Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин
Лекция 3.1
Введение1
Цели и задачи курса «Детали машин» , его связь с другими предметами
0.1. Курс «Детали машин» является заключительным разделом дисциплины «Техническая механика», изучаемого в средних специальных учебных заведениях. Курс «Детали машин» является связующим звеном между общетехническими и специальными дисциплинами. В пределах, предусмотренных учебным планом и программой, в этом курсе изучаются основы расчета на прочность и жесткость деталей машин общего назначения, выбор материалов, конструирование деталей с учетом технологии изготовления и эксплуатации машин. Теоретические знания закрепляются курсовым проектом.
На каких предметах базируется курс «Детали машин»?
0.2. В предлагаемом учебном пособии рассмотрены теоретические основы расчета и конструирования деталей и сборочных единиц (узлов) общего назначения. Изучаемые детали и узлы общего назначения делятся на три основные группы:
• детали соединений (болты, шпильки, винты и др.);
• механические передачи (зубчатые, червячные, винт-гайки, цепные, ременные, фрикционные и др.);
• детали иузлы передач (валы, подшипники, муфты и др.).
Детали и узлы, которые встречаются только в специальных типах машин, называют деталями и узлами специального назначения (клапаны, поршни, шатуны, шпиндели станков и т. п.); их изучают в специальных курсах («Двигатели внутреннего сгорания», «Металлорежущие станки» и т. д.).
|
|
|
С учетом ранее изученных общетехнических дисциплин дайте определение, что такое деталь .
0.3. Машина — механическое устройство, предназначенное для выполнения требуемой полезной работы, связанной с процессом производства или транспортирования или же с процессом преобразования энергии, или информации.
Машину собирают из механизмов, деталей и узлов. Из ответа на вопрос, поставленный в шаге 0.2 (см. стр. 17), Вы знаете, что называется деталью.
Механизмом называется система подвижно соединенных тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в целесообразные движения других тел (например, кривошипно-ползунный механизм, механические передачи и т. п.).
Узел — сборочная единица, которую можно собирать отдельно от изделия в целом, выполняющая определенную функцию в изделиях одного назначе-ния только совместно с другими составными частями изделия (муфты, подшипники качения и др.).
По характеру рабочего процесса и назначению машины можно разделить на три класса:
I класс — машины-двигатели, преобразующие тот или иной вид энергии в механическую работу (двигатели внутреннего сгорания, турбины и др.);
|
|
|
II класс — машины-преобразователи (генераторы), преобразующие механическую энергию (полученную от машины-двигателя) в другой вид энергий (например, электрические машины — генераторы тока);
III класс — машины-орудия (рабочие машины), использующие механическую энергию, получаемую от машины-двигателя, для выполнения технологического процесса, связанного с изменением свойств, состояния и формы обрабатываемого объекта (металлообрабатывающие станки, сельскохозяйственные машины и др.), а также машины, предназначенные для выполнения транспортных операций (конвейеры, подъемные краны, насосы и т. д.). К этому же классу можно отнести машины, частично заменяющие интеллектуальную деятельность человека (например, ЭВМ).
По характеру рабочего процесса и назначению, к какому классу можно отнести такие машины, как компрессор, электродвигатель, пресс?
Основные направления в развитии машиностроения . Требования , предъявляемые к проектируемым машинам , узлам и деталям
При проектировании новых и модернизации старых машин, узлов и деталей необходимо учитывать новейшие достижения в области науки и техники.
0.4. Требования, предъявляемые к проектируемым машинам:
|
|
|
• увеличение мощности при тех же габаритных размерах;
• повышение скорости и производительности;
• повышение коэффициента полезного действия (КПД);
• автоматизация работы машин;
• использование стандартных деталей и типовых узлов;
• минимальная масса и низкая стоимость изготовления. Примеры реализации требований шага 0.4 в машиностроении.
1. Мощность одного электрогенератора Волховской электростанции, построенной в 1927 г., составляет 8000 кВт, Красноярской (1967 г.) — 508 000 кВт, т. е. увеличение мощности в 63 раза.
2. Сравните скорость самолетов сороковых годов со скоростью современного сверхзвукового лайнера.
3. На железнодорожном транспорте паровозы, имевшие низкий КПД, заменены тепловозами и электровозами, КПД которых во много раз выше.
4. Комплексная автоматизация становится основой организации всех отраслей народного хозяйства. Созданы заводы-автоматы по изготовлению подшипников качения; контроль технологических процессов и управление производством механизируются и автоматизируются.
5. Любая машина (механизм) состоят из стандартных деталей и узлов (болтов, винтов, муфт и т. д.), что упрошает и удешевляет изготовление.
0.5. Основными требованиями, которым должны удовлетворять детали и узлы машин, являются:
|
|
|
• прочность (подробно см. шаг 0.6);
• износостойкость (см. шаг 0.8);
• жесткость (см. шаг 0.7);
• теплостойкость (см. шаг 0.9);
• виброустойчивость (см. шаг 0.10).
Дополнительные требования:
• коррозионная стойкость. Для предохранения от коррозии детали изготовляют из коррозионно-стойкой стали, цветных металлов и сплавов на их основе, биметаллов — металлических материалов, состоящих из двух слоев (например, из стали и цветного металла), а также применяют различные покрытия (анодирование, никелирование, хромирование, лужение, эмалирование и покрытие красками);
• снижение массы деталей. В самолетостроении и некоторых других отраслях промышленности выполнение этого требования является одной из главных расчетно-конструкторских задач;
• использование недефицитных и дешевых материалов. Это условие должно быть предметом особого внимания во всех случаях при проектировании деталей машин. Необходимо экономить цветные металлы и сплавы на их основе;
• простота изготовления и технологичность деталей и узлов должны быть предметом всемерного внимания;
• удобство эксплуатации. При проектировании необходимо стремиться, чтобы отдельные узлы и детали можно было снять или заменить без нарушения соединения смежных узлов. Все смазочные устройства должны работать безотказно, а уплотнения — не пропускать масла. Движущиеся детали, не заключенные в корпус машины, должны иметь ограждения для безопасности обслуживающего персонала;
• транспортабельность машин, узлов и деталей, т. е. возможность и удобство, их переноски и перевозки. Например, электродвигатели и редукторы должны иметь на корпусе рым-болт, за который их поднимают при перемещении. Крупные детали, корпуса гидротурбин, статоры крупных генераторов электрического тока на месте изготовления выполняют из отдельных частей, а на месте установки собирают в одно целое;
• стандартизация имеет большое экономическое значение, так как обеспечивает высокое качество продукции, взаимозаменяемость деталей и позволяет вести сборку в условиях серийного производства;
• красота форм. Оформление узлов и деталей, определяющих внешние очертания машины, должно быть красивым и отвечать требованиям художественного конструирования (дизайн). Формы наружных деталей для создания привлекательного их вида разрабатывают с участием дизайнеров. Специально подбираются цвета для окраски;
• экономичность конструкции определяется широким использованием стандартных и унифицированных деталей и узлов, продуманным выбором материалов, проектированием деталей с учетом технологических возможностей изготовляющего их предприятия.
Перечислите требования, предъявляемые при проектировании деталей и узлов машин {запишите в конспект).
Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин
Работоспособность — состояние детали, при котором она способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями нормативно-технической документации.
Основными критериями работоспособности деталей машин являются прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость. Кратко рассмотрим эти требования.
0.6. Прочность является главным критерием работоспособности деталей. Методы расчетов на прочность изучают в курсе «Сопротивление материалов».
Прочность — свойство материалов детали в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, неравномерные температурные поля и др.).
В большинстве технических расчетов под нарушением прочности понимают не только разрушение, но и возникновение пластических деформаций.
Наиболее распространенным методом оценки прочности деталей машин является сравнение расчетных (рабочих) напряжений, возникающих в деталях машин под действием нагрузок, с допускаемыми.
Условие прочности выражают неравенством
σ≤ [σ] или τ ≤ [τ], (0.1)
где σ, τ — расчетные нормальное и касательное напряжения в опасном сечении детали; [σ], [τ] — допускаемые напряжения.
Кроме обычных видов разрушения деталей (поломок) наблюдаются также случаи, когда под действием нагрузок, прижимающих детали одну к другой, возникают местные напряжения и деформации. Наличие контактных напряжений может привести к разрушению деталей. Поэтому для многих деталей (а зависит это от конструкции, воспринимаемых нагрузок, условий работы и других факторов) проводится расчет по условию контактной прочности:
Σ H ≤ [σ]H; (0.2)
(формула Герца), (0.3)
где 
— расчетное контактное напряжение; q — нагрузка на единицу длины контакта; E пр — приведенный модуль упругости; 
— приведенный радиус кривизны; [σ]н — допускаемое контактное напряжение.
Эта формула получена для двух круговых цилиндров бесконечно большой длины, материалы которых имеют коэффициент Пуассона µ = 0,3.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 728; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!