Тема. Общие сведения о деталях машин подъемно-транспортного оборудования Лекция 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕТАЛЯХ МАШИН Вопросы, изложенные в лекции 1 Предмет и дисциплина «Детали машин подъемно-транспортного оборудования». 2 Общие сведения о деталях машин. Требования к деталям машин. 3 Работоспособность и надежность изделий. 4 Проектирование и расчет типовых изделий. 5 Взаимозаменяемость.

Предмет и дисциплина «Детали машин подъемно-транспортного оборудования» Детали машин – прикладная научная дисциплина, изучающая общеинженерные методы проектирования (расчета и конструирования) элементов машин и механизмов. Курс «Детали машин» является завершающим в общеинженерной подготовке студентов высших учебных заведений (институтов). Цель курса – создать теоретическую базу для последующего изучения конструкции горных, транспортных и подъемно-транспортных машин, их эксплуатации и ремонта с учетом критериев работоспособности, надежности и технологичности. Задача курса – изучение типовых конструкций элементов механизмов общепромышленного применения, основных принципов их работы и методов проектирования, включая прочностные расчеты, определение параметров и конструктивных особенностей.

В результате изучения дисциплины ДМ студенты должны следующее: Иметь представление: 1) о принципах проектирования деталей и узлов машин и механизмов; 2) о влиянии материалов и технологичности конструкций на эффективность и эксплуатационные качества машин. Знать: 3) характерные виды разрушения и основные критерии работоспособности узлов и агрегатов машин и механизмов. Уметь: 4) производить оценку работоспособности механизмов и машин, выполнять расчеты при проектировании типовых деталей и узлов; 5) оценивать достоинства и недостатки конструкции узлов и агрегатов машин; 6) конструировать узлы и агрегаты машин.

Объем курса 216 часов (V-VI сем.); из них учебных занятий с преподавателем (аудиторных) 96 часов – лекций 64 часа, практических, лабораторных и самостоятельных занятий под руководством преподавателя 32 часов, включая курсовой проект. Литература для изучения 1. Проектирование механических передач: Учебн.- справ. пособие / Под ред. Чернавского С.А.– М.: Машиностроение, – 560с. 2. Цехнович Л.И., Петриченко И.П. Атлас конструкций редукторов: Учебное пособие. – К.: Выща школа, с. 3. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для вузов. - М.: Высшая школа, с. 4. Детали машин: Учебник для вузов / Под ред. О.А. Ряховского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, – 520с. – (Сер. Механика в техническом университете; т.8) 5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х тт. – М.: Машиностроение, Орлов П.И. Основы конструирования: Справ.- метод. пособие. В 2-х кн. - Москва: Машиностроение, В.В. Проців, К.А. Зіборов, О.М. Твердохліб. Проектування редукторів з використанням САПР КОМПАС: Навч. посібник. – Дніпропетровськ: Вид. НГУ, – 180 с. 8. Проців В.В. Проектування двоступеневих редукторів з використанням САПР КОМПАС [Текст]: навч. посібник / В.В. Проців, К.А. Зіборов, К.М. Бас – Д.: Національний гірничий університет, – 222 с. іл.

Общие сведения о деталях машин. Требования к деталям машин Основные определения. Машина (от латинского machina) – устройство, выполняющее механическое движение с целью преобразования энергии, материалов или информации. Основное назначение машин – частичная или полная замена производственных функций человека с целью повышения производительности, облегчения человеческого труда или замены человека в недопустимых для него условиях работы. В зависимости от выполняемых функций машины делятся на следующие: энергетические; рабочие (транспортные, технологические); информационные (вычислительные, шифровальные, телеграфные и т.п.); машины-автоматы, сочетающие в себе функции нескольких видов машин, включая информационные.

Агрегат (от латинского aggrego – присоединяю) – укрупненный унифицированный элемент машины (например, в автомобиле: двигатель, топливоподающий насос), обладающий полной взаимозаменяемостью и выполняющий определенные функции в процессе работы машины. Механизм – искусственно созданная система материальных тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое (необходимое) движение других тел. Прибор – устройство, предназначенное для измерений, производственного контроля, управления, регулирования и других функций, связанных с получением, преобразованием и передачей информации. Сборочная единица (узел) – изделие или часть его (часть машины), составные элементы которого подлежат соединению между собой (собираются) на предприятии изготовителе (смежном предприятии). Сборочная единица имеет, как правило, определенное функциональное назначение. Деталь – (франц. detail – кусочек) – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.

1 Передачи вращательного движения (зубчатые, ременные, червячные и др.) 2 Детали и сборочные единицы, обслуживающие передачи (валы, подшипники, муфты и др.) 3 Соединительные детали и соединения (сварные, резьбовые, шпоночные и другие). Общая классификация деталей и сборочных единиц машин

1 Корпусные служат для размещения и фиксации подвижных деталей механизма, для защиты их от действия неблагоприятных факторов внешней среды, а также для крепления механизмов в составе машин и агрегатов. Часто корпусные детали используются для хранения эксплуатационного запаса смазочных материалов. 2 Соединительные для разъемного и неразъемного соединения (например, муфты – устройства для соединения вращающихся валов; болты, винты, шпильки, гайки – детали для разъемных соединений; заклепки – детали для неразъемного соединения). 3 Передаточные механизмы и детали предназначены для передачи энергии и движения от источника (двигателя) к потребителю (исполнительному механизму), выполняющему необходимую полезную работу. Классификация элементов машин по функциональному назначению

4 Упругие элементы необходимы для ослабления ударов и вибрации или для накопления энергии с целью последующего совершения механической работы (рессоры колесных машин, торсионы, сайлентблоки). 5 Инерционные элементы предназначены для предотвращения или ослабления колебаний (в линейном или вращательном движениях) за счет накопления и последующей отдачи кинетической энергии (маховики, противовесы, маятники). 6 Защитные детали и уплотнения для защиты внутренних полостей узлов и агрегатов от действия неблагоприятных факторов внешней среды и от вытекания смазочных материалов из этих полостей (пылевики, сальники, крышки, рубашки и т.п.). 7 Детали и узлы регулирования и управления предназначены для воздействия на агрегаты и механизмы с целью изменения их режима работы или поддержания его на оптимальном уровне (тяги, рычаги, тросы и т.п.).

Основные требования, предъявляемые к деталям машин удобство и безопасность обслуживания; высокая надежность и работоспособность; экономичность в изготовлении и эксплуатации; соблюдение норм и правил технической эстетики и эргономики (к деталям, непосредственно контактирующим с человеком-оператором (ручки и рычаги управления, элементы кабин машины, приборные щитки и т.п.).

Понятие о надежности машин Надежность – свойство детали или машины в целом выполнять заданные функции с сохранением эксплуатационных показателей в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки (для двигателя – в часах; для авто – в тыс. км пробега и т.д.). Это комплексное свойство, которое в себя включает следующее: 1 Безотказность – свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки без вынужденных перерывов в заданных условиях эксплуатации. 2 Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния (по эффективности, безопасности) с необходимыми перерывами для ТО и ремонта. 3 Ремонтопригодность – приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению причин отказов путем проведения технического обслуживания (ТО) и ремонтов. 4 Сохраняемость – свойство изделия непрерывно сохранять (в заданных пределах) значения установленных для него показателей качества во время и после хранения и при транспортировке. Основным показателем надежности является вероятность безотказной работы.

Отказ – событие, нарушающее работоспособность. Отказы делятся на постепенные и внезапные; полные и частичные; устранимые и неустранимые. Расчет вероятности безотказной работы P(t) базируется на статистических данных, математическом моделировании и т.п. P(t) = (N 0 – N t ) / N 0, где N 0 – число испытанных деталей (одного наименования); N t – число деталей отказавших за время наработки t. Вероятность P(t) безотказной работы машины в целом: P(t) = P 1 (t) P 2 (t) … P n (t) P 1 (t), P 2 (t), P n (t) – вероятности безотказной работы отдельных элементов машины.

График интенсивности отказов 1 Период приработки. Причины отказов: проявление дефектов производства, формирование рациональных форм трущихся деталей, нормальных зазоров. 2 Период нормальной эксплуатации. Причины отказов: случайные перегрузки, скрытые дефекты производства (микротрещины и т. д.). 3 Период проявления износа (резкое повышение интенсивности отказов). Наступает предельное состояние, эксплуатация должна быть прекращена.

Критерии работоспособности и особенности расчета деталей машин Работоспособность – состояние изделия, при котором в данный момент времени его основные параметры находятся в пределах, установленных требованиями нормативно-технической документации и необходимых для выполнения его функциональной задачи. Работоспособность количественно оценивается следующими показателями: 1 Прочность – способность детали выдерживать заданные нагрузки не разрушаясь и не получая пластические деформации. 2 Жесткость – способность детали выдерживать заданные нагрузки без изменения формы и размеров. 3 Износостойкость – способность детали сопротивляться изнашиванию. 4 Стойкость к специальным воздействиям – способность детали сохранять работоспособное состояние при проявлении специальных воздействий (теплостойкость, вибростойкость, радиационная стойкость, коррозионная стойкость и т.п.). 5 Точность – способность детали работать в заданных пределах возможных отклонений параметров (например, размеров).

Конструирование. Последовательность создания документов при конструировании Конструирование – творческий процесс создания оптимального варианта машины в документах (главным образом, в электронных моделях и чертежах) на основе теоретических расчетов, конструкторского, технологического и эксплуатационного опыта. Конструирование машин выполняют в несколько стадий, установленных ГОСТ Для единичного производства это: Разработка технического задания (ТЗ) и технического предложения по ГОСТ Разработка эскизного проекта по ГОСТ Разработка технического проекта по ГОСТ Разработка рабочего проекта. При необходимости выполняют корректировку документации по результатам изготовления и испытания изделия. Оптимизация – выбор наилучшего проектного решения.

Проектом называется совокупность расчетов, спецификаций, чертежей и пояснений к ним, предназначенных для определения параметров геометрии, кинематики, динамики, производительности и прочности элементов конструкции машины, а также обоснования технической целесообразности и ее экономических преимуществ. Комплект технической документации включает следующее: 1 Комплект конструкторской документации (регламентируется комплексом стандартов ЕСКД – единой системы конструкторской документации). 2 Комплект технологической документации (регламентируется комплексом стандартов ЕСТД – единой системы технологической документации). 3 Комплект эксплуатационной документации (регламентируется комплексом стандартов ЕСКД). Последний включает формуляры, технические описания, инструкции по эксплуатации, инструкции по техническому обслуживанию, плакаты, макеты и т.п. 4 Комплект ремонтной документации – ремонтные карты, ремонтно-технологические документы и т.п.

В машиностроении важнейшим методом конструирования является расчет деталей на прочность, который обычно выполняется в два этапа: 1) проектный (проектировочный) расчет или просто расчет; 2) проверочный расчет. Целью проектного расчета является установление необходимых размеров элементов машин, соответствующих заданным нагрузкам и условиям работы. Выполняется по допускаемым напряжениям как предварительный, т.к. нельзя учесть все факторы, влияющие на прочность детали. Проверочный – является уточненным и производится по рабочему чертежу спроектированной детали, когда известны ее форма, размеры, концентраторы напряжений и т.д. Проверяют соблюдение таких условий: S [S]; σ [σ], где S и [S] – действительный и допускаемый коэффициенты запаса прочности; σ и [σ] – расчетное и допускаемое напряжение, МПа.

Взаимозаменяемость Возможность производить сборку агрегата машины или ее в целом без дополнительной пригонки деталей называется взаимозаменяемостью, а сами детали взаимозаменяемыми. Взаимозаменяемостью могут обладать не только отдельные детали, но и узлы, группы. Так, в различных редукторах могут быть взаимозаменяемыми зубчатые колеса, валы, подшипники и др. В разных машинах сами редукторы могут быть взаимозаменяемыми. Процесс сборки узла машины состоит в присоединении сопрягаемых деталей друг к другу. Наиболее современной и прогрессивной является непрерывно-поточная сборка узлов и всего изделия, производимая на конвейере. При этом каждая сборочная операция строго рассчитана по времени, а общий темп сборки оказывается весьма высоким. В таких условиях соединение деталей должно производиться быстро, без взаимной пригонки. В практике машиностроения различают полную и частичную взаимозаменяемость. При полной взаимозаменяемости любая деталь может быть соединена с сопрягаемой деталью без какой-либо пригонки. При частичной взаимозаменяемости допускается частичный или групповой подбор деталей при сборке, а также небольшая дополнительная обработка – пригонка одной детали к другой

ЛЕКЦИЯ ОКОНЧЕНА. Спасибо за внимание!