Требования к машинам и деталям

1. ТЕМА 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ .ЛЕКЦИЯ № 1. Требования к машинам и деталям .

ТЕМА 1. ОСНОВНЫЕ
.ЛЕКЦИЯ
ПОЛОЖЕНИЯ
№ 1. Требования к машинам и
деталям .
Вопросы, изложенные в лекции:
1. Общие сведения о передачах.
2. Основные требования к машинам.
Учебная литература:
Детали машин и подъемное оборудование. Под рук. Г.И. Мельникова - М.:
Воениздат, 1980. стр. 33-56.
Н.Г. Куклин и др. Детали машин: Учебник для техникумов / Н.Г. Куклин,
Г.С. Куклина, В.К. житков.- 5-е изд., перераб. и допол.- М.: Илекса,
1999. стр. 87-100; 241-264.
Соловьев В.И. Детали машин (Курс лекций. II часть). - Новосибирск: НВИ,
1997. стр. 64-87.

2. Детали машин – это дисциплина, изучающая основы расчета и конструирование деталей и узлов машин общего назначения

Определение:
Машина – это устройство, выполняющее механические движения для
преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения
или замены физического и умственного труда.
В зависимости от вида передаваемой энергии передачи: механические,
электрические, гидравлические, пневматические и т.п.
Механическая передача устройство (механизм, агрегат),
предназначенное для передачи энергии механического движения, как
правило, с преобразованием его кинематических и силовых параметров,
а иногда и самого вида движения.
Наибольшее распространение в технике получили механические
передачи вращательного движения, которым в курсе деталей машин
уделено основное внимание (далее под термином передача
подразумевается, если это не оговорено особо, именно механическая
передача вращательного движения).

3. КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН

энергетические машины ( предназначены для преобразования видов
энергии: электродвигатели, турбины)
информационные машины (предназначены для сбора, хранения,
переработки и использования информации)
рабочие 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.
Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат
соединению между собой на предприятии изготовителе сборочными
операциями.

4.

Узел – сборочная единица, которую можно собирать отдельно от
других составных частей изделия или изделия в
выполняющая
определенную функцию в изделиях
назначения.
а) подшипник качения
б) муфта упругая
Деталь
целом,
одного
– часть машины, изготовленная из одноименного на марке
и наименованию материала без применения сборочных единиц.
а) вал
б) винт
в) заклепка
г) колесо зубчатое цилиндрическое

5. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАШИНАМ

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К
МАШИНАМ
Производительность
долговечность
точность
экономичность
технологичность
надежность
удобство и безопасность в обслуживании
современный дизайн
транспортабельность
При расчетах, конструировании и изготовлении машины должны соблюдать
стандарты:
- международные (ISO)
- государственные (ГОСТы)
- отраслевые (ОСТы)
- предприятия (СТП)

6.

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.
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.
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.
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

7.

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
Долговечность - ето общее время, которое машина может отработать на
Коэффициент машинного времени
Коэффициент загрузки « - отношение продолжительности фактической работы
машины к сумме фактической работы машины и холостого времени — простоев за
тот же период, вызванных производственной невозможностью обеспечить полную
номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации без существенного
снижения основных расчетных параметров, при экономически приемлемой
суммарной стоимости ремонтов. Иногда применяют понятие «ресурс машины»
(время работы машины в часах до первого капитального ремонта).
— отношение машинного времени hMaill
(времени фактической работы) к сумме машинного и вспомогательного времени
Ивсп (времени, затрачиваемого на установку и снятие изделий, настройку и
регулировку машины, обслуживание и уход):
загрузку машины:

8.

Большой экономический эффект дают унификация и стандартизация
деталей, узлов и агрегатов.
Унификация. Унификация состоит в многократном применении в конструкции одних
и тех же элементов, что способствует сокращению номенклатуры деталей и
уменьшению стоимости изготовления, упрощению эксплуатации и ремонта машин.
Стандартизация - есть регламентирование конструкции и типоразмеров широко
применяемых машиностроительных деталей, узлов и агрегатов.
Секционирование -заключается в разделении машины на одинаковые секции и
образовании производных машин набором унифицированных секций.
Секционированию хорошо поддаются многие виды подъемно-транспортных
устройств (ленточные, скребковые, цепные конвейеры). Секционирование в данном
случае сводится к построению каркаса машин из секций и составлению машин
различной длины с новым несущим полотном. Особенно просто секционируются
машины со звеньевым несущим полотном (ковшовые элеваторы, пластинчатые
конвейеры с полотном на основе втулочных роликовых цепей), у которых длину
полотна можно изменять изъятием или добавлением звеньев.

9.

Метод изменения линейных размеров
При этом методе с целью получения различной производительности
машин и агрегатов изменяют их длину, сохраняя форму поперечного
сечения. Метод применим к ограниченному классу машин (главным
образом роторных), производительность которых пропорциональна длине
ротора (шестеренные и центробежные насосы, компрессоры, мешалки,
вальцовочные машины и т. д.).
Конвертирование
При методе конвертирования базовую машину или основные ее элементы
используют для создания агрегатов различного назначения, иногда
близких, а иногда различных по рабочему процессу. Примером
конвертирования может служить перевод поршневых двигателей
внутреннего сгорания с одного вида топлива на другой, с одного вида
теплового процесса на другой (с цикла искрового зажигания на цикл с
воспламенением от сжатия).
Компаундирование
Метод компаундирования (параллельного соединения машин или агрегатов)
применяют с целью увеличения общей мощности или производительности
установки. Соединяемые машины могут быть ил установлены рядом как
независимые агрегаты, или связаны друг с другом синхронизирующими,
транспортными и другими подобными устройствами, или, наконец,
конструктивно объединены в один агрегат.

10.

Модифицирование
Модифицированием называют переделку машины с целью приспособить ее к иным
условиям работы, операциям и видам продукции без изменения основной
конструкции.
Модифицирование машины для работы в различных климатических условиях сводится
преимущественно к замене материалов. В машинах, работающих в условиях
жаркого и влажного климата (машины тропического исполнения), применяют
коррозионностойкие сплавы; в машинах, эксплуатируемых в областях с суровым
климатом (машины арктического исполнения),—хладостойкие материалы; системы
смазки приспосабливают к работе при низких температурах.
Агрегатирование
Агрегатирование заключается в создании машин путем сочетания унифицированных
агрегатов, представляющих собой автономные узлы, устанавливаемые в различном
числе и комбинациях на общей станине.
Наиболее полное отражение этот принцип получил в конструкции агрегатных
металлообрабатывающих
станков.
Такие
станки
создают
на
основе
унифицированных блоков (основные блоки, механизмы синхронизации, поворотные
столы, корпуса общего назначения, станины, тумбы, вспомогательные узлы,
системы подачи смазочно-охлаждаюших жидкостей).
Большая часть изделия в процессе обработки остается неподвижной. К нему с разных
сторон подводят соответствующим образом настроенные блоки; операции
обработки происходят одновременно, что ускоряет технологический процесс.

11.

Классификация механических передач вращательного
движения (2 слайда):
1. По способу передачи движения от входного вала к выходному:
1.1. Передачи зацеплением:
1.1.1. с непосредственным контактом тел вращения зубчатые, червячные,
винтовые;
1.1.2. с гибкой связью цепные, зубчато-ременные.

12.

1.2. Фрикционные передачи:
1.2.1. с непосредственным контактом тел вращения – фрикционные;
1.2.2. с гибкой связью - ременные.
2. По взаимному расположению валов в пространстве:
2.1. с параллельными осями валов зубчатые с цилиндрическими колесами,
фрикционные с цилиндрическими роликами, цепные;
2.2. с пересекающимися осями валов - зубчатые и фрикционные конические,
фрикционные лобовые;

13.

2.3. с перекрещивающимися осями - зубчатые - винтовые и
коноидные, червячные, лобовые фрикционные со смещением
ролика.
3. По характеру изменения угловой скорости выходного вала по
отношению к входному: редуцирующие (понижающие) и
мультиплицирующие (повышающие).
4. По характеру изменения передаточного отношения
(числа): передачи с постоянным (неизменным) передаточным
отношением и передачи с переменным передаточным отношением,
изменяемым или по величине, или по направлению или и то и
другое вместе.
5. По подвижности осей и валов: с неподвижными осями валов
рядовые передачи (коробки скоростей, редукторы), передачи с
подвижными осями валов (планетарные передачи, вариаторы с
поворотными роликами).
6. По количеству ступеней преобразования движения: одно-, двух, трех-, и многоступенчатые.
7. По конструктивному оформлению: закрытые и открытые
(бескорпусные).

14.

Главные характеристики передач (2 слайда):
мощности на входном и выходном валах - Pвх, Pвых;
и их скорости вращения вх, вых или частоты вращения Соотношение между частотой вращения
угловой скоростью
образом:
nвх и nвых.
n (общепринятая размерность 1/мин) и
(размерность в системе SI 1/с) выражается следующим
и
Отношение мощности на выходном валу передачи
мощности Pвх, подведенной к входному валу
коэффициентом полезного действия (КПД):
(2.1)
Pвых
(полезной мощности) к
(затраченной),
называют
(2.2)
Отношение потерянной в механизме (машине) мощности (Pвх
входной мощности называют коэффициентом потерь:
- Pвых)
к ее
(2.3)

15.

Сумма коэффициентов полезного действия и потерь всегда равна единице:
(2.4)
Для многоступенчатой передачи, включающей k последовательно
соединенных ступеней, общий КПД равен произведению КПД отдельных
ступеней:
.
(2.5)
Следовательно КПД машины, содержащей ряд последовательных передач,
всегда будет меньше КПД любой из этих передач.
Силовые показатели передачи определяются по известным из теории
механизмов и машин (ТММ) формулам.
усилие, действующее по линии движения на поступательно движущейся
детали F=P/v, где P мощность, подведенная к этой детали, а v ее скорость;
момент, действующий на каком-либо из валов передачи T=P/ , где P
мощность, подведенная к этому валу, а скорость его вращения. Используя
соотношение (2.1), получаем формулу, связывающую момент, мощность и
частоту вращения:
.
(2.6)

16.

Окружная (касательная) скорость в любой точке вращающегося элемента
(колеса, шкива, вала), лежащей на диаметре D этого элемента, будет равна:
.
(2.7)
При этом тангенциальную (окружную или касательную) силу можно
вычислить по следующей формуле:
.
(2.8)
Передаточное отношение - это отношение скорости входного звена к скорости
выходного звена, что для вращательного движения выразится следующим
образом:
,
(2.9)
где верхний знак (плюс) соответствует одинаковому направлению
вращения входного и выходного звеньев (валов), а нижний - встречному.

17.

В технических расчетах (особенно прочностных) направление вращения
чаще всего не имеет решающего значения. В таких расчетах используется
передаточное число, которое представляет собой абсолютную величину
передаточного отношения:
.
(2.10)
В многоступенчатой передаче с последовательным расположением k
ступеней (что чаще всего наблюдается в технике) передаточное число и
передаточное отношение определяются следующими выражениями:
.
(2.11)
Среди множества разнообразных передач вращательного движения
достаточно простыми конструктивно (по устройству) являются передачи с
гибкой связью, принцип работы которых строится на использовании сил
трения или зубчатого зацепления это ременные передачи.

18. Лекция окончена. Спасибо за внимание!