Всего на сайте:
236 тыс. 713 статей

Главная | Механика

ДЕТАЛИ МАШИН Лекция 1. Введение  Просмотрен 3289

1. Понятие машины, механизма и их классификация. Современное производство не возможно без использования машин и механизмов. Машиной называется устройство для преобразования энергии и (или) движения, накопления и переработки информации.

Механизмом называется часть машины, в которой рабочий процесс выполняется посредством механических движений. Механизм представляет собой систему взаимосвязанных тел, предназначенных для преобразования одного движения в другое.

По назначению машины условно подразделяют на 3 группы.

А) Энергетические машины, в которых какой-либо вид энергии преобразуется в механическую работу или наоборот. Среди этих машин выделяют машины – двигатели (электродвигатели, тепловые и ядерные двигатели) и машины – преобразователи (компрессоры, электрические генераторы и др.).

Б) Технологические или рабочие машины, предназначенные для выполнения производственных процессов по изменению формы, свойств или положения объектов труда ( металлорежущие станки, швейные, горнодобывающие и др. машины).

В) Информационные или контрольно-управляющие машины, в которых происходит преобразование вводимой информации для контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

В зависимости от способа управления различают машины ручного управления (на встроенном рабочем месте или дистанционно), полуавтоматического и автоматического действия. Машина, в которой преобразование энергии, материалов или информации происходит без непосредственного участия человека, называется машиной – автоматом. Совокупность машин-автоматов, соединенных между собой транспортными устройствами и предназначенных для исполнения определенного технологического процесса, образуют автоматическую линию.

Основными характеристиками машин являются: назначение и область применения, способ управления, мощность и производительность, КПД, масса, габаритные размеры, стоимость и др. Эти характеристика указываются в паспорте машины.

Все машины, механизмы, приборы, аппараты, приспособления изготавливают из деталей. Деталью называется элемент конструкции, изготовленный из материала одной марки без применения сборочных операций (болт, гайка, шестерня, вал и др.). Совокупность деталей, соединенных сборочными операциями (завинчиванием, сваркой, заклепками и т.п.) и предназначенных для совместной работы, называют сборочной единицей.

В нашем курсе деталей машин мы ознакомимся с типовыми механизмами, их устройством, расчетом и правилами конструирования.

 

2. Общая классификация деталей машин.Всё многообразие деталей машин принято классифицировать на следующие группы.

1. Г р у п п а с о е д и н е н и й. Многие детали после их изготовления могут быть соединены между собой постоянно без последующей разборки. Например, нет необходимости разбирать паровой котёл на отдельные листы.

Разъединение таких деталей невозможно без их частичного разрушения или повреждения. Такие соединения называются неразъёмными. Примерами неразъёмных соединений могут служить сварные, заклёпочные, клеевые и др.

Другим распространённым видом соединений деталей машин являются разъёмные соединения. К ним относятся резьбовые, шпоночные, клиновые, штифтовые и др.

2. П е р е д а т о ч н ы е м е х а н и з м ы предназначены для передачи механической энергии и преобразования параметров механического движения от машины – двигателя к технологической машине, выполняющей определённые операции. В состав передаточных механизмов, как правило, входят собственно передачи, валы и муфты.

Наиболее распространены передачи вращательного движения. Они являются механизмами, предназначенными передавать энергию от одного вала к другому с изменением угловых скоростей и вращающих моментов. Различают передачи трением и передачи зацеплением. Первые передают энергию посредством сил трения. Разновидностями таких передач являются ремённые и фрикционные передачи. В передачах зацеплением движение передается посредством последовательно зацепляющихся элементов – зубьев. Среди этих передач различают зубчатые, червячные и цепные.

3. В а л ы - это детали, служащие для передачи вращающего момента вдоль своей оси; о с и служат для поддержания вращающихся деталей (зубчатых колёс, звёздочек, шкивов и т.п.).

4. М у ф т ы – служат для соединения или разъединения валов.

5. П о д ш и п н и к и – служат опорами для валов и осей.

6. Н а п р а в л я ю щ и е п о с т у п а т е л ь н о г о д в и ж е н и я служат для поддержания поступательно движущихся деталей (например, суппорт токарного станка движется по направляющим поступательного движения).

7. К о р п у с н ы е д е т а л и и с т а н и н ы предназначены для поддержания (базирования) подшипников и направляющих.

8.

П р у ж и н ы и р е с с о р ы служат для защиты от вибраций и ударов, для аккумулирования энергии упругой деформации, для совершения обратного хода в кулачковых и др. механизмах, для создания натяжения ремней, цепей и др.

9. М а х о в и к и, м а я т н и к и, г р у з ы, б а б ы и ш а б о т ы служат для повышения равномерности движения, уравновешивания механизмов или накопления энергии за счет своей массы.

10. У с т р о й с т в а з а щ и т ы и с м а з ы в а н и я служат для увеличения долговечности машин.

11. Д е т а л и и м е х а н и з м ы управления.

Наконец, выделяют специфические детали отдельных групп машин:

– для энергетических машин: цилиндры, поршни, клапаны, лопатки и диски турбомашин, роторы и статоры электрических машин и др.

– для транспортных машин: колёса, гусеницы, рельсы, винты водяные и воздушные, ковши, грейферы и т.п.

– для машин – орудий: опоки, валки, шаботы, бабы, патроны, лемеха, катушки, челноки и др.

 

 

3. Основы проектирования механизмов, стадии разработки.Конструирование машин – серьёзный, творческий процесс, который включает следующие этапы:

1) техническое задание на проект или техническое предложение; техническое задание составляют, как правило, на машину для массового или серийного выпуска, а техническое задание – для завода-изготовителя специальных машин; в этих документах определяются основные паспортные параметры машины и излагаются общие принципиальные вопросы схемы будущей машины;

2) эскизный проект представляет собой эскизную проработку общих видов основных узлов машины;

3) технический проект содержит общие виды машины и её узлов, позволяющие перейти к деталировке;

4) рабочий проект, представляющий собой комплекс общих видов, рабочих чертежей деталей, спецификаций и других документов, достаточных для изготовления машины.

При конструировании должны быть выбраны оптимальные параметры

изделия, наилучшим образом удовлетворяющие многочисленным требованиям. При этом основными критериями являются:

Основными требованиями к современным машинам являются: работоспособность, надежность, технологичность, экономичность, эргономичность.

Работоспособность это свойство машины выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией.

Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции без сбоев и отказов в работе.

Технологичность – это легкость изготовления, под которой понимается минимум труда, времени, средств и других затрат на изготовление машины.

Экономичность предполагает минимум затрат на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт изделия.

Эргономичность – это отсутствие вредного влияния машины на организм человека, красота и совершенство форм, именуемые дизайном.

Удовлетворить одновременно всем перечисленным критериям весьма непросто. Поэтому лучших результатов достигают многовариантностью конструирования. Оптимальным в общем случае признаётся вариант, который обеспечивает нужные показатели работы при минимальных затратах общественного труда. При этом привлекаются теоретические расчёты, конструкторский и технологический опыт, а также эксперименты.

 

 

4. Требования к деталям, критерии работоспособности и влияющие на них факторы. Как и в случае машины, основными требованиями к деталям машин являются работоспособность и надёжность. Чтобы удовлетворить этим критериям конструктор имеет возможность распорядиться формой, размерами и материалом детали. При выборе формы детали конструктор зачастую работает совместно с дизайнером, а размеры и материал детали определяются расчётом.[1]

Работоспособность и надёжность деталей машин характеризуется следующими критериями: прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость. С понятиями прочность и жесткость мы с вами уже познакомились в курсе сопротивления материалов и будем ещё продолжать знакомиться. В частности, мы пока не рассмотрели случаев переменных во времени напряжений, а также явлений потери устойчивости элементов конструкций.

Отложим пока рассмотрение этих вопросов до изучения соответствующих разделов курса сопротивления материалов и перейдём к критерию износостойкости.

 

4.1. Износостойкость.

 

Чаще всего детали выходят из строя вследствие износа. Физически износ представляет собой процесс разрушения и отделения частиц материала с поверхности твёрдого тела. При этом процесс сопровождается также накоплением остаточных деформаций, вызванных трением в кинематических парах. Следствием процесса является изменение размеров и (или) формы детали.

Износ ограничивает долговечность деталей по следующим причинам:

а) потеря требуемой точности (приборы, измерительный инструмент, станки);

б) снижение КПД, потеря мощности или производительности (двигатели, насосы и др.);

в) снижение прочности вследствие уменьшения сечений, неравномерного износа опор, увеличения динамических нагрузок;

г) возрастание шума;

д) полное истирание (рабочие органы землеройных машин и т.п.).

Виды изнашивания подразделяют на следующие группы.

1. Механическое изнашивание, вызываемое абразивными частицами .

2. Молекулярно-механическое изнашивание, вызываемое схватыванием материалов трущихся поверхностей под действием молекулярных сил. Оно наблюдается при малых скоростях скольжения и больших силах в кинематической паре, вызывающих выдавливание масляной плёнки. При высоких скоростях схватывание может наступить из-за нагрева, ведущего к снижению вязкости смазки.

3. Коррозионно-механическое изнашивание сопровождается химическим или электролитическим взаимодействием материала детали со средой. Разновидностью такого изнашивания является т.н. фреттинг-коррозия, проявляющаяся в разрушении постоянно контактирующих поверхностей в условиях касательных микросмещений без удаления продуктов износа. Такого рода изнашивание характерно для посадочных поверхностей колец подшипников качения и в шлицевых соединениях.

Другой разновидностью коррозионно-механического изнашивания является водородный износ, связанный с выделением водорода при разложении воды, нефти и нефтепродуктов.

Расчет на износостойкость состоит в обеспечении необходимой толщины масляного слоя между трущимися поверхностями или, в необходимых случаях, ограничении давлений в кинематических парах. При этом используют результаты опытов и теорию подобия. В качестве исходной для характеристики износостойкости принимают следующую зависимость:

 

где р – давление (контактное напряжение), S – путь трения. Показатель т устанавливают по результатам испытаний (тÎ [1…3]).


 

 

Предыдущая статья:Основные операции коммерческих банков Следующая статья:Лекция 2. Раздел 1. Механические передачи
page speed (0.2993 sec, direct)