Embedded Files
План лекции
1. Основные понятия и определения.
2. Классификация деталей машин.
3. Основные требования к деталям машин.
4. Модели нагружения деталей машин.
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.
В курсе «Детали машин» рассматриваются только вопросы расчета и конструирования деталей машин общего назначения. Вопросы, связанные с конструированием деталей специального назначения, изучаются в специальных курсах.
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.
2.2.1. Электрические.
2.2.2. Пневматические.
2.2.3. Гидравлические.
2.2.4. Механические.
2.2.4.1. Зацеплением: зубчатые, винт - гайка, червячные, ценные, волновые.
2.2.4.2. Трением: фрикционные, ременные.
3. Детали, обслуживающие вращательное движение.
3.1. Валы и оси.
3.2. Подшипники: качения, скольжения.
3.3. Муфты.
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.
Рис 1.2 Модели нагружения
Если параметры цикла нагружения неизменны во времени, то такой режим нагружения называют постоянным (регулярным, стационарным). Различают несколько стационарных циклов: симметричный (рис. 1.2, а), асимметричный (рис. 1.2, б) и пульсирующий (рис. 1.2, в) или отнулевой.
При приближенных расчетах деталей, работающих с переменными режимами, обычно учитывают наибольшие нагрузки. В уточненных расчетах используют графики изменения нагрузки во времени (гистограммы). Режим нагружения, в котором параметры цикла изменяются во времени, называют переменным. В этом случае расчеты выполняют по эквивалентным нагрузкам, условно приравнивая разрушающее действие переменных нагрузок постоянной эквивалентной нагрузке, действующей такой же период времени.
5. Основные критерии работоспособности деталей машин.
Надежность, современные технические средства состоят из множества взаимодействующих деталей и механизмов. Развитие техники по одним из важнейших направлений — автоматизации производства, интенсификации рабочих процессов и транспорта и др. — ограничивается требованиями надежности. При недостаточной надежности машины изготовляют в большем, чем нужно, количестве, что ведет к перерасходу металла, задействованию больших производственных мощностей, увеличению расходов на ремонт и эксплуатацию.
Надежность — свойство изделий выполнять в течение заданного времени или заданной наработки свои функции, сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели.
Надежность определяется безотказностью изделий, их долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.
Безотказность — свойство сохранять работоспособность в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.
Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для ремонтов и технического обслуживания.
Ремонтопригодность — приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Сохраняемость — свойство изделия сохранять требуемые эксплуатационные показатели после установленного срока хранения и транспортирования.
Отказ — полная или частичная утрата изделием его работоспособности. Отказы по своей физической природе связаны с разрушением изделий, поэтому отказы устраняют регулированием деталей или их заменой.
Различают следующие виды отказов:
1)по возможности дальнейшего использования изделий — полные и частичные,
2) по характеру возникновения — внезапные и постепенные',
3) по последствиям — опасные для жизни, тяжелые и легкие;
4) по возможности устранения —устранимые и неустранимые;
5) но времени возникновения — приработочные, нормальной эксплуатации, износовые.
Правила обеспечения надежности:
1. Система должна широко использовать стандартные и унифицированные детали и узлы.
2. Система должна содержать защитные устройства, предусматривающие устранение возможности возникновения катастрофических отказов (ограничение возрастания оборотов, температуры, давления, крутящего момента и т.п.), а также сигнальные устройства, предупреждающие о нарушении нормальной работы (световые сигналы и т. п.).
3. Система должна быть удобной для ремонта, допускать простую замену отдельных элементов и узлов без разборки и переналадки всего изделия.
4. Для сложных ответственных изделий должна быть разработана система технической диагностики, осуществляющая сбор, хранение и анализ информации о состоянии изделия.
5. В пределах общего срока службы изделий могут быть предусмотрены регламентные работы, профилактические осмотры и ремонты, сроки которых определяются соображениями надежности и экономической целесообразности.
Контрольные вопросы:
1. Какие вопросы изучает раздел «Детали машин»?
2. Какую конструкцию можно назвать машиной?
3. Какую структуру имеет машина? Сделать схему.
4. На какие группы подразделяют детали машин по функциональному признаку? Ответ записать в виде таблицы с примерами.
5. Какими требованиями должна обладать вновь разрабатываемая деталь?
6. С какой целью в расчетах деталей машин используют модели нагружения?
7. Как подразделяют силы по характеру нагружения? Ответ дать в виде схемы.
8. Критерии работоспособности деталей машин.
9. Правила обеспечения надежности.
Page updated
Google Sites
Report abuse