|
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И НАДЕЖНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
1.1. Общие сведения о деталях и узлах конструкций
Машины, механизмы, приборы, аппараты, приспособления, инструменты и другие конструкции (изделия) состоят из деталей. При этом деталью принято называть элемент (часть) конструкции, изготовленный из материала одной марки без применения сборочных операций (например, болт, гайка, вал и т. п.).
Совокупность деталей, соединенных на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций (завинчиванием, сваркой и т. д.) и предназначенных для совместной работы, называют сборочной единицей (узлом). Простейший узел включается как составная часть в более сложный узел, который в свою очередь оказывается узлом изделия, комплекса и т. п. Характерными примерами узлов являются (по мере нарастания сложности) подшипник, узел опоры, редуктор и т. д.
Изготовление конструкций и узлов из деталей позволяет использовать различные материалы, облегчает их изготовление, эксплуатацию и ремонт, обеспечивает возможность их нормализации и стандартизации, изготовления на специализированных заводах и т. д.
В каждой машине количество деталей исчисляется сотнями, тысячами, а во многих машинах, например в самолете, — миллионами. Несмотря на различное конструктивное оформление и назначение машин, большинство типов деталей и узлов являются в них типовыми (нормализованными, стандартными). К их числу относятся различные соединения (резьбовые, сварньье, шлицевые и др.), передачи (зубчатые, винтовые, гибкой связью и др.) и их детали, валы, муфты и опоры, уплотнения и устройства для смазывания, детали корпусов, пружины и др.
В связи с этим признано целесообразным на этапе общеинженерной подготовки сосредоточить изучение вопросов расчета, проектирования и конструирования деталей и узлов общемашиностроительного применения в курсах «Детали машин», «Прикладная механика». Аналогичные курсы изучаются в зарубежных вузах.
1.2. Основные требования к деталям и узлам машин
Детали и узлы машин, как и машины в целом, характеризуются: работоспособностью; надежностью; технологичностью; экономичностью; эстетичностью.
Работоспособностью называют состояние деталей, при котором они способны нормально -выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией (техническими условиями, стандартами и т. п.).
Под надежностью* понимают свойство изделия (детали, узла, машины) выполнять функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение заданного промежутка времени или требуемой наработки. Надежность является общей проблемой для всех отраслей машино- и приборостроения. Любая современная машина или прибор,
* Термины и определения по надежности стандартизованы.
какими бы высокими характеристиками они ни обладали, будут обесценены при ненадежной работе.
Надежность изделия определяется необходимой наработкой, которая может исчисляться в часах работы станка, налета самолета и т. д., в километрах пробега автомобиля, гектарах обработанной земли для сельскохозяйственной машины и т. д. Надежность закладывается на всех этапах создания и эксплуатации изделий. Ошибки проектирования, погрешности в производстве, небрежность при упаковке и транспортировании^ отступление от правил эксплуатации изделия ска^ зываются на его надежности.
Технологичными называют детали и узлы, требующие минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте. Технологичность деталей обеспечивается:
очерчиванием их простейшими поверхностями (цилиндрическими, коническими и др.), удобными для обработки механическими и физическими методами;
применением материалов, пригодных для безотходной обработки (давлением, литьем, прессованием, сваркой, лазерной и т. п.), и ресурсосберегающей технологии;
системой допусков и посадок и другими средствами и методами.
Детали и узлы машин должны быть конструктивно приспособлены к гибким производственным системам (ГПС). Для этого их конструкции должны характеризоваться также высокой преемственностью и высоким уровнем стандартизации и унификации конструкционных элементов, материалов, расчетов ш технологий, возможностью «сращивания» систем автоматизированного проектирования цпроизводства й др.
При оценке экономичности учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Экономичность деталей и узлов достигается оптимизацией их формы и размеров из условия минимума материало-, энер-го- и трудоемкости производства, за счет максимального КПД в эксплуатации при высокой надежности; высокой специализацией производства и т. д.
Эстетичность — это совершенство
внешних форм деталей, узлов и машины в целом, их красивый внешний вид (декоративная полировка, окраска, гальванические покрытия, оксидные пленки и т. д.). Она существенно влияет на отношение к машине со стороны обслуживающего персонала.
1.3. Основные требования к материалам деталей
Приступая к расчету и проектированию детали, конструктор выбирает материал для ее изготовления. И хотя выбор мастер нала неотделим от метода (технологии) ее изготовления, конструктор в первую очередь думает об удовлетворении материалом условий работы детали в конструкций и о стоимости материала. Если учесть, что для изготовления детали можно использовать целый ряд способов и различные материалы, то станут понятными трудности, испытываемые конструктором на этом этапе. Таким образом, проблема выбора матерйала детали имеет три основные аспекта: механический или конструкционный, технологический и экономический.
Конструкционные свойства материалов.
Деталь должна передавать (выдерживать) различные нагрузки (статические, циклические, тепловые и т. д.). Способность материала в конструкции сопротивляться внешним воздействиям, т. е. свойстца материала, принято оценивать механическими характеристиками. Один и тот же материал может иметь различные механические свойства при различных скоростях нагружения и условиях внешней среды (температурных, коррозионных, радиационных и др.). Количественная оценка механических свойств материалов производится путем испытаний образцов в специальных испытательных машинах при определенных условиях. Размеры образцов и методики проведения испытаний стандартизованы. Рассмотрим основные конструкционные (механические) свойству и характеристики материалов. |
