Тема: Критерии работоспособности машин и деталей

Лекция 1

Тема: Основные понятия и определения раздела Детали машин

 

Любая машина или механизм состоят из деталей, соединенных в сборочные единицы.

Определим базовые понятия в самом начале работы для систематизации учебного материала и во избежание двусмысленного толкования.

Расположим понятия по степени сложности.

ДЕТАЛИ МАШИН– научная дисциплина, занимающаяся изучением, проектированием и расчетом деталей машин и узлов общего назначения. Механизмы и машины состоят из деталей. Встречающиеся почти во всех машинах болты, валы, зубчатые колеса, подшипники, муфты называют узлами и деталями общего назначения.

ДЕТАЛЬ – (франц. detail – кусочек) – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (ГОСТ 2.101-68). Например, болт, шестерня, вал, литой корпус и т.д.

ЗВЕНО – группа деталей, образующая подвижную или неподвижную относительно друг друга механическую систему тел.

СБОРОЧНАЯ ЕДИНИЦА – изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций (ГОСТ 2.101-68). Например, подшипник, сварной корпус, редуктор, автомобиль, станок, корабль, авторучка и т.д.

УЗЕЛ – законченная сборочная единица, состоящая из деталей общего функционального назначения и выполняющая определенную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями изделия (муфты, подшипники качения и др.).

МЕХАНИЗМ – система подвижно соединенных деталей, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в целесообразные движения других тел (например, кривошипно-ползунный механизм, механические передачи и т. п.).

МАШИНА – (греч. "махина" – огромная, грозная) система деталей, совершающая механическое движение для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения производительности и замены человека в его трудовых функциях.

 

Тема: Классификация машин

Всякая машина состоит из двигательного, передаточного и исполнительного механизмов.

По характеру рабочего процесса и назначению все многообразие машин можно разделить на три класса: энергетические, технологические, транспортирующие и информационные.

I класс — энергетические машины, это устройства, предназначенные для преобразования энергии любого вида (электрической, паровой, тепловой и т.п.) в механическую работу (двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели, электромагнитные преобразователи тока, паровые машины, турбины и др.). К разновидности энергетических машин относятся МАШИНЫ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, служащие для преобразования механической энергии в энергию любого вида. К ним относятся генераторы тока, компрессоры, гидравлические насосы и т.п.

II класс — транспортирующие машины, преобразуют энергию двигателя в энергию перемещения масс (продукции, изделий). К транспортирующим машинам относятся конвейеры, элеваторы, автомобили, подъемные краны и подъемники.

III класс — информационные машины, предназначенные для получения и преобразования информации

IV класс – технологические машины (рабочие машины), предназначены для преобразования обрабатываемого предмета (продукта), состоящего в изменении его размеров, формы, свойства или состояния. В машинах используется механическая энергия получаемая от энергетической машины, для выполнения технологического процесса, связанного с изменением свойств, состояния и формы обрабатываемого объекта (металлообрабатывающие станки, горнодобывающие машины, сельскохозяйственные машины, швейные машины и др.).

 

Тема: Требования предъявляемые к машинам и деталям

К большинству проектируемых машин предъявляются следующие требования:

- высокая производительность;

- экономичность производства и эксплуатации;

- равномерность хода;

- высокий кпд;

- точность работы;

- компактность, надежность и долговечность;

- удобство и безопасность обслуживания;

- транспортабельность;

- соответствие внешнего вида требованиям технической эстетики.

При конструировании и изготовлении машин должны строго соблюдаться ГОСТы.

Применение в машине стандартных деталей и узлов уменьшает количество типоразмеров, обеспечивает взаимозаменяемость, облегчает ремонт машин.

Одним из главных требований, предъявляемых к деталям, является технологичность, которая значительно влияет на их стоимость. Следует предусматривать максимально возможное применение стандартных узлов и деталей. Существенными показателями технологичности конструкции являются ее материалоемкость, трудоемкость изготовления и себестоимость. Технологичной считают такую конструкцию, для которой характерны минимальные затраты при производстве и эксплуатации.

 

Тема: Критерии работоспособности машин и деталей

Работоспособность – состояние, при котором детали могут выполнять заданные функции в пределах технических требований.

Работоспособность оценивается:

- Прочностью,

- Жесткостью,

- Износостойкостью,

- Теплостойкостью,

- Вибрационной устойчивостью.

Критерии работоспособности.

Прочность является главным критерием работоспособности деталей.

Прочность – свойство материалов деталей в определенных условиях и пределах, не разрушаясь воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, неравномерные температурные поля и др.).

Жесткость – способность деталей сопротивляться изменению формы под действием приложенных нагрузок.

Износостойкость – сопротивление деталей машин и других трущихся изделий изнашиванию.

Изнашивание – процесс разрушения поверхностных слоев при трении, приводящий к постепенному изменению размеров, формы, массы и состояния поверхности деталей (износу).

Теплостойкость – способность деталей сохранять нормальную работоспособность в допустимых (заданных) пределах температурного режима, вызываемого рабочим процессом машин и трением в их механизмах.

Нагрев деталей машин вызывает следующие вредные последствия:

 – понижение прочности материала и появление остаточных деформаций, так называемое явление ползучести (наблюдается в машинах с очень напряженным тепловым режимом, например, в лопатках газовых турбин);

– понижение защищающей способности масляных пленок а следовательно, увеличение износа трущихся деталей;

– изменение зазоров в сопряженных деталях;

– в некоторых случаях понижение точности работы машины;

– для деталей, работающих в условиях многократного циклического изменения температуры могут возникнуть и развиться микротрещины приводящие к разрушению деталей.

Виброустойчивость – способность деталей и узлов работать в нужном режиме без недопустимых колебаний (вибрации).