1_2 ДЕТАЛІ МАШИН

1.

ДЕТАЛІ МАШИН

2.

ПРОЄКТУВАННЯ: ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ
Розробка машин базується на вимогах до їх якості.
Якість – сукупність властивостей об’єкта, що проявляються
при його застосуванні за призначенням.
Патентної чистоти
Патентноправові
Патентної захищеності
Досконалості виконання
Цілісної композиції
Естетичні
Інформаційної виразності
Акустичні
Теплові
Хімічні
Гігієнічні
Фізіологічні
Психологічні
Психофізіологічні
Національний знак
оцінки відповідності
Екологічні
Механічні
Ергономічні
Економічна ефективність
Надійність
Технологічність
Стандартизації
Уніфікації
Міцність
Жорсткість
Теплостійкість
Зносостійкість
Вібростійкість
Економічні
Витрати на експлуатацію
Технічні
Витрати на створення
Призначення
Класифікаційні
Функціональні
Конструктивні
Складу і структури
Показники якості об’єкта
Знак відповідності
системи управління
якістю вимогам
міжнародного
стандарту ISO 9001
Деталі машин повинні
задовольняти двом
основним групам
показників якості –
технічним та економічним.

3.

НАДІЙНІСТЬ І ДОВГОВІЧНІСТЬ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Найважливішою характеристикою технічного показника якості є надійність.
Надійність – це властивість деталі зберігати працездатність протягом заданого часу.
Працездатність – це стан деталі, при якому вона здатна виконувати задані функції з параметрами
технічної документації.
Розрахунки працездатності деталей за критеріями є предметом вивчення дисципліни «Деталі машин».
Необхідний рівень надійності деталі закладається спеціальними розрахунками, які в курсі «Деталі машин» не
викладаються.
Довговічність – властивість об’єкта зберігати працездатність до настання граничного стану при
встановленій системі технічного обслуговування та ремонту.
Граничний стан – стан об’єкта, при якому його подальше застосування недопустиме або
неможливе.
Відмова – втрата працездатності об’єкта.
Безвідмовність – властивість об’єкта зберігати працездатність безперервно протягом деякого
проміжку часу або напрацювання.
Напрацювання – тривалість роботи або об’єм виконаної об’єктом роботи.
Строк служби – календарна тривалість експлуатації об’єкта від початку його застосування до
настання граничного стану.
Ремонтопридатність – пристосованість об’єкта до запобігання та виявлення причин його відмов,
пошкоджень та усунення їх наслідків виконанням ремонтів і технічного обслуговування.
Пошкодження – подія, яка полягає в порушенні справності об’єкта при збереженні його працездатності.

4.

НАДІЙНІСТЬ І ДОВГОВІЧНІСТЬ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Стандартизація – це встановлення норм і вимог до фізичних і розмірних величин,
якісних характеристик відповідної продукції виробництва на основі єдиних мір,
взаємозамінності і взаємозв’язаного розмірного ряду.
Частину деталей виготовляють за галузевими стандартами або заводськими нормалями.
Стандарти дозволяють здійснювати уніфікацію продукції виробництва, тобто усунення
зайвих різноманітностей у типах, типорозмірах, фізичних властивостях продукції з метою
встановлення вимог найбільш вигідних з технічного та економічного боку.
Стандартизація дозволяє:
- зменшити трудоємкість виготовлення деталі, її вартість (для серійного і масового
виробництва стандартизовані деталі виготовляються з найбільш прогресивною технологією);
- сприяє покращенню якості продукції;
- скорочує терміни освоєння нових машин за рахунок застосування стандартних вузлів;
- полегшує експлуатацію машин.

5.

НАДІЙНІСТЬ І ДОВГОВІЧНІСТЬ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Проєктування являє собою пошук науково обґрунтованих, технічно здійсненних та
економічно доцільних інженерних рішень для елементів машин на основі техніко-економічних
розрахунків.
І
0
Для оцінки надійності можуть вибиратися різні критерії:
середній термін служби в частинах, кількість кілометрів пробігу,
число відмов в роботі та інші.
ПРИКЛАД
Якщо з 1000 перемикачів безвідмовно спрацьовували 990,
то надійність цих перемикачів виражається коефіцієнтом
ІІІ
ІІ
І - Час припрацювання;
ІІ - Час нормальної роботи;
ІІІ - Час прояву зносу
t
R=
990
= 0,99
1000
Коефіцієнт надійності складного вироби виражається
множенням коефіцієнтів надійності окремих складових
елементів
R = R1 ЧR2 ЧR3 K ЧRn
Якщо система має 50 подібних елементів то її надійності
Rзаг = Rп = 0,9950 = 0,6
Якщо система має 100 подібних елементів то її надійності
Rзаг = R п = 0,99100 = 0,37

6.

КРИТЕРІЇ РОБОТОЗДАТНОСТІ І РОЗРАХУНКУ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Працездатність деталі при конструюванні забезпечують розрахунком розмірів за основними критеріями
(мірилом) та вибором матеріалу.
Критерії працездатності
Міцність
Зносостійкість
Жорсткість
Теплостійкість
Вібростійкість
Міцність – здатність деталі чинити опір руйнуванню або виникненню недопустимих залишкових
(пластичних) деформацій матеріалу об’єму чи поверхневого шару.
Основний метод розрахунку на міцність – це розрахунок за допустимими напруженнями.
В основу цього методу покладено таке припущення: критерієм придатності деталі є те, що, максимальне
напруження, що виникає в ній, не перевищує допустиме напруження, тобто витримується умова міцності.
Перевірку міцності виконують відповідно до виду деформації.
Умови міцності на основні виду деформацій при розтягу аба стиску
N
s=
Ј [s ]
A
де N – нормальна сила; A – площа перетину розтягу; – допустиме нормальне напруження на розтяг-стиск;

7.

КРИТЕРІЇ РОБОТОЗДАТНОСТІ І РОЗРАХУНКУ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
- зрізі (зсуві)
t =
Q
Ј [t ]ЗР
AЗР
де Q – нормальна сила; AЗР – площа перетину зрізу; [ ] ЗР – допустиме дотичне напруження зрізу,
Допустимі напруження – це такі, при яких гарантована безпечна робота деталі.
Позначають їх [ ] чи [ ] і визначають як деяку частину від граничних напружень, щоб гарантувати
запас міцності:
sT
а) для пластичних матеріалів (сталі)
[s ] =
Р
n
де – [ ] допустиме напруження на розтяг і стиск; T – границя текучості матеріалу; n – коефіцієнт запасу міцності;
б) для крихких матеріалів (чавун)
[s ]С =
s МС
n
де – [ ]С допустиме напруження на розтяг і стиск; T – границя міцності на стиск; n – коефіцієнт запасу міцності;
Коефіцієнт запасу міцності для пластичних матеріалів n =1,2...2,5 ;
для крихких матеріалів n = 2...5.

8.

КРИТЕРІЇ РОБОТОЗДАТНОСТІ І РОЗРАХУНКУ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Більшість деталей машин працюють при змінних навантаженнях, це – осі, вали, штоки поршневих
машин і т. д.
Експлуатація машин показує, що руйнування різних деталей машин, які були навантаженні змінним
навантаженням, можуть відбуватися при напруженнях менших за M і навіть T . Руйнування проходить
внаслідок того, що після певного числа зміни навантажень у деталі виникають мікротріщини, які з часом
розвиваються і згодом призводять до руйнування.
F,σ
Fн,σн
0
F,σ
2 1
F1,σ1
ΔF,Δσ
ΔF ≤ 0,2Fн
Δσ ≤ 0,2σн
t
Графік зміни навантаження,
яке умовно вважається постійним
F2,σ2
F3,σ3
0
t1
t2
tΣ
t3
t
Циклограма зміни навантаження ,
і його апроксимація гладкою кривою

9.

КРИТЕРІЇ РОБОТОЗДАТНОСТІ І РОЗРАХУНКУ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Границя витривалості матеріалу деталі – це максимальне значення циклічного, змінного
напруження, при якому матеріал може чинити опір руйнуванню необмежено довго.
За базову кількість циклів до руйнування приймають N=107
В деталях машин є два виду розрахунків:
проєктний та перевірочний.
Проєктний – попередній розрахунок
за основним критерієм працездатності
з використанням спрощеної методики
при вибраному матеріалу, термічній обробці
та відомих навантаженнях, з метою
і визначення основних розмірів деталі.
За результатами проєктного розрахунку
розробляють ескізний варіант конструкції деталі.
Перевірочний – виконується для перевірки
працездатності деталі при відомих геометричних розмірах,
Навантаженнях, матеріалу, термообробки, строку служби.
s H Ј [s H ];
s HМ Ј [s HМ ];
s F Ј [s F ];
s FМ Ј [s FМ ]

10.

Основні співвідношення для кінематичних параметрів
та параметрів навантаження передач
1 – електродвигун (джерело руху)
2 – швидкохідна муфта
3 – двоступінчастий черв’ячно-циліндричний редуктор (механізм перетворення)
4 – тихохідна муфта
Основні характеристики, які необхідні для виконання проектного розрахунку любої передачі,
є потужність P на валу та частота обертання n вала.
Якщо за умовами завдання відомі Ft (кН), V (м/с), d (мм),
то потужність доцільно визначати за формулою, кВт:
Р = Ft ЧV
Для відомих Т,(Н∙м) та n,(хв-1 ) потужність визначають за формулою, кВт:
T Чn
Р=
9550

11.

Основні співвідношення для кінематичних параметрів
та параметрів навантаження передач
Частота обертання валу (колеса) n (хв-1) – за формулою:
d
V = , або
2
– колова швидкість V, м/с:
– кутова швидкість
=
ω, с-1:
n2
1
2
V1
V2
p Чd Чn
V=
60000
n
30
1 n1
=
– передаточне відношення i: i =
2 n2
n1
n = 60000 V
d
d 2 z2
=
– передаточне число и: и =
d1 z1
d1
z1
d2
z2
n1
i0 =
= i1 Чi2 Чi3
n4

12.

Основні співвідношення для кінематичних параметрів
та параметрів навантаження передач
– коефіцієнт корисної дії (ККД) η
– колова сила Ft, (Н)
2 ЧT
Ft =
, або
d
– обертовий момент Т, (Н∙м)
P4
h0 =
= h1 Чh2 Чh3
P1
P2
h1 =
Ј 1
P1
P
T = 9550 Ч
n
Ft =
P4 = P1 Чh заг = 3 Ч0.76 = 2.28
P
V
, або
3
hзаг = hм Чhчзз Чhззц Чhпк
= 0,99 Ч0,8 Ч0,98 Ч0,9933 = 0.76
d Р
T = Ft Ч = ;
2 w
3
T3 = T1 Чu1 Чu2 Чhзцв1 Чhзцв 2 Чhпк
= 10 Ч4 Ч5 Ч0,97 Ч0,97 Ч0,09933 = 184.3
P1
P2
P3
T1 = 9550 Ч ; T2 = 9550 Ч ; T3 = 9550 Ч
n1
n2
n3

13.

Контрольні запитання
Назвіть деталі і вузли, які вивчаються в курсі «Деталі машин».
Що таке редуктор, та як змінюється частота обертання вихідного валу в ньому?
Що зображується на кінематичних схемах?
Назвіть передачі які передають рух між валами вісі яких перетинаються.
Назвіть передачі які передають рух між валами вісі яких перехрещуються.
Яка різниця між варіатором та редуктором?
Як працює коробка швидкостей?
Які кінематичні процеси відбуваються в мультиплікаторі?