Раздел 3. Детали машин
Тема 1. Основные положения
Детали машин – это дисциплина, изучающая основы расчета и конструирование деталей и узлов машин общего назначения.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Машина – это устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или замены физического и умственного труда.
КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН
1.Э нергетические машины (предназначены для преобразования видов энергии: электродвигатели, турбины)
2. Информационные машины (предназначены для сбора, хранения, переработки и использования информации)
3. Р абочие машины
- транспортные (предназначены для перемещения изделий, грузов или людей: автомобили, самолеты)
- технологические (предназначены для изменения формы, размеров или внутренних свойств обрабатываемого предмета: станки, термические агрегаты)
В структурном отношении машина представляет собой единый комплекс механизмов, сборочных единиц (узлов) и деталей, обеспечивающих выполнения присущих функций.
Механизм – это система твердых тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.
1. кривошипно-шатунный механизм компрессора
2. кулачковый механизм
3. кривошип - ползунный
Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии изготовителе сборочными операциями.
Узел – сборочная единица, которую можно собирать отдельно от других составных частей изделия или изделия в целом, выполняющая определенную функцию в изделиях одного назначения.
а) подшипник качения
б) муфта упругая
Деталь – часть машины, изготовленная из одноименного на марке и наименованию материала без применения сборочных единиц.
а) вал
б) винт
в) заклепка
г) колесо зубчатое цилиндрическое
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАШИНАМ И ДЕТАЛЯМ
1. производительность
2. точность
3. экономичность
4. технологичность
5. надежность и долговечность
6. удобство и безопасность в обслуживании
7. современный дизайн
8. транспортабельность
При расчетах, конструировании и изготовлении машины должны соблюдать стандарты:
- международные (ISO)
- государственные (ГОСТы)
- отраслевые (ОСТы)
- предприятия (СТП)
Машиностроительные стандарты – документы, содержащие обязательные нормы, правила и требования в сфере проектирования, производства, эксплуатации и ремонта машин.
Наиболее эффективный метод стандартизации:
унификация – рациональное сокращение числа объектов одинакового функционального назначения, сведение к min типоразмеров деталей.
КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РАЧЕТА ДЕТАЛЕЙ МАШИН
1. прочность - способность деталей сопротивляться разрушению или эластическому деформированию под действием нагрузок.
Различают статическую (нарушение статической прочности обычно связано с перегрузками) и усталостную (вызываются длительными действиями переменных напряжений) прочность деталей. Повышают прочность за счет рациональной формы детали, устранения концентратов напряжений, применения поверхностного упрочнения.
2. жесткость – способность детали сопротивляться изменению формы и размеров под нагрузкой.
Жесткость деталей обеспечивает требуемую точность машины. Роль жесткости как критерия работоспособности непрерывно возрастает в связи с повышением быстроходности машин, снижения массы и габаритов деталей.
3. износостойкость – свойство материалов оказывать сопротивления изнашиванию.
Изнашивание – процесс разрушения поверхностных слоев при трении, заключающихся в отделении материала с поверхности детали и приводящий к постепенному изменению размеров, формы и состояния поверхности деталей. 85-90% машин выходит из строя в результате изнашивания!!!
Износ – результат процесса изнашивания.
4. теплостойкость – способность деталей работать в пределах заданных температур в течение установленного срока службы.
С увеличением температуры ухудшаются механические свойства материалов, снижаются вязкость смазочных материалов, увеличивается изнашивание, изменяются зазоры, возрастают динамические нагрузки.
5. виброустойчивость – способность детали работать в заданном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.
Вибрации снижают качество работы машин, вызывают дополнительные переменные напряжения в деталях, увеличивают шум. Особенно опасными являются колебания. Виброустойчивость является критерием работоспособности машин, от которых требуется высокая плавность работы и малошумность. Выбор критерия работоспособности производится исходя из условий работы детали, ее конструкции и характера возможного разрушения.
При конструкции деталей машины выполняют расчеты:
- проектировочный (дополнительный).
По главным критериям работоспособность определяет основные размеры детали.
- проверочный (уточненный).
Под известным размером и форме детали определим из проектировочного расчета или принятым конструктивно, находят и сравнивают их с допускаемыми.