ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

РАЗРУШЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Разрушения деталей машин обычно происходят не столь драма­тично, как приведенные выше случаи. Однако и они могут нанести колоссальный вред фирме. В качестве примера можно привести раз­рушения сварного зубчатого барабана механизма сцепления трак­тора «Кировец» (рис. 1.10), которые имели место много лет назад.

Барабан состоял из предварительно механически обработан­ного и закаленного венца 1 с внутренними зубцами по окружно­сти и ступицы с диском 2 из другой стали. Диаметр венца — около 25 см. В прежних конструкциях трактора эти детали соединялись заклепками. Но заклепки часто срезались в процессе эксплуатации. По­этому завод решил заменить клепаное соеди­нение более прочным — сварным.

Была разработана специальная установка с двумя головками (для сварки под слоем флю­са) и вращающейся горизонтальной платфор­мой. На платформу укладывали предваритель­но подогретый до 360°С зубчатый венец и холодную ступицу. Две неподвижные дуги рас­полагались по диаметру барабана. Каждая дуга сваривала половину кольцевого шва. Такая симметричная сварка позволяла сохранять тре­буемую соосность венца и ступицы без после­

дующей механической обработки. При теплообмене наружный венец остывал. Его диаметр уменьшался. Внутренняя ступица на­гревалась и увеличивалась в диаметре. В результате кольцевой шов при сварке обжимался в поперечном направлении, что предотвра­щало образование трещин. После сварки деталь вешалась на крюк очень медленно движущегося по змейке конвейера. На нем близ­ко расположенные друг к другу горячие сваренные барабаны по­степенно остывали, обогревая друг друга.

Технология казалась замечательной. Контроль качества не выявлял никаких дефектов сварки. Однако выяснилось, что на тысячу выпущенных заводом тракторов примерно в трех при экс­плуатации происходят разрушения этих барабанов. Механизм сце­пления располагается под сидением тракториста. Литой картер, в котором он находится, одновременно составляет половину шар­нирно сочлененной рамы этого трактора. Когда быстро вращаю­щийся барабан сцепления разрушается, то литой картер букваль­но взрывается. Трактор разваливается на две части. Кабина с трактористом падает на землю с высоты около 1,5 м. Естественно, что после такого происшествия тракторист уже не хочет работать на аналогичном тракторе.

ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

В некоторых сварных швах этих барабанов были обнаружены микротрещинки, которые при неблагоприятных условиях могли расти по механизму замедленного разрушения или в результате усталости — возможно, они и были одной из причин рассмотрен­ных разрушений.

Обнаружились и нарушения технологии. Иногда участок ме­ханической обработки дисков, на который они попадали после сварки, «перевыполнял план». Тогда токарные станки простаива­ли из-за отсутствия заготовок. Токари, работавшие сдельно, теря­ли в зарплате, поэтому просили рабочего на автокаре быстрее при­везти заготовки. Загружали только что сваренные горячие диски и отправляли их на механообработку. Естественно, что при этом режим остывания заготовок после сварки нарушался, и микро­трещинки могли превращаться в макротрещины.

На рис. 1.11 показано разрушение башенного крана. Как вид­но из рисунка, в этом случае крановщик не пострадал. Его кабина находится ниже места излома. Но так бывает не всегда.

Несколько лет назад зимой в Санкт-Петербурге стоял мороз -28°С. На стройке жилого дома, в районе Пороховых (рис. 1.12) при попытке поднять примерзший к земле блок разрушилось кре­пление одной из четырех колесных тележек нижней рамы башен­ного крана. Кран упал. Находившаяся в кабине крановщица по­гибла.

На следующий день было решено на остальных кранах этой конструкции места вероятного излома усилить толстыми наклад­ками. Когда первый крановщик стал подниматься в кабину, «уси­ленная» накладками рама сломалась именно в «усиленном» мес­те. Хорошо, что заранее проинструктированные стропали успели подложить под место излома шпалу. Башня крана наклонилась, но не упала. Трясущийся от страха крановщик благополучно спус­тился на землю.