Критерии работоспособности деталей машин

Вводные понятия в курсе ДМ и ОК. Классификация типовых деталей машин

Машины и приборы состоят из деталей и узлов. Деталью называют элемент конструкции, изготовленный из материала одной марки без применения сборочных операций. Детали частично могут объединяться в сборочные единицы (узлы). Сборочной единицей называют совокупность деталей, соединенных на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций и предназначенных для совместной работы. Простейшая сборочная единица может включаться как составная часть в более сложную. Характерными примерами сборочных единиц являются подшипник, узел опоры, редуктор.

Типовыминазывают детали, которые встречаются практически в любой машине и независимо от назначения машины выполняют одинаковые функции.

Типовые детали можно объединить в несколько характерных групп:

 -детали соединений (резьбовых, заклепочных, шпоночных, шлицевых, сварных, клеммовых, прессовых и т.д.); - детали передач (зубчатых цилиндрических и конических, червячных, ременных, цепных, фрикционных и т.д.); - валы и оси; - опоры валов и осей (подшипники); - детали муфт; - упругие элементы (пружины, рессоры); -корпусные детали.

Требования, предъявляемые к современным машинамДетали и узлы машин, как и машины в целом, характеризуются работоспособностью, надежностью, технологичностью, экономичностью и эстетичностью. Работоспособность - состояние деталей, при котором они способны нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией. Надежность - свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение заданного промежутка времени или требуемой наработки.

Основными критериями работоспособности и расчета деталей машин являются: прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость. Значение того или иного критерия для данной детали зависит от ее функционального назначения и условий работы. Например, для крепежных винтов главным критерием является прочность, а для ходовых винтов - износостойкость.

Переменные напряжения характеризуются циклом изменения напряжений: при отнулевом цикле напряжения меняются от нуля до максимума; при знакопеременном симметричном цикле напряжения меняются от отрицательного до такого же положительного значения.

Нагрузки могут изменяться плавно или прикладываться внезапно (удары). Перечислим нагрузки, действующие на ДМ:

- рабочие усилия; - силы инерции; - силы трения; - ударные нагрузки; - усилия, возникающие при изготовлении детали; - усилия, возникающие при сборке; - силы от температурных деформаций; - силы собственного веса детали; - атмосферные нагрузки.

При расчетах деталей машин различают номинальную нагрузку и расчетную. Номинальная нагрузка - наибольшая из длительно действующих нагрузок на сечение детали. Расчетная нагрузка получается умножением номинальной на коэффициент нагрузки.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы.

Изнашивание - процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в подшипниках, в зубчатых зацеплениях и т.п. Увеличение зазоров снижает качественные характеристики механизмов - к.п.д., надежность, точность и т.д.

Коррозия - процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления. Коррозия является причиной преждевременного разрушения многих конструкций. Для защиты от коррозии применяют антикоррозионные покрытия или изготовляют детали из специальных коррозионноустойчивых материалов.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать: понижение прочности материала и появление ползучести; понижение защищающей способности масляных пленок, а, следовательно, увеличение изнашивания деталей; изменение зазоров в сопряженных деталях, которое может привести к заклиниванию или заеданию и т.п.

Виброустойчивостъ. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей

Этапы проектирования деталей машин и стадии разработки конструкторской документации. Общие принципы проектирования

Конструирование изделия это многоэтапный, многовариантный процесс, в течение которого исполнитель многократно согласовывает конструкцию изделия с заказчиком.

Проектирование изделия включает в себя следующие этапы:

- выбор формы детали;

- назначение материала;

- составление расчетной схемы;

- определение (расчетом) размера наиболее нагруженного сечения;

- конструктивное задание остальных размеров детали;

- разработка рабочих чертежей детали.

Каждый из указанных этапов имеет свои характерные особенности и по ходу изучения конкретной группы деталей будут отмечены и рассмотрены эти особенности.

Виды нагрузок, действующих на детали машин

Нагрузки на детали машин и напряжения в них могут быть постоянными и переменными по времени. Детали, подверженные постоянным напряжениям в чистом виде, в машинах не встречаются. Однако отдельные детали работают с мало изменяющимися напряжениями, которые при расчете можно принимать за постоянные.

Нагрузки могут изменяться плавно или прикладываться внезапно (удары). Перечислим нагрузки, действующие на ДМ:

- рабочие усилия;                                              

- силы инерции;

- силы трения;

- ударные нагрузки;

- усилия, возникающие при изготовлении детали;

- усилия, возникающие при сборке;

- силы от температурных деформаций;

- силы собственного веса детали;

- атмосферные нагрузки.

При расчетах деталей машин различают номинальную нагрузку и расчетную. Номинальная нагрузка - это наибольшая из длительно действующих нагрузок на сечение детали. Расчетная нагрузка получается умножением номинальной на коэффициент нагрузки.

Типовые циклы изменения напряжений в сечениях деталей машин.

Переменные напряжения характеризуются циклом изменения напряжений: при отнулевом цикле напряжения меняются от нуля до максимума; при знакопеременном симметричном цикле напряжения меняются от отрицательного до такого же положительного значения.

Критерии работоспособности деталей машин

Основными критериями работоспособности и расчета деталей машин являются прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость. Значение того или иного критерия для данной детали зависит от ее функционального назначения и условий работы. Например, для крепежных винтов главным критерием является прочность, а для ходовых винтов — износостойкость.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы.

Изнашивание -процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. При этом увеличиваются зазоры в подшипниках, в зубчатых зацеплениях и т.п. Увеличение зазоров снижает качественные характеристики механизмов -к.п.д., надежность, точность и т.д.

Коррозия - процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления. Коррозия является причиной преждевременного разрушения многих конструкций. Для защиты от коррозии применяют антикоррозионные покрытия или изготовляют детали из специальных коррозионноустойчивых материалов.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать: понижение прочности материала и появление ползучести; понижение защищающей способности масляных пленок, а, следовательно, увеличение изнашивания деталей; изменение зазоров в сопряженных деталях, которое может привести к заклиниванию или заеданию и т.п.

Виброустойчивостъ. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей