Həyat fəALİYYƏTİ TƏHLÜKƏSİZLİYİNİn nəZƏRİ Əsaslari

8.6. Materialların möhkəmlik nəzəriyyəsi və onlara qoyulan təhlükəsizlik tələbləri

Möhkəmlik maşın hissələrinin iş qabiliyyətinin əsas kriteriyasıdır. Maşın və avadanlıqların, onların ayrı-ayrı hissə və materiallarının möhkəmliyi onların mexaniki təsirdən dağılmaya, yaxud qalıq deformasiyasına qarşı müqaviməti ilə müəyyən olunur.

Möhkəmliyin hesablanması təsir edən statik və dəyişən yükə görə aparılır. Statik qüvvəyə görə hesablama aşağıdakı ardıcıllıqla aparılır:
1. Maşın hissələrinin hesablama sxemi müəyyən edilir, onlara təsir edən qüvvələrin qiyməti, istiqaməti, tətbiq nöqtəsi, eləcə də sxemin qəbul edilməsində yol verilən xətalar müəyyənləşdirilir;
2. Hissələrin materialı seçilir, onların fiziki - mexaniki xassələrini xarakterizə edən əsas parametrlər müəyyənləşdirilir;
3. Qəbul olunmuş hesablama sxeminə əsasən qüvvələr sisteminin müvazinət şərtləri tərtib edilir;
4. Materialın gərginlik altında deformasiyaya uğramasını xarakterizə edən fiziki asılılıqlar müəyyən edilir. Bu məqsədlə ümumiləşdirilmiş Huk qanunundan istifadə edilir.


; (5)
; (6)
(7)

burada E–yunq modulu;

σ_1, σ_2, σ₃–verilmiş nöqtə ətrafında elementar kubun səthlərindəki əsas gərginlik;
e₁,e₂,e₃ –əsas gərginliklərə uyğun nisbi deformasiyalar;
m– Puasson əmsa­lıdır.

5. Maşın hissələrində yaranan gərginliklər təyin edilir. Məlumdur ki, verilmiş nöqtə ətrafında gərginlikli vəziyyət σ_xx,σ_yy, σ_zz,τ_xy = τ_yx, τ_yz = τ_zy, τ_zx = τ_xzgərginlikləri ilə xarakterizə edilir ki, bunu da ümumi bir gərginlik tenzoru ilə ifadə etmək olar:

σ _xx τ_xy τ_xz
T_σ=τ_yxσ_yyτ_zy (8)
τ_zx τ_yz σ_zz

6. Materialın möhkəmliyini təmin edə biləcək fərziyyə qəbul edilir. Materiallar müqaviməti kursunda qəbul olunan möhkəmlik nəzəriyyələri aşağıdakılardır:

a) Birinci möhkəmlik nəzəriyyəsi– maksimum möhkəm­lik nəzəriyyəsi. Bu nəzəriyyəyə əsasən, əgər material həddi və ya mürəkkəb gərginlikli vəziyyətdə olarsa, onun möhkəmliyi bu gərginliklərdən ən böyüyünün buraxılabilən qiymətindən kiçik və ya ona bərabər olduğu halda ödənilir, yəni:


σ₁ ³ σ ₂ ³σ ₃ ³0; σ ₁ £ [σ]

b) İkinci möhkəmlik nəzəriyyəsi– maksimum nisbi deformasiya nəzəriyyəsi.

Bu nəzəriyyəyə əsasən, əgər material üç oxlu gərginlikli vəziyyətdə olarsa, onun möhkəmliyi ən böyük nisbi deformasiyanın buraxılabilən qiymətindən kiçik və ya ona bərabər olduğu halda ödənilir.
Əgər deformasiyanın hər üçü müsbət e₁ ³e₂ ³e₃ ³0 və e₁ £ [e_d] olarsa, onda möhkəmlik ödənilir.
c) Üçüncü möhkəmlik nəzəriyyəsi – maksimum toxunan gərginlik nəzəriyyəsi. Bu möhkəmlik nəzəriyyəsinə əsasən, əgər bu və ya digər gərginlikli vəziyyətdə olan materialda yaranan maksimum toxunan gərginlik buraxılabilən qiymətdən kiçik və ya ona bərabər olarsa, onda möhkəmlik ödənilir. Başqa sözlə:

q) Dördüncü möhkəmlik nəzəriyyəsi –energetik möh­kəm­lik nəzəriyyəsi. Bu nəzəriyyəyə əsasən, əgər bu və ya digər gərginlikli vəziyyətdə olan materialın verilmiş nöqtəsi ətrafında forma dəyişməsinə uyğun gələn xüsusi potensial enerji həddi qiymətdən kiçik və ya ona bərabər olarsa, onda möhkəmlik ödənilir. Yəni

Dəyişən qüvvəyə görə möhkəmliyin hesablanması aşağıdakı ardıcıllıqla aparılır:

1) Təsir edən qüvvənin və bu qüvvənin təsiri nəticəsində hissələrdə yaranan gərginliklərinin müəyyənləşdirilməsi;
2) Dəyişən dövr üzrə yüklənən materialların mexaniki xassələrinin müəyyən edilməsi;
3) Möhkəmlik şərtinin qəbul edilməsi.
Maşın və avadanlıqların mexaniki möhkəmliyini xarakte­rizə edən başlıca göstərici – ehtiyat əmsalıdır. Bu, maksimum buraxılabilən gərginliyin və ya yükün hesabat gərginliyinə və ya yükünə olan nisbətinə deyilir.
Hesabat maksimum gərginliyə görə aparıldıqda ehtiyat əmsalı aşağıdakı nisbətlərdən tapılır:


;

burada n_ax– axma həddinə görə ehtiyat əmsalı;

n_m– müvəqqəti müqavimətə görə ehtiyat əmsalı;
n_u – uzunmüddətli möhkəmliyə görə ehtiyat əmsalı;
σ_ax–fiziki axma həddinin minimum qiyməti;
σ_m–müvəqqəti müqavimətin minimum qiyməti;
σ_u–100min iş saatında uzunmüddətli möhkəmlik həd­di­nin orta qiyməti;
[σ] – buraxılabilən gərginlikdir.

Maksimum buraxılabilən yükə görə ehtiyat əmsalı belə tapılır:

(9)

burada P_max, P_iş– uyğun olaraq maksimum buraxılabilən və iş zamanı yaranan yüklərdir.

Möhkəmlik ehtiyat əmsalı təsir edən qüvvə və gərginliyin xarakterindən (statik, dinamik, dəyişən, zərbə, uzun­müd­dətli və s.) tikintinin formasından, materialın keyfiy­yə­tindən, mexaniki xassələrindən, təhlükəsizlik şəraitindən (qəza nəticələrindən, adamların təhlükəsizliyindən) və s. asılı olaraq kompleks surətdə təyin olunmalıdır.

Ehtiyat əmsalının qiyməti oxşar qurğuların iş təcrübəsin­dən və texnikanın inkişaf səviyyəsindən asılı olaraq müəyyən edilir. Onun həddi 1,25-dən 6-ya qədər və bəzən daha artıq qiymətlərdə olur. Məsələn, qazıma borularının və təhlükəsiz iş şəraiti üçün bu əmsal 1,25-1,3; tal kanatı üçün 3-5; təzyiq altında işləyən fontan armaturu, manifold xətti üçün 1,5 və s. qəbul olunur.
Bir çox tikintilərdə və avadanlıqlarda təsiredici qüvvə hər yerdə eyni qiymətdə olmadığından ehtiyat əmsalının qiyməti iş şəraitinə uyğun olaraq müxtəlif hissələr üçün bərabər müqavimətlilik prinsipində seçilir. Məsələn, qazıma kəmərləri və qoruyucu kəmərlər quyuda müxtəlif dərinliklərdə ox boyu dəyişən yükə məruz qaldığı üçün, onların bərabər müqavimətlilik prinsipində hesablanması normal iş şəraitini təmin etməklə yanaşı, materialdan qənaətlə və səmərəli istifadə olunmasına imkan verir. Onu da nəzərə almaq lazımdır ki, ehtiyat əmsalının, ehtiyac olmadan, çox böyük götürülməsi qurğu və avadanlığı mürəkkəbləşdirir, ölçülərinin artırılmasına səbəb olur və iqtisadi xərci xeyli artırır.
Dinamik yüklə işləyən, yaxud statik qeyri-müəyyən sistemlərdən ibarət mürəkkəb maşın və qurğularda möhkəmlik üzrə hesabatlar nəzəri düsturlarla aparıldıqda, bir çox hallarda, qeyri-dəqiq nəticələr yaranır. Belə hallarda tenzometrik ölçmə həqiqi təsir qüvvələrinin düzgün təyininə kömək edir.
Avadanlıqların lahiyələndirilməsində dayanıqlıq məsələ­lə­ri­nin düzgün həlli böyük əhəmiyyətə malikdir. Dayanıqlığı yüksəltmək tədbirləri sistemlərin möhkəmliyini artırmaqla bərabər, onların müxtəlif əlavə yükləmə şəraitində normal işini təmin edir.
Neft sənayesində müxtəlif qaldırıcı mexanizmlərin aşması və sıradan çıxması, ötürmə vasitələrinin, metal kanatların, təzyiq altında işləyən manifold birləşmələrinin qırılması və s. ağır qəzalara və bədbəxt hadisələrə səbəb olur. Bu baxımdan, ümumiyyətlə maşın və avadanlıqlara vaxtında xidmət göstərilməsi onların etibarlı işləməsini, uzunmüddətli istismarını təmin etməklə yanaşı, qəza və bədbəxt hadisələrin aradan qaldırılmasına da kömək edir.
İş prosesinin təhlükəsizliyini təmin etmək, maşın, avadanlıq və mexanizmlərin sıradan çıxmasının qarşısını almaq üçün onların konstruksiyalarının qeyri-normal iş şəraitinə daha həssas olan hissələrində təzyiq, temperatur, qaldırılan yüklər və başqa parametrlər buraxılabilən həddən az olmalıdır.
Avadanlıq üçün material seçdikdə əsas tələbat onun iş şəraitinə uyğun gəlməsindən ibarətdir.
Konstruksiya üçün material seçdikdə, o, mütləq sınaqdan keçirilməlidir. Bunun üçün, istifadə ediləcək materialdan lazımi olan konstruksiyanı təqlid edən kiçik bir konstruksiya hazırlayırlar. Bu konstruksiya üzərində kompleks sınaq aparılır və materialın yararlığı müəyyən edilir.