Характеристика заклепочных соединений

Дать определение детали, сборочного узла, изделия, машины. Основные этапы проектирования деталей машин

Деталь- это часть машины которую изготавливают без сборочных операций.

Узел- законченная сборочная единица, состоящая из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение.

Изделие- это единица промышленной продукции, количество которых может исчисляться в штуках.

Машина- это техническое устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации.

Основные этапы проектирования деталей машин (возможно не правильно)

1)Разработка технического предложения

2) Разработка эскизного проекта

3) Разработка технического проекта

4)Разработка документации для изготовления

5)Корректировка документации

2. Критерии работоспособности деталей машин:

Прочность - свойство не разрушаться в процессе работы

.

Жёсткость – характеризуется изменением и формы деталей под нагрузкой.

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию.

Коррозионная стойкость – способность материалов сопротивляться коррозии , определяющаяся скоростью коррозии в данных условиях.

Теплостойкость — способность материалов сохранять жёсткость и другие эксплуатационные свойства при повышенных температурах.

Виброустойчивость — способность изделия выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах значений, предъявляемых к этому изделию, в условиях воздействия вибрации в заданных мерах.

3. Выбор материалов для изготовления Д.М.

Выбор материала зависит от назначения деталей и способа их изготовления. При выборе материала учитываются требования прочности и жесткости деталей, а также технологичности.

Чистые металлы имеют ограниченное применение из-за отсутствия у них необходимого комплекса свойств. Из чистых металлов, применяемых для изготовления деталей оборудования, можно назвать алюминий (корпусные детали машин, тепловые аппараты и т.д.), олово (пайка емкостей, предназначенных под пищевые продукты). Хром и никель применяются в основном в виде декоративных и антикоррозионных покрытий. Медь как материал с малым омическим сопротивлением используется для изготовления токоведущих частей электроаппаратуры.

Наибольшее распространение получили сплавы металлов, а также сплавы металлов с неметаллами. Подбор составных частей таких сплавов и соответствующая технология позволяют получать характеристики, значительно превосходящие характеристики чистых металлов. Среди сплавов наиболее распространены стали — сплавы железа с углеродом. Стали с содержанием углерода менее 0,25 % называются низкоуглеродистыми, от 0,25 до 0,6 % — средиеуглеродистыми, от 0,6 до 2 % — высокоуглеродистыми. Сплавы железа с углеродом при содержании последнего в количестве более 2 % называются чугунами. На свойства стали значительное влияние оказывают примеси и добавки различных элементов (легирование). Так, хром увеличивает прочность стали, твердость и сопротивляемость износу; никель увеличивает прочность, твердость, уменьшает хрупкость; кремний повышает прочность и упругость, но увеличивает хрупкость; марганец повышает прочность, твердость и износоустойчивость деталей. Еще более высокие механические свойства приобретают стали при одновременном использовании нескольких легирующих добавок. Легирующие добавки изменяют и химические свойства сталей. Повышенной стойкостью к коррозии обладают нержавеющие стали — хромовые и хромоникелевые.

Для литых корпусных деталей, шнеков, камер обработки чаще применяется чугун. Для сварных корпусных деталей, кожухов, крышек применяется углеродистая сталь, так как сталь прочнее чугуна, легче сваривается и лучше обрабатывается. Зубчатые колеса, валы, оси изготовляются также из качественной углеродистой стали. Резательные инструменты производятся из инструментальной и листовой нержавеющей стали. Для изготовления деталей, работающих на истирание (вкладыши подшипников и др.), применяют баббиты — сплавы на основе олова или свинца, являющиеся одними из лучших антифрикционных материалов. К антифрикционным материалам относятся также железографит и бронзографит — пористые сплавы, получаемые прессованием и спеканием при высокой температуре порошка железа или меди с графитом и последующей пропиткой в масле. Вкладыши подшипников скольжения из этих материалов могут длительное время работать без смазки. К неметаллическим материалам относятся пластмассы. Наибольшее распространение среди них получили текстолит (зубчатые колеса), тефлон (прокладки, электроизоляция), капрон (зубчатые колеса, втулки) и другие полиамиды. Электротехнические материалы, используемые для изготовления нагревательных элементов (конфорки электроплиты, тэны), делят на электроизолирующие и используемые для преобразования электрической энергии в тепловую. В качестве электроизолирующего материала применяются периклаз (плавленая окись магния), кварцевый песок, шамот (прокаленная и измельченная огнеупорная глина), слюда, фарфор, кварцевое стекло, керамика. Для изготовления нагревательных спиралей используют нихромы (сплавы никеля с хромом), фехрали (железохромалюминиевые сплавы) и вольфрам. Все они обладают высоким омическим сопротивлением.

Теплоизоляционные материалы должны обладать низкими коэффициентами теплоемкости и теплопроводности, высокой термостойкостью, достаточной прочностью, антикоррозионностью, низкой гигроскопичностью, небольшой плотностью, а также быть удобными в монтаже и экономичными.

Допустимые напряжения и коэффициенты запаса прочности при расчетах деталей машин

При расчете деталей машин на прочность приходится сравнивать фактические напря- жения, возникающие в сечении с некоторыми допускаемыми напряжениями, рассчитанными для данного материала и вида нагружения, то есть

σ_ф ≤ [σ],

где σ_ф– фактически действующеенапряжение;

[σ] – допускаемое напряжение.

Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют диффе- ренцированный и табличный методы.

Дифференцированныйметод

При определении допускаемых напряжений и запасов прочности учитываютсянадежность материала, степень ответственности детали, точность расчетных схем, действующие нагрузки и другие факторы, определяющие условия работы деталей.

Допускаемые нормальные [σ] и касательные [τ] напряжения при статических нагруз- ках рассчитывают по формулам:

[s]=smax;

S

[t]=tmax ,

S

σ_maxи τ_max– предельные нормальные и касательные напряжения, при достижении которых рассчитываемая деталь выходит из строя из-за недопустимо боль- шой остаточной деформации или разрушения;[S] – нормированный коэффициент безо- пасности (запас прочности).

При постоянных нагрузках в качестве предельных напряжений σ_maxи τ_maxдля дета- лей машин из пластических материалов принимают пределы текучести σ_ти τ_т, а из хрупких материалов – предел прочности (временное сопротивление) σ_ви τ_в.

Допускаемый коэффициент запаса прочности:

[S] = [S₁] [S₂] [S₃],

где [S₁]–коэффициент,учитывающийточностьрасчетнойсхемы(привысокойточности

– 1; средней – 1,2; ниже средней точности –1,6);

[S₂] – коэффициент, учитывающий качество материала (стальные детали из проката обыкновенного качества 1,5–1,8; из высококачественных сталей 1,05–1,3);

[S₃] – коэффициент безопасности (для простых недорогих деталей – 1; для дорогостоящих и повышенной надежности –1,5).

При переменных нагрузкахв качестве предельных напряжений для деталей из любых ма- териалов принимают соответственно пределы выносливости σ_-1при изгибе, s-1 pпри растяжении и t-1 при кручении.

В случае симметричного цикла напряжений расчетный коэффициент запаса прочности: при растяжении или сжатии:

s

´spS =Kd ´Kv ´s-1 ;

Табличныйметод

Допускаемые напряжения принимают по нормам, выработанным практикой и систе- матизированным в виде таблиц.Этот метод менее точен, наиболее прост и удобен для практического использования при проектных и проверочных расчетах и может быть реко- мендован студентам для курсового проектирования деталей машин.

5. Основные этапы проектирования электромеханического привода

Выбор электродвигателя предусматривает определение его мощности, типа, частоты вращения вала и основных размеров.

Первый этап – разработка технического предложения. В техническом предложении обосновывают предлагаемый вариант решения по реализации задания. При этом анализируют задание с позиций возможности и целесообразности реализации тех или иных указанных в нем параметров и характеристик, конструктивных схем и т. п.; рассматривают различные существующие и возможные варианты конструктивных решений. Техническое предложение после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного проекта. Предлагаемый вариант по реализации задания на курсовой проект или дипломный проект согласовывается с руководителем проекта.

Второй этап – разработка эскизного проекта. При эскизном проектировании выполняют расчеты и эскизные чертежи, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, о его габаритах и основных параметрах. Эскизный проект служит основанием для разработки технического проекта.

Третий этап – разработка технического проекта. При техническом проектировании разрабатывают чертежи сборочных единиц и общих видов, которые должны содержать окончательное решение, дающее полное представление об устройстве изделия и исходные данные для разработки рабочих чертежей.Все чертежи курсового и дипломного проектов (за исключением рабочих чертежей деталей) относятся к чертежам технического проекта. Технический проект служит основанием для разработки рабочего проекта.

Четвертый этап – разработка рабочего проекта – предусматривает разработку всех конструкторских документов, необходимых для изготовления изделия: чертежи деталей, сборочные монтажные чертежи, спецификации, ведомости покупных изделий и пp. В курсовом проекте из чертежей рабочего проекта могут выполняться только чертежи деталей. Пятый этап – оформление пояснительной записки, содержащей описание устройства и принципа действия изделия, а также расчета и другие обоснования принятых при его разработке технических решений. При работе над проектом следует очень внимательно относиться к определению размеров и формы каждого элемента конструкции и разрабатываемого изделия в целом. С этой целью необходимо использовать стандарты, практические рекомендации и др. Расчеты должны содержать: задачу расчета (с указанием, что требуется определить); исходные данные; условия расчета (обоснование выбранной кон- струкции, принятые допущения и условия работы, расчетные схемы и пр.); рас-чет, заключение о результатах расчета

6. Основные условия прочноти в расчетах деталей машин при разных сапособах

нагружения – растяжении, сжатии, срезе, изгибе и кручении

В лекции есть

характеристика заклепочных соединений

Заклепочные соединения состоят из двух или нескольких листов или деталей, соединяемых (склепываемых) в неразъемную конструкцию с помощью заклепокЗаклепкой называют круглый стержень, имеющий сформированную закладную головку 1 на одном конце и формируемую в процессе клепки замыкающую головку 2 на другом его конце. При этом детали сильно сжимаются, образуя прочное, неподвижное неразъёмное соединение. Форма и размеры заклепок регламентированы стандартом.Заклепочным швом называют соединение, осуществляемое группой заклепок

Достоинства: - высокая надежность соединения; - удобство контроля качества клепки; - повышенная сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам; - возможность соединения деталей из трудносвариваемых металлов, например из алюминия; - не дают температурных деформаций; - детали при разборке не разрушаются.

Недостатки: - высокая стоимость, так как процесс получения заклепочного шва состоит из большого числа операций (разметка, продавливание или сверление отверстий, нагрев заклепок, их закладка, клепка) и требует применения дорогостоящего оборудования (станки, прессы, клепальные машины). - повышенный расход материала для этого соединения (из-за ослабления соединяемых деталей отверстиями под заклепки требуется увеличение их толщины, применение накладок и т. п.); - детали ослаблены отверстиями; - высокий шум и ударные нагрузки при изготовлении; - невозможность соединения деталей сложной конфигурации.

При расчете заклепокна срез допускаемое усилие (H) в соединении:

где,

[τ_ср] - допускаемое напряжение заклепок на срез, МПа (см. табл. 1);

k - число плоскостей среза в соединении;

d - диаметр заклепки, мм.

При расчете соединения на смятие допускаемое усилие (H) в соединении:

Р = [σ_см]·n·d·s

где,

[σ_см] - допускаемое напряжение заклепок на смятие, МПа (см. табл. 1);

п - количество заклепок (в односрезных заклепках п = k);

d - диаметр заклепки, мм,

s - наименьшая толщина соединяемых частей, мм.

При расчете заклепок на растяжение (отрыв головок) допускаемое усилие (H) в соединении:

где,

[σ_p] - допускаемое напряжение на растяжение (отрыв) головок, МПа (см. табл. 1);

d - диаметр заклепки, мм,

п - количество заклепок.

8. Конструкции и расчет на прочность сварных соединений.

Расчет на прочность сварных соединений

Сварные соединения— наиболее совершенные и прочные среди неразъемных соединений. Они образуются под действием сил молекулярного сцепления, возникающих в результате сильного местного нагрева до расплавления деталей в зоне их соединения или нагрева деталей до пластического состояния с применением механического усилия.

Основные недостатки: наличие остаточных напряжений из-за неоднородного нагрева и охлаждения; возможность коробления деталей при сваривании (особенно тонкостенных); возможность существования скрытых дефектов (трещин, шлаковых включений, непроваров), снижающих прочность соединений.

а) Стыковые при различной подготовке кромок

б) Нахлесточные соединения (фланговые, лобовые, комбинированные)

а) Тавровые соединения

б) Угловые соединения

Стыковые швы на прочность рассчитывают по номинальному сечению соединяемых элементов без учета утолщения швов. Для расчета швов используются те же зависимости, что и для целых элементов.

Напряжения растяжения (сжатия)

Допускаемое напряжение в сварных швах отмечают штрихом.

Нахлесточные соединения, как правило, выполняют угловыми швами. Угловые швы по расположению относительно нагрузки разделяют на: поперечные или лобовые, расположенные перпендикулярно направлению силы; продольные или фланговые, расположенные параллельно направлению силы; косые, расположенные под углом к направлению силы; комбинированные, представляющие собой сочетание перечисленных швов.