Обота майже будь-якої машини супроводжується більш-менш сильними ударами. Навіть цокання наручного ча-сов, яке можна почути, тільки піднісши їх зовсім близько до вуха, є не що інше, як удари один об одного найдрібніших деталей годинникового механізму.
Зрозуміло, що інженерам - творцям машин - з-вершенно необхідно знати, як удари впливають на мате-ріали, з яких зроблені машини. І не тільки інженерії-ри, а й машиністи екскаваторів, водії автомобілів, машиністи паровозів повинні знати, як переносять їх машини ударні навантаження; це допоможе їм збільшити термін служби деталей машин, які зазнають ударів при роботі.
Величина спокійній навантаження вимірюється в кілограм-мах, тоннах або інших одиницях сили. Величину ударного навантаження так вимірювати не можна. Ударне навантаження визна-ляется кількістю енергії, переданої в момент удару від одного тіла до іншого. Наприклад, камінь, що падає з ковша екскаватора в кузов самоскида, володіє в мо-мент удару певної кінетичної енергією. Ця енергія припиняється в енергію пружної і залишкової де-формації кузова, ресор, коліс і інших несучих дета-лей автомобіля, а також самого каменю. Тому спосіб-ність того чи іншого матеріалу протистояти ударним
Мал. 24. Діаграма розтягування: а - вдастічного матеріалу; б-крихкого матеріалу. Заштрихованная площа пропорційна роботі руйнування зразків.
Навантажень визначається вже не межею його міцності, а енергією деформації, яка може бути накопичена в одному кубічному сантиметрі матеріалу до руйнування.
Знайомлячись з випробуванням матеріалів на розтяг, ми згадували про те, що чим більше деформація і на-напруга, тим більше енергія, що накопичується в мате-ріалі. Отже, найбільшу енергію перед руйнуючої-ням зможе накопичити пластичний матеріал, спосіб-ний до великих деформацій (рис. 24).
Тендітні матеріали до пластичних деформацій НЕ-здатні, вони раврушаются при дуже невеликих дефор-маціях. Тому крихкі матеріали погано протистоять ударам, навіть якщо межа міцності цих матеріалів ве-лик. От чому не Роблять з чавуну автомобільних рес-сміття, пружин, залізничних рейок і інших деталей і виробі, що піддаються ударним навантаженням. Такі де-талі повинні бути виготовлені з пластичного матеріалу, наприклад із сталі.
Однак ударна міцність деталі машини залежить не тільки від матеріалу, але і від форми і розмірів.
На рис. 25 зліва ми бачимо два стержня. Вони виточені з одного прутка стали. Їх діаметри однакові, але вони різні по довжині: один удвічі довше за інше. Випробування їх на розрив при поступово збільшується навантаження
Мал. 25. Нижні стрижні при розриві Улара будуть приблизно вдвічі міцніше верхніх.
Дає однакові результати: стрижні розірвуться при од-ної і тому ж навантаженні. Інша картина вийде, якщо стрижні випробувати на розрив при ударної гшрузке. Для розриву довгого стрижня потрібно майже вдвічі сильніший удар, ніж для короткого. Як же це пояснити ?.
Причина полягає в тому, що до моменту розриву удли-ня короткого стрижня майже вдвічі менше, ніж у довжин-ного. Ця різниця в деформації і призводить до того, що енергія удару різна для розриву короткого і довгого стрижнів.
Таким чином, довгі деталі краще протистоять ударному розтягування, ніж короткі. Наприклад, довгий трос або болт витримає велику ударну навантаження, ніж короткий.
Довгий стрижень при ударному навантаженні виявився міцнішим тому, що він здатний до великих деформацій, ніж короткий, він більш «податливий». Така ж картина на - блюдается і тоді, коли деталі піддаються ударному вигину, скручування і стиснення. Завжди ударне навантаження легше сприймають більш податливі, як би пружинячи-щие деталі. Тому там, де потрібно пом'якшити удар, ста-лять ресори, пружини, гумові прокладки, т. Е. Деталі, що відрізняються великою піддатливістю, які беруть на себе дію удару, що оберігають від нього інші частини машини.
Познайомимося ще з однією особливістю ударної міцності. На рис. 25 справа показані два стержня оди-наково довжини, вони виготовлені зі сталі однієї марки. Нижній має однаковий діаметр по всій довжині, а у верхнього половина потовщена вдвічі. На перший погляд мо-же здатися, що потовщений стрижень при ударі буде міцніше. Однак це не так. Насправді деталь без потовщення може витримати розтягує удар майже вдвічі сильніший, ніж деталь з потовщенням.
Це пояснюється тим, що під впливом растяжки-вающего удару тільки тонка частина стрижня буде досл-ють пластичну деформацію і сильно подовжиться. Товста ж частина залишиться пружною н деформується дуже мало. Таким чином, протидіяти удару, поглинаючи його енергію, буде головним чином тонка частина, а потовщена половина стержня залишиться «безру-бітної». Отже, потовщення ні, тільки не пови-шает, а, навпаки, знижує міцність деталі при дії удару, воно як би вимикає частина стрижня з роботи.