Критерии расчета

Лекция 1. Задачи курса. Общие сведения. Основные

Раздел 1. Введение. Основные задачи курса

Задачей дисциплины «Детали машин» является изучение методов расчета и конструирования различных деталей и узлов машин, аппаратов, приборов и умение применить полученные знания к проектированию элементов машин и аппаратов химических производств.

Современное предприятие по выпуску химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и других видов продукции представляет собой сложную техническую систему, состоящую из машин, аппаратов, средств управления и контроля. Все эти технические устройства состоят из деталей и узлов.

Деталь – изделие, полученное без применения сборочных операций. Детали могут быть простыми и сложными.

Изделие, полученное соединением двух и более деталей, называется сборочной единицей. Сборочная единица, имеющая определенное функциональное назначение, называется узлом. Сложные узлы могут включать в себя несколько простых.

В каждом техническом устройстве – приборе, аппарате, машине число деталей исчисляется сотнями, тысячами и более.

Анализируя конструкции различных машин, нетрудно заметить, что многие типы деталей широко используются во многих машинах, аппаратах, приборах и сооружениях с одними и теми же функциями. Другие же типы деталей применяются лишь в отдельных, относительно немногих видах машин для выполнения некоторых специальных функций, т.е. являются специализированными. Это дает основание поделить все машинные детали и составленные из них простейшие конструктивные узлы, прежде всего на два больших класса: детали и узлы общего назначения; детали и узлы специализированного назначения.

Дисциплина «Детали машин» охватывает вопросы конструирования и расчета деталей общего назначения. К их числу относятся: соединения (резьбовые, фланцевые, сварные, шпоночные и т.д.), передачи (ременные, зубчатые и другие), валы и их опоры, муфты, уплотнения, сосуды, работающие под давлением и т.д.

Совершенство любой конструкции определяется ее надежностью и экономичностью. Надежность оценивают вероятностью сохранения работоспособности в течение заданного срока службы. Экономичность – это совокупность затрат на материал, изготовление и эксплуатацию изделия.

Основными критериями работоспособности и расчета деталей машин являются прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость и виброустойчивость. Значение того или иного критерия для конкретной детали зависит от ее функционального назначения и условий работы. При конструировании деталей их работоспособность обеспечивают правильным выбором материала, рациональной конструктивной формы и расчетом по одному или нескольким критериям.

Прочность является основным критерием работоспособности большинства деталей. Он характеризует способность детали сопротивляться разрушению или пластическому деформированию под действием приложенных нагрузок.

Жесткость – это способность изделия сопротивляться упругим перемещениям (прогибы, углы поворота поперечных сечений) под действием приложенных нагрузок.

Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в соединениях, что приводит к снижению характеристик работы машин, поломке и даже к аварии. Для уменьшения износа широко используют смазку трущихся поверхностей, защиту от загрязнения, применяют антифрикционные материалы, специальные виды химико-термической обработки.

Износостойкость деталей машин существенно уменьшается при наличии коррозии. Для защиты от коррозии применяют антикоррозионные покрытия или коррозионно-устойчивые материалы. При этом особое внимание уделяется деталям, работающим в контакте с кислотами, щелочами и другими агрессивными средами.

Теплостойкость. Нагрев материала может вызвать понижение прочности материала, появление текучести, увеличение изнашивания деталей, изменение зазоров сопряженных деталях. Чтобы не допустить вредных воздействий перегрева на работу машины, выполняют тепловой расчет.

Виброустойчивость. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. Особенно опасными являются резонансные колебания. В связи с повышением скоростей движения деталей машин опасность вибраций возрастает, поэтому расчет на виброустойчивость приобретает все большее значение.