način prerade čelika, pa tako kovani čelik u odnosu na liveni čelik ima znatno veću osetljivost na zarez.

Pored navedenih faktora na vrednost dinamičke čvrstoće utiču i drugi faktori:

- koncentratori napona ( radijusi zaobljenja, zarezi itd),

- zaostali unutrašnji naponi,

- naponsko stanje,

- agresivnost sredine (elektrolitička i gasna korozija),

- primenjena učestalost promene spoljnjeg opterećenja,

- ojačanje površinskog sloja,

- površinsko kaljenje i dr.

Vrste opterećenja utiču na faktor koncentracije napona, pa tako za isti nominalni napon pri zatezanju, savijanju i uvijanju, najveći je maksimalni napon pri zatezanju, zatim pri savijanju, pa tek pri uvijanju.