Усталостное изнашивание

Изнашивание

Под сопротивлением древесины изнашиванию понимают ее сопротивление постепенному разрушению и износу поверхности, под действием механических факторов, главным образом трения (истирание).

Сопротивление древесины изнашиванию увеличивается с повышением твердости и уменьшается при увеличении влажности. Износ боковой поверхности, примерно, на 60% выше износа торцевой.

Пропаривание древесины сильно понижает ее сопротивление изнашиванию; пропитка маслом, воском, смолами, наоборот, весьма заметно увеличивает это сопротивление.

Диаграмма усталостного изнашивания различных пород показана на рис. 31.

Усталостное изнашивание

Под усталостью или утомляемостью древесины понимают понижение ее механических свойств под влиянием длительного воздействия усилий (нагрузок), причем действие нагрузок может быть постоянным или переменным.

В результате усталости наблюдаются случаи преждевременного или неожиданного разрушения материала при Напряжениях, значительно меньших временного сопротивления.

Переменная нагрузка может быть двух родов: с постоянным знаком, с изменением величины нагрузок от 0 до определенного предела, и знакопеременная, при которой предельные напряжения меняются от +σ₁до —σ₂. Однократный переход от наименьшего напряжения к наибольшему положительному его значению и обратно называется циклом. Разница между верхним и нижним пределами цикла называется амплитудой напряжений цикла.

Малая продолжительность одного цикла напряжений, т. е. большая частота перемен нагрузки, характеризует случай вибрационной нагрузки. Отношение σ1/σ2= ν носит название коэффициента амплитуды или характеристики цикла.

Мерой сопротивления древесины знакопеременным нагрузкам при данной амплитуде напряжений является количество циклов, выдерживаемых ею до разрушения.

Максимальная нагрузка, выдерживаемая материалом при практически достаточно большом числе циклов без разрушения, называется пределом выносливости или пределом усталости (для стали принято условно считать пределом выносливости 10 000 000 циклов, для цветных металлов 100 000 000 циклов).

Выносливость древесины при знакопеременных нагрузках при изгибе изменяется вместе с величиной нагрузки: при нагрузках, превышающих две трети временного сопротивления изгибу, выносливость незначительна. При напряжениях, меньших двух третей временного сопротивления, выносливость резко увеличивается.

Одну треть временного сопротивления древесины изгибу называют пределом быстрой усталости при переменных изгибающих нагрузках.

Одна шестая временного сопротивления является пределом выносливости древесины при переменных изгибающих нагрузках. При этом число выдерживаемых циклов превышает 10 000 000 при 1000 циклов в минуту.

Содержание влаги в древесине мало влияет на величину усталости при повторном изгибе.

Предел выносливости при повторном кручении составляет в среднем 0,40 от предела выносливости при изгибе.

Таблица 32 Предел усталости для древесины при переменном изгибе и кручении (Частота колебаний от 50 до 3000 циклов в минуту) (по Педдеру)

Порода дерева	Влажность W%	Предел выносливости кг/см	Отношение пределавыносливости к временномусопротивлению при изгибе
При изгибе
Ель	14-14,7	214	0,28
Лиственница	12,7—13,5	191	0,33
Сосна	12,5-13,5	326	0,25
При кручении
Ель	-	87	-
Лиственница	11,9	147	-
Сосна	12,5-13	76	-