Критерии работоспособности и надежности деталей машин

Общие положения.

Машина – устройство, предназначенное для увеличения производительности и облегчения физического и умственного труда человека.

Типы машин:

- рабочие (технологические, транспортные);

- энергетические (машины – двигатели).

Деталь - изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подвергаются соединению между собой на предприятии – изготовителе.

Общая классификация деталей машин.

1. Соединительные детали и соединения. Неразъемные соединения – соединения сваркой, пайкой, клепкой. Разъемные соединения – соединения резьбовые, шпонками, клиньями.

2. Передаточные механизмы. Для передачи энергии при вращательном движении основное применение имеют: передачи, валы, муфты. Передачи разделяют на передачи зацеплением и передачи трением.

3. Вращающиеся детали передач – зубчатые колеса, шкивы, звездочки – устанавливают на валах. Валы служат для передачи крутящего момента. Для поддержания вращающихся деталей без передачи крутящего момента служат оси. Валы соединяют с помощью муфт. Валы и оси вращаются в подшипниках. Поступательно движущиеся детали поддерживают направляющие поступательного движения. Подшипники и направляющие базируются на станинах и корпусных деталях.

4. Рычажные и кулачковые механизмы. Применяются для преобразования видов движений (вращательного в возвратно – поступательное, качательное или наоборот).

5. Пружины и рессоры. Являются упругими элементами. Служат для защиты от вибраций и ударов; для совершения в течение длительного времени полезной работы; для осуществления обратного хода; для осуществления натяга.

6. Маховики, маятники. Служат для повышения равномерности движения, уравновешивания деталей машин.

7. Устройства для защиты от загрязнений и смазки. Служат для обеспечения долговечности.

8.Механизмы управления.

9. Специальные детали. К ним относятся у энергетических машин: цилиндры, поршни, колеса, лопатки, поршни, роторы и статоры. Для транспортных машин – колеса, гусеницы, винты, крюки, ковши, грейферы. Для машин – орудий – валки, суппорты, катушки, челноки.

Критерии работоспособности и надежности деталей машин.

Работоспособность и надежность деталей машин характеризуется определенными условиями или критериями. По одному или по нескольким из этих критериев ведут расчет, цель которого – определение размеров и материалов деталей машин. Часть критериев удовлетворяется заведомо и не требует проверки или вообще относится не ко всем деталям.

Важнейшие критерии.

Прочность – главный критерий работоспособности. Расчеты на прочность ведут по номинальным допускаемым напряжениям, по коэффициентам запаса прочности или по вероятности безотказной работы. Расчеты на прочность при постоянных напряжениях деталей из пластичных материалов из пластичных материалов обычно производят согласно условию отсутствия общих пластических деформаций, т.е. обеспечивают требуемый коэффициент запаса по отношению к пределу текучести материала. Расчет на прочность при постоянных напряжениях и хрупком состоянии материала производят по заданному коэффициенту запаса относительно предела прочности.

Жесткость – способность деталей сопротивляться изменению формы под действием сил. Актуальность критерия жесткости непрерывно возрастает, так как совершенствование материалов происходит главным способом в направлении повышения их прочностных характеристик, а модули упругости повышаются при этом значительно меньше или даже сохраняются постоянными, как, например, у сталей.

Требования к жесткости деталей машин определяются:

- условиями прочности детали;

- условиями работоспособности детали совместно с сопряженными деталями;

- технологическими условиями;

- условиями удовлетворительной работы машин в целом.

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию. Изнашивание представляет собой постепенное уменьшение размеров и изменение формы деталей по поверхности в результате трения. Износ ограничивает долговечность деталей по следующим критериям работоспособности машин:

- по потере точности – приборы, измерительный инструмент; по снижению КПД, увеличению утечек – цилиндр, поршень в двигателях;

- по снижению прочности вследствие уменьшения сечений, неравномерного износа опор – зубчатые колеса;

- по возрастанию шума – передачи машин;

- по полному истиранию – тормозные накладки.

Наблюдаемые в машинах виды изнашивания разделяют на следующие группы.

1. Механические, из которых основное значение имеет абразивное, т.е. изнашивание посторонними твердыми частицами.

2. Молекулярно – механическое изнашивание при схватывании или заедании. Схватывание в начальной форме проявляется в намазывании материала одной сопряженной детали на другую, а в наиболее опасной форме – в местном сваривании

трущихся поверхностей с последующим вырывании частиц одного тела.

3. Коррозионно – механическое, при котором продукты коррозии истираются механическим путем.

Теплостойкость. В результате нагрева могут возникать вредные для работы машин явления:

- понижение несущей способности деталей;

- понижение защитной способности масляного слоя;

- изменение зазоров в подвижных соединениях;

- изменение свойств трущихся поверхностей;

- понижение точности машин.

Расчетам на прочность при повышенных температурах и расчетам тепловых деформаций должны предшествовать собственно тепловые расчеты – определение температур.

Виброустойчивость. Под виброустойчивостью понимают способность конструкций работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.

Основное распространение в машинах имеют:

- вынужденные колебания, вызываемые внешними периодическими силаим;

- автоколебания или самовозбуждающиеся колебания, т.е. колебания, в которых возмущающие силы вызываются самими колебаниями, например, фрикционные колебания, вызываемые падением силы трения с ростом скорости.

Надежность – свойство изделий выполнять в течение заданного времени или заданной наработки свои функции, сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели. Надежность изделий обуславливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Безотказность – свойство сохранять работоспособность в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами до ремонтов и технического обслуживания.

Ремонтопригодность – приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость – свойство изделия сохранять требуемые эксплуатационные показатели после установленного срока хранения и транспортирования.

Основы стандартизации. Основные понятия о взаимозаменяемости деталей машин.

Установление обязательных норм, правил, параметров, технических и качественных характеристик, которым должны соответствовать изделия, называется стандартизацией.

Подавляющее большинство продукции, выпускаемой промышленностью, стандартизировано. Например, болты, винты, рельсы, подшипники, муфты и т.д.

На нестандартные изделия завод-изготовитель разрабатывает технические условия.

В машиностроении широкое распространение получила унификация деталей и сборочных единиц машин, т.е. целесообразное сокращение номенклатуры однотипных деталей и сборочных единиц для применения их в различных машинах.

Приводя разнообразные виды промышленных изделий к небольшому числу определенных типов с универсальными возможностями их применения в машиностроении, унификация дает возможность:

- сократить номенклатурный список изделий;

- повысить качество изделий;

- уменьшить затраты производства;

- увеличить возможность взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц одной машины деталями и сборочными единицами другой.

Стандартизация и унификация создают благоприятную возможность для организации массового производства деталей и сборочных единиц на специализированных предприятиях, приводят к уменьшению трудоемкости и стоимости изготовления, обеспечивают повышение качества и увеличение долговечности деталей; сокращают время конструирования и освоения новых машин; упрощают ремонт, сводя его к замене изношенных или вышедших из строя деталей и сборочных единиц новыми, стандартными.

Поиск по сайту: