Вплив експлуатаційних середовищ на поширення поверхневих корозійно-втомних тріщин в елементах конструкцій сільськогосподарських машин

Abstract

Аналізуючи зломи деталей с/г техніки встановлено, що причиною багатьох руйнувань є дефекти корозійних пітингів при їхньому збільшенні й перетворенні у поверхневі корозійні тріщини. На базі енергетичних підходів, а також відомих з літературних джерел існуючих результатів математичного опису електрохімічних реакцій і окремих положень механіки руйнування вперше запропоновано розрахункову модель для визначення залишкового ресурсу найбільш навантажених елементів несучих систем сільськогосподарських машин з поверхневими тріщинами при сумісній дії циклічних навантажень і експлуатаційних корозійно-агресивних середовищ. Для даного випадку отримано сукупність математичних співвідношень: нелінійне диференціальне рівняння в часткових похідних, початкові й кінцеві умови для визначення залишкового ресурсу навантажених елементів сільськогосподарської техніки.

Assembled steel sections of agricultural machines operate in the conditions of severe corrosion medium. While fertilizing the chemical dust deposits on the structural element surfaces, which, being connected with moisture, creates aggressive medium and results in the sufficient corrosion fracture. While studying the parts wrecking of the agricultural machinery it was found, that the reasons of most fractures are the defects of corrosion pittings, which being increased further transform into surface corrosion cracks. Basing on the power approaches and available literature on the results of the mathematic description of the electrochemical reactions and some fracture mechanics principles the design model for determination of the residual operating life of the mostly loaded elements of the carrier systems of surface cracked agricultural machines under combined action of loadings and operation corrosion-aggressive medium, has been developed for the first time. The complex of mathematic relations for this case was obtained: non-linear differential equation in partial derivatives, initial and final conditions for finding the residual operating life of loaded elements of agricultural machinery, efficient method of the approximate solution being proposed here for the first time from the point of view of the applied mathematics complex task. Realization of this mathematic model was confirmed while analyzing the task of finding the residual operating life of the plate made of machine 17Г1С steel, weakened by the surface crack of semi-eliptic shape, which is under cyclic loadings and placed in the 3% solution of NaCl. It was shown, that unsufficient increase of the initial size of the crack decreases greatly the period of pre-critical growth of the corrosion fatigue crack (residual operating life of the agricultural machine element). Application of the developed model was testified by the examples of tasks with finding the residual operating life of structure elements of thin-walled elements cross-sections of the surface-cracked assembled sections.