Требования предъявляемые к деталям и узлам механизмов

Лекции и примеры решения задач механики

Детали и узлы машин, как и машины в целом, характеризуются работоспособностью, надежностью, технологичностью, экономичностью и эстетичностью. Работоспособностью называют состояние деталей, при котором они способны нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией.

Под надежностью понимают свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение заданного промежутка времени или требуемой наработки. Технологичными называют детали и узлы, требующие минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

Основными критериями работоспособности и расчета деталей машин являются: прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость. Значение того или иного критерия для данной детали зависит от ее функционального назначения и условий работы. Например, для крепежных винтов главным критерием является прочность, а для ходовых винтов — износостойкость.

Основы расчета на прочность изучают в курсе сопротивления материалов. В курсе «Детали машин» общие методы расчетов на прочность рассматривают в приложении к конкретным деталям и придают им форму инженерных расчетов.

Нагрузки на детали машин и напряжения в них могут быть постоянными и переменными по времени. Детали, подверженные постоянным напряжениям в чистом виде, в машинах не встречаются. Однако отдельные детали работают с мало изменяющимися напряжениями, которые при расчете можно принимать за постоянные.

Переменные напряжения характеризуются циклом изменения напряжений: при отнулевом цикле напряжения меняются от нуля до максимума; при знакопеременном симметричном цикле напряжения меняются от отрицательного до такого же положительного значения.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы.

Изнашивание — процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в подшипниках, в зубчатых зацеплениях и т.п. Увеличение зазоров снижает качественные характеристики механизмов — КПД, надежность, точность и т.д.

Коррозия — процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления. Коррозия является причиной преждевременного разрушения многих конструкций. Для защиты от коррозии применяют антикоррозионные покрытия или изготовляют детали из специальных коррозионноустойчивых материалов.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать: понижение прочности материала и появление ползучести; понижение защищающей способности масляных пленок, а, следовательно, увеличение изнашивания деталей; изменение зазоров в сопряженных деталях, которое может привести к заклиниванию или заеданию и т.п.

Виброустойчивостъ. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей.

Требования предъявляемые к деталям и узлам механизмов

Каждая машина состоит из сборочных единиц (элементов), выполняющих определенные функции при ее работе: силового оборудования (одного или нескольких двигателей) для получения механической энергии; рабочего оборудования для непосредственного воздействия на перерабатываемый материал и выполнения заданного технологического процесса; ходового оборудования (у переносных и стационарных машин оно отсутствует) для передвижения машины и передачи ее веса и рабочих нагрузок на опорную поверхность; передаточных механизмов (трансмиссии), связывающих рабочее и ходовое (у самоходных машин) оборудование с силовым; системы управления для запуска, останова и изменения режимов работы силового оборудования, включения, выключения, реверсирования, регулирования скоростей и торможения механизмов и рабочего органа машины; несущей рамы для размещения и закрепления на ней всех узлов и механизмов машины. Сборочные единицы многих строительных машин унифицированы.

Машина представляет собой устройство, совершающее полезную работу с преобразованием одного вида энергии в другой. Она состоит из ряда механизмов различного назначения, объединенных общим корпусом, рамой или станиной. Механизмы включают в себя узлы в виде законченных сборочных единиц, представляющих совместно работающие детали. Деталь является частью машины, изготовленной в основном из однородного по наименованию и марке материала без использования сборочных операций. Их подразделяют на простые (заклепка, штифт, шпонка), сложные (распределительный вал, корпус редуктора и двигателя), общего (болты, валы, зубчатые колеса) и специального назначения, применяемые в различных видах машин (крюки кранов, корпуса ковшей экскаваторов, поршни насосов).

Основными требованиями, предъявляемыми к деталям, являются простота их форм, экономичность (стоимость материала, затраты на изготовление и эксплуатацию) и надежность (способность сохранять во времени свою работоспособность). Работоспособность же определяют, как по отдельным, так и совместным показателям прочности, износостойкости, теплостойкости, жесткости, устойчивости и виброустойчивости. Значения необходимых показателей зависят от условий работы деталей (для крепежных деталей — прочность, для ходового винта — износостойкость). Однако главным показателем для большинства деталей является прочность — свойство детали сопротивляться изменению формы (разрушению) под воздействием внешних нагрузок.
Наиболее распространенными способами оценки прочности деталей являются: 1) сравнение расчетных напряжений от действующих нагрузок с допускаемыми напряжениями а [п].

Допускаемые напряжения определяют по формулам [а] –

Требования предъявляемые к деталям и узлам механизмов

Необоснованная разборка тракторов или машин на их базе, узлов и агрегатов нарушает приработку деталей и способствует увеличению износов, поскольку после каждой разборки скорость износов возрастает. Даже простое снятие головки блока и установка ее на место значительно ускоряют износ двигателя.

Необходимо соблюдать следующие общие правила разборки агрегатов тракторов и машин на их базе: – при разборке крепежных деталей, следует помнить, что после удаления части болтов из отверстий некоторые агрегаты и детали могут оказаться в состоянии неустойчивого равновесия и упасть; – при разборке наносят на нерабочие торцевые поверхности деталей метки, облегчающие в дальнейшем их сборку; – при разборке резьбовых соединений не допускается пользоваться зубилом, бородками, ключами с удлинителями; винты следует вывинчивать отвертками, подобранными по шлицам в головках винтов; забитые концы нужно запиливать напильником; – применять при разборке можно только такие инструменты и приспособления, которые полностью исключают порчу годных деталей, болтов и гаек; – грани болтов, гаек и винтов деформируются из-за неисправных ключей и отверток и неправильного подбора инструмента, установки его с перекосом;
при неполной разборке крепежные детали рекомендуется вставлять или ввинчивать в предназначенные для них отверстия снятого агрегата; – при разборке агрегата детали снимают аккуратно, без перекосов и повреждений; – подшипники качения демонтируют обязательно съемником, прилагая усилия к тому кольцу, которое установлено с натягом; – нельзя наносить удары молотком по стальным кольцам подшипников, удары молотком по торцам деталей и подшипников при их выпрессовке наносят через проставки или выколотки из мягкого металла или дерева; – если при снятии деталей приходится прилагать большие усилия (а этого не должно быть по условиям сборки), то прекращают работу и выясняют причину возникновения заедания; – не рекомендуется разукомплектовывать приработавшиеся детали, годные к дальнейшей эксплуатации; – запрещается перегибать трубки масло- и топливопроводов; – рекомендуется после снятия агрегатов гидросистемы отверстия для подсоединения маслопроводов закрывать пробками и заглушками.

При разборке механизмов и дефектации деталей их аккуратно раскладывают на монтажном столе, избегая нагромождения одной детали на другую, обращая особое внимание на сохранность посадочных поверхностей. На период ремонта разобранные детали и агрегаты хранят на полках специальных стеллажей и в отдельных ящиках с закрывающимися крышками. Демонтированные болты, шайбы, гайки укладывают в отдельные ящики.

Если машина частично разобрана, слесарю-ремонтнику не следует ограничивать внимание только отказавшими элементами. Необходимо оценить техническое состояние смежных деталей и механизмов, осмотреть узлы, к которым открылся доступ после разборки. Перед разборкой агрегата или узла необходимо проверить, нет ли следов подтекания масла. При подтекании масла соответствующие уплотнения должны быть заменены.

Для предотвращения поломок при разборке агрегатов шестерни, втулки, подшипники и другие детали, имеющие посадки с натягом, снимают при помощи специальных съемников, приспособлений, выколоток и гидравлических прессов. Пользуясь съемниками, не допускают нанесения ударов по рычагам, удлинения воротков, установки их с перекосом или неполного захвата лапками специальных кромок деталей. Заржавевшие детали и узлы выдерживают в керосине или дизельном топливе, а затем разбирают.

Если внешним осмотром на тракторе устанавливают видимые без разборки механизмов трещины, изломы, забоины, задиры, изгибы, вмятины и другие дефекты, влияющие на его работоспособность, а при снятии агрегатов обнаруживают, что техническое состояние смежных механизмов требует замены или ремонта ряда деталей, то агрегат подвергают необходимой разборке, а детали — дефектации. Дефектацию деталей выполняют после их промывки и сушки, когда на поверхности хорошо видны следы износов (сколы, трещины, задиры, царапины и т. д.). Изношенные детали внимательно осматривают, а затем проверяют их форму и размеры соответствующими измерительными инструментами и приборами, при этом делают заключение о целесообразности замены детали или ее ремонте. Чтобы установить, возможен ли ремонт детали или нужно ее заменить, иногда проверяют ее взаимодействие с другой сопряженной с ней деталью, например вал с шестерней или вал с корпусом. Деталь заменяют в том случае, если в результате износа ее размеры нарушают работоспособность механизма или вызывают его интенсивный износ.

Смотрите так же:  Судебные приставы советского района казань рабочей молодежи

Заменяют детали с предельным износом, а также в тех случаях, когда износ меньше допустимого, но по объективным данным деталь не дослужит до очередного текущего или капитального ремонта.

При проведении сложных ремонтов машин составляют ведомость дефектов, которая является отчетным документом для определения объемов работ и потребности в запасных частях и материалах. Для годных деталей, обладающих достаточным ресурсом для дальнейшей эксплуатации без замены, определяют примерный срок службы.

При дефектации подшипников качения осматривают кольца, сепараторы, наличие следов сдвига обоймы относительно места посадки, измеряют радиальный зазор и размеры колец, проверяют шум и легкость вращения. Перед проверкой на легкость вращения подшипник следует промыть. Проверку проводят, вращая наружное кольцо и удерживая внутреннее, при этом кольцо исправного подшипника должно вращаться легко, без заметных местных притормаживаний и заеданий, останавливаться плавно, без рывков и стука. Во время вращения должен быть слышен глухой шипящий звук; резкий металлический или дребезжащий звук свидетельствует о непригодности подшипника к использованию.

Не допускаются: трещины или выкрашивание металла на кольцах и телах качения, цвета побежалости, выбоины и отпечатки (лунки) на беговых дорожках колец; коррозия, шелушение металла, чешуйчатые отслоения, раковины, глубокие риски и забоины на беговых дорожках колец и телах качения; надломы, сквозные трещины на сепараторе; отсутствие или ослабление заклепок сепаратора; забоины и вмятины на сепараторе, препятствующие плавному вращению подшипника, неравномерный износ беговых дорожек, заметная на глаз и на ощупь ступенчатая выработка рабочей поверхности колец.

Допускаются царапины, риски на посадочных поверхностях наружных и внутренних колец подшипников; матовая поверхность беговых дорожек и тел качения. Состояние шариковых и радиально-роликовых подшипников оценивают также по радиальному зазору, определяемому в двух диаметрально противоположных плоскостях путем замера величины сдвигания внутреннего кольца относительно наружного.

Наружный и внутренний диаметры колец подшипников измеряют в тех случаях, когда наблюдаются следы сдвига колец относительно вала и корпуса в виде светлых блестящих пятен или рисок, ожогой и черноты на посадочных поверхностях.

Шестерни бракуют и заменяют новыми при износе зубьев по рабочему профилю и торцам, при обнаружении трещин, сколов, при выкрашивании и разрушении одного или нескольких зубов, смятии шлицев или поверхностей отверстия в ступице или деформации шпоночной канавки. Площадь выкрашивания рабочей поверхности зуба шестерни допускается не более 5% от общей площади зуба. Шестерни с частично разрушенным или сколотым зубом по длине более 25% от общей длины непригодны к дальнейшей работе. Наиболее распространенными дефектами валов и осей являются изгиб, износ посадочных шеек, шлицев, шпоночных канавок и резьб.

Пружины считаются годными, если поверхности витков ровные и гладкие, без слоев коррозии, трещин и надломов, а их опорные торцы плоские и перпендикулярны оси пружины. Неравномерность шага витков пружины не должна превышать 20%.

При дефектации крепежных деталей бракуют и заменяют новыми болты и винты с согнутыми стержнями, местной ступенчатой выработкой. Болты и гайки, у которых смяты грани до размера, исключающего возможность их нормальной затяжки, также подлежат замене. На резьбах не допускаются вмятины, забоины, выкрашивание, потяну- тость, срыв более двух ниток. Дефекты ответственной резьбы контролируют навинчиванием резьбового калибра. При дефектации составных частей, имеющих болтовые соединения, проверяют правильность затяжки болтов и шпилек. Заменяют шплинты, шплинтовочную проволоку, уплотнительные прокладки, имеющие трещины, вырывы, расслоения.

Шплинты, шплинтовочную проволоку, картонные уплотнительные прокладки, имеющие трещины, вырывы, расслоения, устанавливать повторно не разрешается. Самоподвижные резиновые уплотнения с трещинами, глубокими рисками в манжетах и другими механическими повреждениями, оборванными или растянутыми пружинами, неплотной посадкой сальников в корпусе выбраковывают. Манжета должна плотно обжиматься пружиной в свободном состоянии.

При сборке необходимо соблюдать следующие требования: собираемые агрегаты должны быть чистыми: масляные каналы и отверстия в них прочищают и продувают сжатым воздухом; перед сборкой сопрягаемые поверхности деталей протирают и смазывают той же смазкой или маслом, которые применяют для данного сопряжения; резьбовые концы болтов в нерегулируемых соединениях должны выступать над торцевой поверхностью гаек после их затяжки не менее чем на 2 … 2,5 нитки и не более чем на 10 мм (кроме особо оговоренных случаев); гайки или болты затягивают равномерно моментом, соответствующим диаметру резьбы.

Пружинные шайбы после затяжки гаек, болтов должны всей поверхностью прилегать к закрепляемой детали и гайке или болту. Диаметр шплинта должен соответствовать диаметру отверстия в деталях. Головки шплинтов должны утопать в прорезях гаек. Допускается выступание головки на 1/3 диаметра шплинта. Концы шплинта разводят на болт и на грань гайки.

При напрессовке подшипника на вал усилие должно передаваться через внутреннее кольцо. Перед напрессовкой на вал подшипник нагревают в масляной ванне до температуры 80 … 90°. Шпонки плотно устанавливают в шпоночные пазы валов. Не допускается перемещение шпонок в пазах валов, шкивов. При установке прокладок необходимо, чтобы все их отверстия совпадали с соответствующими отверстиями сопряженных деталей.

«Детали машин» – раздел механики, в котором изучают основы проектирования машин и механизмов.

Любая машина или механизм состоят из сборочных единиц (узлов) и отдельных деталей. Детали, представляющие единое целое, изготовляют без применения сборочных операций (валы, винты, шкивы, зубчатые колеса и др.).

Сборочные единицы (узлы) состоят из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение (подшипник качения, муфта, редуктор и т.п.). Менее сложные сборочные единицы могут входить в более сложные (в редукторе имеются подшипники, валы с зубчатыми колесами).

Среди большого разнообразия деталей и узлов машин выделяются такие, которые применяют почти во всех машинах (болты, валы, муфты, механические передачи и т.п.). Эти детали (узлы) называют деталями общего назначения и изучают в курсе «Детали машин». Все другие детали (поршни, лопатки турбин и т.п.) относят к деталям специального назначения и изучают в специальных курсах.

Детали общего назначения могут быть условно подразделены на четыре основные категории:

1. Детали неразъемных (заклепки) и разъемных (болты, винты, шпонки, штифты и др.) соединений.

2. Детали для поддержания и соединения вращающихся частей машин (оси, валы, подшипники и муфты).

3. Детали передач (зубчатых, фрикционных, винтовых, цепных, ременных и др.).

4. Детали смазочных устройств, трубопроводов и аппаратуры.

Детали и сборочные единицы общего назначения являются изделиями массового производства. Поэтому даже незначительное усовершенствование их конструкции, повышение качества изготовления дают большой экономический эффект.

1. Требования к деталям, критерии

работоспособности и влияющие

Несмотря на большое многообразие современных машин, отличающихся друг от друга назначением, производительностью, скоростью движения рабочих органов и т.д., установлены общие требования, предъявляемые к конструкции самих машин, а также их узлов и деталей.

Машина должна отличаться целесообразностью, легкостью и компактностью конструкции, экономичностью ее изготовления и эксплуатации, прочностью и долговечностью в работе, надежностью и безопасностью действия, привлекательным внешним видом и удобством пользования.

К конструкциям узлов предъявляются требования легкой их сборки и разборки, легкой замены быстроизнашивающихся частей и т.д.

Критериями работоспособности деталей является их прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость, теплостойкость. Под надежностью деталей и сборочных единиц понимают их свойство сохранять работоспособность в течение заданного срока эксплуатации.

В зависимости от назначения детали ее расчет ведут по одному или нескольким критериям. Например, валы рассчитывают на прочность, жесткость , виброустойчивость, а для резьбовых и сварных соединений главным критерием является их прочность.

Прочность – важнейший критерий работоспособности детали, характеризует ее способность сопротивляться действию нагрузок без разрушения или пластических деформаций. Непрочные детали не могут работать.

Различают поломки деталей при статическом нагружении и при повторно-переменном нагружении, когда рабочие напряжения достигают соответственно предела прочности σв (предела текучести σт) и пределов выносливости σ-1, τ-1.

Смотрите так же:  Государственный нотариус по наследственным делам москва

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. [3] Упругие перемещения деталей не должны превышать допустимых перемещений, устанавливаемых на основании опытов и расчетов. Например, при больших прогибах валов в редукторе резко ухудшается работа зубчатых колес и подшипников.

Нормы жесткости деталей устанавливают на основе практики эксплуатации и расчетов. [3] При этом чаще встречаются случаи, когда размеры, полученные из расчета на прочность, оказываются недостаточными по жесткости.

Для увеличения жесткости деталей при конструировании механизма рекомендуется:

— заменять, где это возможно, деформацию изгиба растяжением и сжатием;

— уменьшать плечи изгибающих и скручивающих сил и линейные размеры деталей, испытывающих напряжения изгиба и кручения;

— для деталей, работающих на изгиб, применять такие формы сечений, которые имеют наибольшие моменты инерции J х и сопротивления W х ;

— для деталей, работающих на кручение, применять замкнутые (кольцевые) сечения, имеющие наибольшие моменты инерции Jρ и сопротивления Wρ при кручении;

— уменьшать длину деталей, работающих на сжатие (продольный изгиб);

— выбирать для деталей материалы с высоким значением модуля упругости (Е или G ).

Износостойкость. В результате изнашивания выходят из строя большинство подвижно соединенных деталей. При этом происходит увеличение зазоров в соединении, что приводит к потере точности работы механизма, возрастанию динамических нагрузок и даже поломке деталей.

Изнашивание увеличивает стоимость эксплуатации, вызывая необходимость проведения дорогих ремонтных работ. Для многих типов машин за период их эксплуатации затраты на ремонты и техническое обслуживание в связи с изнашиванием в несколько раз превышают стоимость новой машины. Этим объясняется большое внимание, которое уделяют в настоящее время трибонике – науке о трении, смазке и изнашивании механизмов. [3]

Повышение износостойкости деталей может быть достигнуто:

— соответствующим выбором материала;

— повышением твердости и чистоты трущихся поверхностей;

— обеспечением условий для жидкостного трения, при котором поверхности деталей разделены тонким масляным слоем. Они непосредственно не соприкасаются, а, следовательно, и не изнашиваются, коэффициент трения становится очень малым (0,005);

— соблюдением рационального режима смазки и предохранения поверхностей от загрязнения.

Виброустойчивость . При высоких скоростях звеньев механизмов могут возникнуть вибрации, которые вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. При вибрациях особенно опасно явление резонанса, которое наступает в случае, когда частота собственных колебаний детали совпадает с

частотой изменения периодических сил, вызывающих вибрации, так как при этом резко возрастает амплитуда колебаний и может произойти разрушение детали.

Причинами появления вибрации являются: неуравновешенность движущихся деталей механизма, большие зазоры между сопряженными деталями, неточность изготовления зубьев колес, недостаточная жесткость деталей и корпусов механизмов, периодическое изменение сил и другие причины.

Для предотвращения вибраций необходимо устранить причины, способствующие их возникновению. Часто вибрации можно устранить путем изменения динамических свойств системы, изменения моментов инерции подвижных частей механизма и увеличения жесткости вибрирующих деталей, уравновешивания вращающихся деталей. Для защиты механизма от внешних механических воздействий – толчков, ударов и вибрации – применяются амортизаторы.

Теплостойкость. Тепловые расчеты при проектировании механизмов обычно производятся для решения двух задач:

1) определения температуры нагрева деталей и изыскания способов ограничения ее величины допустимыми пределами;

2) определения величины тепловых деформаций деталей для учета их влияния на точность и надежность механизма.

Пренебрежение к учету влияния тепловых факторов может привести к чрезмерному и неравномерному нагреву деталей механизма и нарушению нормального их взаимодействия.

Чтобы не допустить вредных последствий перегрева на работу машины, если необходимо, вносят соответствующие конструктивные изменения (например, искусственное охлаждение).

Основные требования к машинам и деталям

ИЗ ИСТОРИИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Прообразы отдельных деталей машин, в применении к ручному инструменту, оружию и приспособлениям, известны с глубокой древности. К самым первым относятся рычаг и клин. Предшественником современных передач гибкой связью следует считать лучковый привод вращения для добывания огня (тетива лука — палочка — дощечка с отверстием).

К первым деталям из числа работающих в условиях, близких к условиям работы в машинах, следует отнести колесо, ось и подшипник (древние колесницы). Из глубокой древности известно применение катков, ворота и блоков. Примерно 2000 лет назад были известны и описаны в сочинениях древних цепи, зубчатые и червячные редукторы. В литературе эпохи Возрождения (X-XV век) описаны канатные и ременные передачи, грузовые винты, подшипники, зубчатые колеса различной конструкции.

Таким образом, большинство принципиальных типов деталей машин было известно еще в древности или в период Возрождения.

История развития деталей машин в России свидетельствует о значительном вкладе русских механиков в эту область техники.Механику Петра I — Нартову А.К. принадлежит заслуга изобретения суппорта токарного станка. К.Д. Фролов впервые предложил использовать чугунные рельсы для внутризаводского транспорта. Ф.А. Блинов изобрел гусеничный ход, Р.А. Корейво — цельнометаллическую упругую муфту.

Теория и методы расчета деталей машин разрабатывались по мере появления и совершенствования конструкций. Первым исследователем в области деталей машин следует считать Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.). Ему принадлежат исследования в области трения, износа, конструирования винтовых передач.

В разработке многих теоретических вопросов большая роль принадлежит русским ученым, например, Петрову Н.П. — теория смазки, Жуковскому Н.Е. и Чаплыгину С.А. — теория подшипников, работа упругого ремня на шкивах; Гохману Х.И. — теория зубчатых зацеплений и т.д.

Из иностранных ученых необходимо отметить Рейнольдса и Зоммерфельда -теория смазки, Гюйгенса — профиль зубчатых колес. Виллиса — исследования в области зубчатых зацеплений, Льюиса — расчеты прочности зубчатых передач и др.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАШИНАХ И ДЕТАЛЯХ

Основные понятия

Машины состоят из деталей.

Деталь — часть машины, изготовленная из однородного по наименованию и марки материала без применения сборочных операций. Детали могут быть простыми (штифт, гайка, шпонка и др.) и сложными (станина станка, коленчатый вал). Число деталей в сложных машинках может составлять десятки и тысячи. Все машины и механизмы состоят из деталей, объединенных в сборочные единицы.

Сборочной единицей – называют изделия, составные части которого соединяют между собой на предприятии- изготовителе сборочными операциями.

Узел — сборочная единица, состоящая из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение (подшипник качения, редуктор и т.п.).

Деталями и узлами общего назначения называют такие, которые имеются почти во всех машинах (винты, валы, подшипники и др.). К деталям и узлам специального назначения относят такие, которые встречаются только в одном или нескольких типах машин (поршни, шпиндели станков, лопатки турбин и др.).

Механизм — это совокупность деталей, предназначенных для преобразования одного вида движения в другой.

Машина — механизм или система механизмов, предназначенные для облегчения физического и умственного труда человека. Другими словами машиной можно назвать устройство, выполняющее определенные действия для преобразования энергии, материалов или информации.

В зависимости от функционального назначения машины делятся на классы:

а) машины-двигатели — преобразуют энергию любого вида в механическую (электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания и др.);

б) машины-генераторы — преобразуют механическую энергию в другой вид энергии (динамомашины, компрессоры и др.);

в) технологические машины — предназначены для изменения размеров, формы, свойств или состояния предмета (металлообрабатывающие станки, машины пищевой и швейной промышленности и др.);

г) подъемно-транспортные машины — служат для перемещения людей, грузов, изделий (эскалаторы, подъемные краны, транспортеры и др.);

д) информационные машины — предназначены для преобразования информации (ЭВМ).

Основные требования к машинам и деталям

При проектировании большинства машин к ним предъявляются следующие основные требования:

а) работоспособность — состояние машины, при котором она способна выполнять заданные функции с сохранением параметров, установленных в нормативно-технической документации;

б) надежность — свойство изделия сохранять работоспособность в течение заданного промежутка времени;

в) экономичность — определяется стоимостью материала, затратами на производство и эксплуатацию;

г) эстетичность — совершенство внешних форм деталей, узлов и машины в целом;

д) технологичность – свойство изделия, удовлетворяющее заданными техническим требованиям и изготовленное по наиболее эффективной для заданного типа производства технологии, обеспечивающей минимальную затрату средств, времени и труда.

Дата добавления: 2016-12-16 ; просмотров: 3045 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

2.Основные требования, предъявляемые к деталям и узлам машин

Требования, которым должны отвечать отдельные элементы конструкции машины, определяются в первую очередь условиями ее работы (температура, давление, действующие нагрузки, агрессивность среды, точность изготовления и др.) в режиме эксплуатации.

Смотрите так же:  Адвокаты израиля гражданство

К большинству проектируемых машин предъявляются следующие требования:

– надежность, Работоспособностью, Надежностью, Технологичность, Экономичность, Прочность, Жесткость, Устойчивость

Понятия работоспособности, надежности, технологичности и экономичности.

Работоспособностью называют состояние машин и механизмов, при котором они способны нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией (технические условия, стандарты и т. п.)..

Надежностью называют свойство изделия выполнять без внеплановых ремонтов определенные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах.

Технологичность – основа экономичности конструкции. Технологичными называют изделия, обеспечивающие заданные эксплуатационные показатели при наименьших затратах времени, труда, материалов и средств на их создание в конкретных условиях производства.

Экономичность характеризуется совокупностью затрат на проектирование, изготовление и эксплуатацию изделия. Экономическая целесообразность обычно определяется существенным повышением производительности либо экономией энергоресурсов, либо увеличением универсальности (возможностью использования проектируемого механизма в машинах нового поколения).

3. Виды отказов деталей и узлов машин.

Постепенный отказ. Отказ, характеризующийся постепенным изменением одного или нескольких параметров состояния машины, называется постепенным. Причиной могут быть различные процессы, протекающие в ее деталях (изнашивание, коррозия, накопление усталостных повреждений и т. д.). Вероятность возникнове ния постепенного отказа повышается о увеличением длительности предыдущей работы машины.

Внезапный отказ. Отказ, характеризующийся скачкообразным изменением одного или нескольких параметров состояния машины, называется внезапным. Он вызывается обычно неожиданным изменением внешних условий или воздействий. Чаще всего это перегрузки вследствие попадания посторонних предметов в рабочие органы машины, наезды, рывки при неправильном управлении и т. д. Внезапный отказ может возникнуть с одинаковой вероятностью независимо от длительности предыдущей работы машины, т. е. ее срока службы.

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.

Работоспособность – состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции.

Критерии работоспособности: прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость, теплостойкость, коррозионная стойкость, надежность.

Прочность – способность детали выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или возникновения пластических деформаций. Нагрузка бывает – статическая, усталостная, ударная => разный расчет критериев. Т.к. нагрузка различна, при переменной нагрузке учитывается вид нагружения путем введения эмпирических коэффициентов.

Жесткость — способность деталей, сборочных единиц со­противляться изменению формы под действием нагрузок.

Жесткость вызвана собственными упругими деформациями деталей, приближенно вычисляемыми по формулам сопротив­ления материалов и контактными деформациями (перемеще­ниями), определяемыми при начальном контакте деталей по линии или в точке по формулам Герца, а при начальном кон­такте по площади — с помощью экспериментальных зависи­мостей. Методы повышения жесткости: 1) введение дополнительных конструктивных элементов 2) оптимальная форма сечения образца 3) применение материалов с высокими модулями упругости.

Износостойкость — способность материала рабочих по­верхностей деталей сопротивляться изнашиванию.

Она опре­деляется видом трения (скольжения или качения), наличием смазочного материала, режимом трения (жидкостным, полу­жидкостным, граничным и сухим), уровнем защиты от загряз­нений, материалом и твердостью трущихся поверхностей. Из­носостойкость — важный критерий работоспособности, так как около 90% деталей, имеющих подвижные сопряжения, выходят из строя именно из-за износа.

Виброустойчивость — способность машины сопротивлять­ся появлению вредных вынужденных колебаний и автоколе­баний, т. е. колебаний, вызываемых ими самими. Колебания вызывают дополнительные деформации деталей, снижая их циклическую прочность,

Теплостойкость — способность машины работать при по­вышенных температурах — особо актуальна в машинах с боль­шим тепловыделением в рабочем процессе (тепловые и элект­рические машины, машины для горячей обработки металлов). Теплостойкость ограничивает работоспособность машин, по­скольку снижаются несущая способность масляного слоя в трущихся парах и точность деталей из-за температурных де­формаций. Так, температурные деформации лопаток турбин могут вызвать выборку зазоров и аварию машины.

Коррозионная стойкость — сопротивление металлов хи­мическому или электрохимическому разрушению поверхност­ных слоев и коррозионной усталости. Средства борьбы — спе­циальное легирование или покрытия.

Надежность – способность сохранять свои эксплуатационные свойства в течение заданного срока службы. Срок службы определяет продолжительность эксплуатации от начала до разрушения. Ресурс – количество циклов работы в часах или циклах нагружения за время срока службы.

Классификация и требования, предъявляемые к деталям и узлам механизмов

Основные понятия

Детальизделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (болт, гайка, кронштейн, вал и т.д.).

Сборочная единицаизделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, сваркой, клейкой и т.д.).

Механизмсовокупность сборочных единиц, деталей и их элементов, которые находятся в определенной взаимосвязи и обеспечивают необходимое функционирование (подвижность с одной степенью или несколькими степенями свободы).

Приводустройство, которое состоит из двигателя, передаточного механизма и системы управления.

Аппараттехническое устройство, в котором механизмы играют вспомогательную роль. Например, к аппаратам относятся воздушный шар, аэростат, телефонный аппарат, телевизор.

Машина (машинный агрегат)система, осуществляющая механическое движение, необходимое для выполнения рабочего процесса. В то же время машину определяют как совокупность узлов и механизмов или минимашин (минимашина состоит из тех же составных частей, что и машина, и является ее составной частью). Основными частями машины (рис. 4.2)

являются двигатель, передаточный и исполнительный механизмы, а также система управления (СУ). Она может быть с программным управлением (формирует входные сигналы, которые задают программное движение) и обратной связью (управляющие сигналы формируются с учетом ошибок па выходе механической системы). В качестве двигателя в механических системах используются электродвигатели, а в гидравлических и пневматических системах – турбины. Рабочей средой механизмов, через которую передается движение, могут быть твердые тела, жидкость и газ. Соответственно передачи называются механическими, гидравлическими и пневматическими.

В зависимости от выполняемых функций машины делятся на транспортные (самолет, вертолет, автомобиль), энергетические (электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания, турбина), технологические (станок, пресс) и др.

Классификация деталей механизмов

Сборочные единицы и детали можно разделить на элементы общего назначения (болты, гайки, зубчатые колеса, валы и др.) и элементы специального назначения, которые используются в специальных типах машин (шнек, поршень, цилиндр и др.). Рассмотрим классификацию элементов общего назначения.

Первая группа элементов – соединения – является наиболее общей. Соединения (соединительные детали) предназначены для фиксации взаимного положения деталей и объединения их в сборочные единицы и узлы. К ним относятся сварные, заклепочные, резьбовые, соединения вал-ступица и др.

Вторая группа элементов – передачи – осуществляет передачу энергии от двигателя к исполнительному органу. К этой группе относятся:

  • • элементы, передающие вращательное движение, которые, в свою очередь, делятся па передачи зацеплением – цилиндрические, конические, планетарные, волновые, червячные и цепные; передачи трением – ременные, фрикционные, а также валы и соединяющие их муфты. Их основные детали: зубчатые и червячные колеса, червяки, шкивы, звездочки, ремни, цепи;
  • • элементы, преобразующие движение, – передачи рычажные, кулачковые, винт-гайка. Их детали – рычаги, тяги, кулачки, копиры, ходовые винты.

Третья группа элементов – несущие и базирующие элементы:

  • • валы и оси, которые поддерживают вращающиеся детали (кроме того, валы передают вращающий момент);
  • • подшипники – опоры вращающихся валов и осей, базирующиеся в корпусных деталях;
  • • направляющие, поддерживающие поступательно движущиеся детали;
  • • корпусные и несущие детали – основные части редуктора, воспринимающие нагрузки (на них монтируются и базируются остальные детали и узлы).

Особые группы составляют:

  • • устройства для защиты элементов от загрязнений (уплотнения, кожухи, крышки) и смазывания (форсунки, штуцеры, жиклёры, трубопроводы);
  • • упругие элементы (пружины, рессоры, амортизаторы).

В отдельную группу входят элементы специального назначения, например для транспортных машин характерны винты, шнеки, колеса, гусеницы и др.

На рис. 4.3 приведена кинематическая схема двухступенчатого соосного цилиндрического зубчатого редуктора. Редукторы – механизмы, используемые для понижения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов, выполненные в виде отдельного агрегата. В соответствии с классификацией редуктор имеет следующие элементы, отмеченные на рисунке: 1 – корпус, 2 – зубчатое колесо, 3 – вал, 4 – подшипник, 5 – муфту.

Возможна классификация элементов технических объектов по производственно-технологическим признакам:

• металлические детали, изготовляемые механической обработкой, литьем, сваркой, штамповкой, ковкой и др.;

• неметаллические детали, получаемые прессованием, формозанием, склейкой.

Способ изготовления определяет внешний вид детали и ее прочностные характеристики.

В особую группу входят элементы системы управления: электрические и электронные устройства.

По характеру нагружения детали можно разделить на воспринимающие статическую или динамическую нагрузки или ударное воздействие.

108shagov.ru. Все права защищены. 2019