Реферат на тему требования к деталям

Обновлено: 05.07.2024

5. Основные критерии работоспособности деталей машин.

1. Основные понятия и определения

Детали машин – раздел по теории расчета и конструиро­ванию деталей и узлов машин общемашиностроительного применения. Дета­ли общего назначения применяют в машиностроении в очень больших количествах, поэтому любое усовершенствование расчета и конструкций этих деталей, позволяющее уменьшить затраты материала, снизить стои­мость производства, повысить долговечность, приносит большой экономиче­ский эффект.

Под деталью понимают элемент конструкции (изделие), изготовлен­ный из однородною материала (одной марки) без применения сборочных опе­раций.

Совокупность деталей, соединенных посредством сборочных операций и предназначенных для совместной работы или выполняющих определенные функции, называют сборочной единицей или узлом.

Механизмом называют систему твердых тел, предназначенную для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел (редуктор, коробка передач и др.).

Машиной называют механизм или устройство, выполняющие механи­ческие движения и служащие для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или замены физического или умственного груда человека и повышения ею производительности.

Структурно любая машина состоит из шести блоков, приведенных на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Схема машины

2. Классификация деталей машин

Все детали машин можно разделить на две большие группы: общего назначения и специального назначения.

Классифицировать детали машин можно по различным признакам. С точки зрения конструктора наиболее пригодной является классификация деталей по эксплуатационному признаку - по их назначению и характеру выполняемых функций.

По функциональному признаку детали машин общего назначения под­разделяются на следующие группы:

1. Детали соединения.

1.1. Разъемные соединения: резьбовые, клиновые, штифтовые, шпо­ночные, шлицевые (зубчатые), профильные, клемовые.

1.2. Неразъемные соединения: свариваемые, клепаные, паяные, склеиваемые.

1.3. Промежуточные соединения: цилиндрические с натягом, соеди­нения стяжными кольцами и планками.

2. Детали передач.

2.1. Управляющие передачи: двигательные передачи, передачи ис­полнительным механизмом.

2.2. По физическому эффекту.

2.2.4.1. Зацеплением: зубчатые, винт - гайка, червячные, ценные, волновые.

2.2.4.2. Трением: фрикционные, ременные.

3. Детали, обслуживающие вращательное движение.

3.2. Подшипники: качения, скольжения.

4. Шарнирно-рычажные механизмы: направляющие кулисы и ползуны, кривошипно-ползунный механизм, кривошипы, шатуны, коромысла, кулач­ки, эксцентрики, ролики.

5. Упругие элементы: пружины, рессоры.

6. Уравновешивающие равномерность движения: маховики, маятники, бабы, шаботы, грузы.

7. Детали, обеспечивающие смазывание и защиту от загрязнения: ман­жеты, уплотнения и т. д.

8. Детали и механизмы управления: рукоятки, тяги.

3. Основные требования к деталям машин

Вновь разрабатываемая машина (механизм) должна иметь более высо­кие технико-экономические показатели по сравнению с существующим (ба­зовым) образцом: более высокую скорость и производительность при меньших затратах на производство и эксплуатацию, меньшую массу, метал­лоемкость и энергоемкость.

Машина (деталь) должна быть работоспособной. Работоспособностью называют состояние деталей, при котором они способны выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической докумен­тацией, и сохранением прочности, жесткости, неизменяемости формы и размеров, износостойкости, виброустойчивости и теплостойкости.

Машина (деталь) должна обеспечивать заданную надежность. Под на­дежностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, со­храняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение определенного промежутка времени или требуемой наработки.

Деталь должна быть технологичной, т. е. изготовленной из недефицит­ных материалов, и требовать минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

Машина (деталь) должна отвечать требованиям безопасности для пер­сонала, находящихся рядом людей, машин, зданий и сооружений.

Кроме того, необходимо учитывать требования экономичности, эколо­гической безопасности и эстетичности.

4. Модели нагружения деталей машин

Для расчета и проектирования деталей и узлов машин необходимо знать нагрузки, которые могут воздействовать на деталь в процессе ее экс­плуатации. При проектировании обычно оперируют расчетными схемами де­талей, а все нагрузки, воздействующие на детали, рассматривают как режимы нагружений. Для более точного учета нагрузок в расчетах деталей машин ис­пользуют общепринятые типичные модели нагружения.

По характеру нагружения внешние силы разделяются на поверхност­ные и объемные. Поверхностные силы действуют на поверхность деталей и являются результатом взаимодействия деталей, объемные силы — силы тяже­сти и инерции — приложены к каждой частице детали.

Силы вызывают в деталях деформации и напряжения. По характеру изменения во времени напряжения подразделяют на статические и цикличе­ские. Статическими называют нагрузки (напряжения), медленно изменяю­щиеся во времени. Циклические нагрузки характеризуются параметром цикла и непрерывно изменяются с течением времени. Параметрами цикла нагружения являются амплитуда напряжений, среднее, максимальное и минимальное напряжение.

Низшие и высшие кинематические пары. Основные тенденции в развитии машиностроения. Механические характеристики пластмасс. Краткие сведения о стандартизации и взаимозаменяемости деталей машин. Механизмы возвратно-поступательного колебательного движения.

Рубрика Транспорт
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 26.01.2012
Размер файла 654,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Классификация машин

Машиной называется устройство, создаваемое человеком, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности. Под материалами понимаются обрабатываемые предметы, перемещаемые грузы и т. д.

Машина, в которой все преобразования энергии, материалов и информации выполняются без непосредственного участия человека, называется - автоматом.

Машину характеризуют следующие признаки:

а) преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии;

б) определенность движения всех ее частей при заданном движении одной части;

в) искусственность происхождения в результате труда человека.

Все многообразие машин можно разделить по характеру рабочего процесса на классы:

машины-двигатели - энергетические машины, предназначенные для преобразования энергии любого вида (электрической, тепловой и т.д.) в механическую энергию (твердого тела);

машины-преобразователи - энергетические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в энергию любого вида (электрические генераторы, воздушные и гидравлические насосы и т.д.);

транспортные машины, преобразующие механическую энергию двигателя в энергию перемещения масс и предназначенные для перемещения людей и грузов;

технологические машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета, состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояния;

информационные машины, предназначенные для получения и преобразования информаций.

Совокупность машин-автоматов, соединенных между собой автоматическими транспортными устройствами и предназначенных для выполнения определенного технологического процесса, называется автоматической линией.

В машине можно выделить следующие основные части:

а) приемник - непосредственно воспринимающий действие внешних сил, приводящих машину в движение (например, поршень в двигателе);

б) исполнительные механизмы - производящие работу, для получения которой предназначена машина (например, шпиндель станка);

в) передаточные механизмы, или приводы - служащие для передачи и преобразования движения от приемника к исполнительному механизму (например, кривошипный механизм, редуктор и др.). Кроме указанных основных частей машина имеет части для управления и регулирования движения, а также неподвижную часть (станину, фундамент), служащую для поддержания движущихся звеньев машины.

Кинематические пары и цепи

Кинематической парой называется подвижное соединение двух соприкасающихся тел, например поршень и цилиндр, вал и подшипник и др. Тела, составляющие кинематическую пару, называются звеньями.

Звено механизма может состоять из нескольких деталей (отдельно изготовляемых частей механизма), не имеющих между собой относительного движения.

По характеру соприкосновения элементов кинематические пары делятся на два основных класса: низшие и высшие. У низших кинематических пар соприкосновение звеньев происходит по поверхностям, а у высших - по линиям или точкам.

Низшие кинематические пары:

поступательные (рис. 1, а, б):

а - цилиндр 1 и поршень со штоком 2;

б - ползун 1 и прямолинейные направляющие 2;

вращательные (рис. 1, в, г, д):

в - плоский шарнир;

г - вал и подшипник;

д - шаровой шарнир.

Высшие кинематические пары:

колесо и рельс - соприкосновение по линии (рис. 2,а);

фрикционные катки - соприкосновение по линии (рис.2,б)

кулачковая пара о острым толкателем - соприкосновение в точке (рис. 2, в).

Низшие пары более износостойки, так как сила давления одного звена на другое у них распределяется по поверхности соприкосновения, тогда как у высших пар соприкосновение звеньев происходит в точках или по линиям.

Кинематической цепью называется связанная система звеньев, образующих между собой кинематические пары.

Система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемое движение других твердых тел, называется механизмом.

Механизм обязательно имеет неподвижное 1, ведущее 2 и ведомое 3 звенья (рис. 3). Неподвижное звено называют также - стойкой.

Ведущим - называется звено, которое передает заданное движение. Ведомым - называется звено, воспринимающее движение.

Наличие стойки и других наложенных связей в виде кинематических пар делает возможным получение в механизме определенных звеньев при заданном законе движения ведущего.

Основные требования к машинам и деталям машин. Характеристики некоторых машиностроительных материалов

Основные тенденции в развитии машиностроения:

увеличение производительности и мощности машин, скоростей, давлений и других показателей интенсивности технологических процессов, повышение к.п.д. машин, уменьшение их массы и габаритов, широкую автоматизацию управления машинами, повышение их надежности и долговечности, снижение стоимости изготовления, повышение экономической эффективности эксплуатации, удобства и безопасности обслуживания.

С этими тенденциями непосредственно связаны общие требования, предъявляемые к машинам независимо от их назначения: высокая производительность; высокий к.п.д.; удобство и простота сборки, разборки, обслуживания и управления; низкая стоимость изготовления; надежность; долговечность и безопасность в работе; малые габариты и масса. Отсюда вытекают следующие основные требования к деталям любой машины:

прочность - деталь не должна разрушаться или получать остаточные деформации под влиянием действующих на нее сил в течение заданного срока службы;

жесткость - упругие перемещения, возникающие в детали под влиянием действующих на нее сил, не должны превышать некоторых допустимых заранее заданных величин;

износостойкость - износ детали в течение заданного срока службы не должен вызывать нарушения характера сопряжения ее с другими деталями и приводить к недопустимому уменьшению ее прочности;

малая масса и минимальные габариты - деталь должна иметь достаточные прочность, жесткость и износостойкость при минимально возможных габаритах и массе;

не дефицитность материалов - удовлетворение всех предыдущих требований не должно осуществляться за счет применения дефицитных материалов, так как использование таких материалов приводит к резкому увеличению стоимости детали;

технологичность - форму и материал детали желательно выбирать такими, чтобы изготовление ее требовало наименьших затрат труда и времени;

безопасность - форма и размеры детали должны обеспечивать безопасность обслуживающего персонала при изготовлении и эксплуатации машины;

соответствие государственным стандартам - деталь должна удовлетворять действующим стандартам на формы, размеры, хорта и марки материала.

Наиболее распространенными материалами в машиностроении являются стали различных марок, чугуны, бронза, пластмассы, древесина, резина и др.

В табл. 1 и 2 приведены характеристики некоторых машиностроительных материалов.

Таблица 1 - Механические характеристики некоторых пластмасс

Таблица 2 - Характеристики некоторых машиностроительных материалов

Краткие сведения о стандартизации и взаимозаменяемости деталей машин

Стандартизацией называется установление обязательных норм, которым должны соответствовать типы, сорта (марки), параметры (в частности, размеры), качественные характеристики, методы испытаний, правила маркировки, упаковки, хранения продукции (сырья, полуфабрикатов, изделий).

Для обеспечения единых норм и технических - требований к продукции, обязательных для всех отраслей народного хозяйства, установлены Государственные стандарты - ГОСТы.

В машиностроении, например, стандартизованы: обозначения общетехнических величин, правила оформления чертежей: ряды чисел, распространяемые на линейные размеры; точность и качество поверхностей деталей; материалы, их химический состав, основные механические свойства и термообработка, форма и размеры деталей и узлов наиболее массового применения: болтов, винтов, шпилек, гаек, шайб, шплинтов, заклепок, штифтов, шпонок, ремней, цепей, муфт, подшипников качения;

Конструктивные элементы большинства деталей машин: модули зубчатых и червячных колес, диаметры и ширина шкивов, конструктивные формы и размеры шлицевых соединений и т.п.

Существует также ведомственная стандартизация, которую принято называть нормализацией. Нормализация проводится в пределах какой-либо одной отрасли производства или даже одного завода. Co стандартизацией тесно связана унификация деталей и узлов машин.

Унификацией называется устранение излишнего многообразия изготовляемых изделий, сортамента материалов и т.п. путем сокращения их номенклатуры, а также использования в разных (по размерам и назначению) машинах общих узлов и деталей.

Таким образом, узлы и детали, спроектированные однажды для какой-либо машины, без изменений используются в других машинах.

Широкое внедрение стандартизации обеспечивает возможность массового производства деталей на специализированных заводах, приводит к уменьшению трудоемкости и стоимости их изготовления.

Важнейшей чертой современного машиностроения является взаимозаменяемость, без которой невозможно было бы серийное и массовое производство машин.

Взаимозаменяемостью называется свойство деталей или узлов машин, обеспечивающее возможность их использования при сборке без дополнительной обработки (пригонки) при соблюдении технических требований, предъявляемых к работе данного узла, механизма, машины.

МЕХАНИЗМЫ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЙ

В современных приборах и машинах широкое распространение получили рычажные механизмы и в первую очередь кривошипно-шатунный механизм (рис. 4), состоящий из стойки 1, кривошипа 2, шатуна 3 и ползуна 4, движущегося в направляющих 5.

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное прямолинейное движение ползуна. Наоборот, когда ведущим звеном является ползун, возвратно-поступательное прямолинейное движение ползуна преобразовывается во вращательное движение кривошипа и связанного с ним вала.

Кривошипно-шатунные механизмы широко применяют в поршневых двигателях, компрессорах, прессах, насосах и т.д.

Если прямая хх, по которой движется центр шарнира, проходит через ось вращения кривошипа О, то механизм носит название - центрального.

Если эта прямая не проходит через точку О, то полученный кривошипно-шатунный механизм называется дезаксиальным или нецентральным.

В некоторых случаях необходимо найти аналитические зависимости перемещения, скорости и ускорения ползуна кривошипно-шатунного механизма от угла поворота кривошипа (рис.4)

Перемещение ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа

Скорость ползуна v = ds/dt умножим и разделим на da,

кинематический деталь машина

где ds/da = r sin б; da/dt = щ.

Ускорение ползуна а = dv/dt умножим и разделим на dб,

Кулачковые механизмы применяют в тех случаях, когда перемещение, скорость и ускорение ведомого звена должны изменяться по заранее заданному закону, в частности, когда ведомое звено должно периодически останавливаться при непрерывном движении ведущего звена.

Чаще всего кулачковый механизм состоит из трех звеньев (рис. 5) кулачка 1, толкателя 2 и стойки 3. На (рис.5) представлен четырехзвенный кулачковый механизм (четвертое звено - ролик 4).

Кулачковые механизмы подразделяются на плоские и пространственные. Плоскими - называют такие кулачковые механизмы, у которых кулачок и толкатель перемещаются в одной или параллельных плоскостях, пространственными - такие, у которых кулачок и толкатель перемещаются в непараллельных плоскостях.

На рис. 6 представлена схема пространственного цилиндрического кулачкового механизма с профильным пазом на боковой поверхности.

Для увеличения стойкости кулачки изготовляют из высококачественной стали с рабочей поверхностью высокой твердости. С целью уменьшения трения и износа на толкателе устанавливают ролик, который вращается на оси и катится без скольжения по рабочей поверхности кулачка (рис. 5).

Кроме износа звеньев недостатком кулачковых механизмов является необходимость обеспечивать постоянное соприкосновение (замыкание) между звеньями. В процессе работы кулачкового большие усилия, главным образом инерционные, направленные на отрыв рабочей поверхности толкателя от кулачка. Для восприятия этих усилий применяется либо геометрическое (кинематическое), либо силовое замыкание кинематической цепи.

Геометрическое (кинематическое) замыкание применено в представленном на рис. 6 и 7 механизме с пазовым кулачком. Толкатель движется поступательно. При вращении кулачка ролик толкателя соприкасается с боковыми сторонами паза, прорезанного на кулачке. Паз создает два рабочих профиля кулачка, которые перемещают ролик толкателя в обоих направлениях.

При силовом замыкании толкатель во всех положениях прижат к кулачку с силой, которая больше силы, стремящейся оторвать толкатель от кулачка. Замыкающая сила в подавляющем большинстве случаев создается пружиной (см. рис. 5).

К числу недостатков кулачковых механизмов следует отнести сложность изготовления профиля кулачка, от которого требуется большая точность.

В тех случаях, когда толкатель должен перемещаться с периодическими остановками, участки профиля кулачка, соответствующие этим периодам, должны быть очерчены дугами окружности, проведенными из центра вращения кулачка.

Подобные документы

Уникальность машин на воздушной подушке как вида транспорта. Основные способы образования воздушной подушки. Анализ методик расчета машин на воздушной подушке. Способы создания поступательного движения. Определение параметров плавности хода машины.

реферат [706,4 K], добавлен 10.09.2012

Общие сведения о внутришахтном транспорте, пути его совершенствования. Условия работы подземных машин. Классификация транспортных установок. Характеристика основных грузов, их основные свойства и характеристики. Методы оценки грузооборота и грузопотоков.

реферат [18,6 K], добавлен 25.07.2013

Общие сведения о самоходных машинах, их основные преимущества. Классификация погрузочно-транспортных машин по конструктивному исполнению. Характеристика подземных автосамосвалов. Сфера применения шахтных самоходных вагонов. Устройство дорожного покрытия.

реферат [1,2 M], добавлен 25.07.2013

Проектирование ремонтно-механических мастерских, основные требования к ним. Основные типы дорожно-строительных машин и автомобилей. Производственная программа по техническому обслуживанию и ремонту для дорожных машин. Расчет освещения и вентиляции.

дипломная работа [278,1 K], добавлен 07.02.2016

Преобразование прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней. Назначение, типы, виды и состав кривошипно-шатунного механизма двигателя. Подвижные и неподвижные детали. Конструктивное исполнение деталей. Коленчатый вал двигателя с маховиком.

реферат [2,1 M], добавлен 23.04.2009

Подготовка сельскохозяйственных машин к межсменному и кратковременному хранению. Особенности закрытого, открытого и комбинированного способа хранения машин и деталей. Машинный двор, его структура. Расчет необходимых площадей машинно-тракторного парка.

реферат [32,8 K], добавлен 03.12.2011

Влияние переменных режимов на изменение состояния в условиях эксплуатации лесозаготовительных машин. Основные виды топлива и их применение. Восстановление деталей сваркой и наплавкой. Определение расхода нефтепродуктов и горюче-смазочных материалов.

Деталь – изделие, выполненное из единого материала без применения сборочных операций.

Сборочная единица –это изделие составные части которого подлежат соединению.

Механизм– совокупность деталей и сборочных единиц, находящихся в определённой взаимосвязи и обеспечивающих его функционирование.

Машина – изделие выполняющее механическое движение для преобразования энергии, материалов и информации. Она состоит из совокупности узлов и механизмов.

Звено – то что движется как единое целое.

Кинематическая пара – связь между звеньями, которая ограничивает их степень свободы (от 1 до 5).

Конструирование – это творческий процесс создания изделий и их элементов на научной основе, которая включает в себя разработки теоретической механики, ТММ, сопротивления материалов, материаловедения, метрологии,

технологии производства и т.п.

Проектирование – процесс разработки конструкторской, технологической и эксплуатационной документации. Он включает в себя 5 основных стадий:

1. разработку технического задания – документа, содержащего сведения о назначении изделия, его показателях качества, технические требования, экономические показатели, объём производства и др.;

2. разработку технического предложения – совокупности конструкторских документов для обоснования технической и экономической целесообразности изготовления изделия,

проработку нескольких вариантов решений и возможностей производства;

3. разработку эскизного проекта, то есть общих видов чертежей, содержащих принципиальные конструкторские решения и дающих представление об устройстве, принципе действия и габаритах создаваемого изделия;

4. технический проект – совокупность конструкторских документов, содержащих окончательное решение и дающих полное представление об устройстве изделия. Он состоит из общих видов и сборочных чертежей.

5. разработку рабочих чертежей и технических расчётов.

Для сокращения времени решение этих задач реализуется с помощью автоматизации проектирования.

Выработка оптимального решения исходит из того, или иного доминирующего критерия.

Элементы механизмов.

Сборочные единицы и детали можно разделить на элементы общего назначения (болты, гайки, зубчатые колёса, валы и т.п.) и специального (шнеки, поршни, цилиндры). К первой группе относятся соединения (сварные, заклёпочные, сварные), которые предназначены для фиксации взаимного расположения деталей и их объединения в сборочные единицы.

Вторая группа - передачи. К ним относятся элементы

передающие вращательное движение. Они делятся на передачи зацеплением (зубчатые, цепные) и трением (фрикционные, ремённые). Элементы, преобразующие движение (передачи рычажные, кулачковые, винт-гайка).

Третья группа включает в себя базирующие и несущие элементы:

- валы поддерживают вращающиеся детали и передают крутящий 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 остальные детали и узлы).

Отдельные группы составляют: устройства для защиты узлов от загрязнения (уплотнения, крышки), системы для смазывания и упругие элементы (пружины, амортизаторы).

Основные требования к деталям, узлам и механизмам.

Одним из важнейших показателей, определяющих спрос на проектируемое изделие, является его качество. Его обеспечение возможно при удовлетворении комплекса эксплуатационных, производственно-технологических и экономических требований, предъявляемых к его деталям, узлам и механизмам.

К эксплуатационным требованиям относятся работоспособность, возможность ремонта и техническое обслуживание. Работоспособность – способность изделия выполнять заданные функции с параметрами согласно ТЗ. Техническое обслуживание – этап эксплуатации изделия направленный на поддержание надёжности при штатной работе (профилактика, смазка, контроль, регулирование). Ремонт – это комплекс технических мероприятий с целью восстановления работоспособности изделий.

Важнейшей характеристикой механизма является его надёжность. Надёжностьэто свойство изделия выполнять свои функции в течение определённой наработки. Надёжность характеризуется безотказностью работы, долговечностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью.

Безотказность– свойство изделия сохранять свою работоспособность при определённой наработке без перерывов.

Долговечность– свойство изделия сохранять вплоть до предельного состояния свою работоспособность с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность– возможность проведения ремонта при обнаружении и устранении неисправностей.

Сохраняемость– свойство изделия сохранять заданные эксплуатационные показатели в течение срока хранения, а также при транспортировке.

При создании узлов и агрегатов ЛА также важны массогабаритные показатели.

Выполнение производственно-технологических требований обеспечивает технологичность конструкции, для создания которой требуются наименьшие затраты труда времени и средств. Экономические требованиясвязаны с достижением минимальной стоимости изготовления и эксплуатации деталей, узлов и объектов. Эргономические требованияопределяются безопасностью и комфортом для человека, эксплуатирующего объект и снижением или устранением вредных воздействий на него или окружающую среду.

Работоспособность и надёжностьдетали (элемента) обеспечивается за счёт выполнения следующих основных требований: прочности, жёсткости, стойкости к различным воздействиям (износу, вибрации, температуре и др.). Выполнение требований прочности при статическом, циклическом и ударном нагружении должно исключить возможность разрушения, а также появления недопустимых остаточных и упругих деформаций. Требования жёсткостик детали или контактной поверхности сводятся к ограничению возникающих под действием нагрузок деформаций, нарушающих работоспособность изделия, к недопустимости потери общей устойчивостидля деталей балочного типа при сжатии и местной– у тонкостенных элементов. Должна быть обеспечена износостойкостьдетали, которая существенно влияет на долговечность работы механизма. Необходима также стойкость к вибрации, определяемая вибростойкостьюдетали.

Работоспособность и надёжность узла также оценивается при его температурном нагружении, стойкости к загрязнению и работе в коррозионно-агрессивной среде.

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.

Требования к деталям машин и критерии работоспособности

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.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. 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. 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 Jх и сопротивления Wх;
- 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.

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).

Читайте также: