Тема: «Деталі машин. Основні положення»

Лекція

 з «Технічної механіки»

Тема: «Деталі машин. Основні положення»

Для студентів спеціальності

208 «Агроінженерія» ІІ курсу денної форми навчання

Викладач:  Лоїк О.А.

Лекція

Основні положення

1. Деталі машин, їх класифікація.
2. Вимоги до машин і деталей машин.
3. Основні критерії працездатності машин та їх деталей.
4.  Застосування деталей машин і механізмів у сільськогосподарській техніці.

1. Деталі машин — базова технічна дисципліна, в якій вивчають методи, правила і норми розрахунку та конструювання типових деталей і складальних одиниць машин. Синтезуючи досягнення математичних і технічних наук з результатами лабораторних досліджень і практики застосування різних машин, ця дисципліна є теоретичною основою машинобудування і у першу чергу такої важливої складової машинобудування, як інженерне проектування.

Деталі машин — базова дисципліна циклу загально-професійних дисциплін у технічних та педагогічних вишах.

Метою курсу «Деталі машин» є вивчення будови принципу роботи механізмів і машин, методик конструювання та розрахунків деталей машин і механізмів загального призначення та розвиток на основі цього у студентів інженерного мислення. Вивчаються кінематичні розрахунки, основи розрахунків на міцність і жорсткість, методи конструювання, раціональний вибір матеріалів і способи з'єднання деталей.

Задача курсу «Деталі машин» полягає у тому, що виходячи із заданих умов роботи деталей і складальних одиниць машини отримати навички їх розрахунку та конструювання; засвоїти методи, правила і норми проектування, котрі забезпечують виготовлення надійних і економічних конструкцій.

Деталі машин як наукова дисципліна розглядає наступні основні функціональні групи.

Корпусні деталі

Корпусні деталі служать для розміщення в них окремих складальних одиниць і деталей механізму або машини. Деталі цього класу характеризуються складною формою. Сюди відносяться:

станини, несучі основні вузли машин;

рами транспортних машин;

корпуси ротаційних машин (турбін, насосів, електродвигунів);

циліндри і блоки циліндрів;

корпуси редукторів, коробок передач та ін.

Механічні передачі

Механічна передача — механізм для передавання механічної енергії від двигуна до робочого органу машини з перетворюванням параметрів руху (швидкостей, крутних моментів, видів і законів руху).

Вали і осі

Вали і осі служать для підтримання деталей, що обертаються. Розрізняють:

вали передач, що несуть деталі механічних передач (зубчасті колеса, шківи, зірочки);

вали корінні і спеціальні, що несуть, окрім деталей передач, робочі органи двигунів або машин.

осі (обертові і нерухомі) забезпечують обертовий рух без передачі крутного моменту (наприклад, підтримання непривідних коліс).

Вальниці (підшипники) і напрямні

Вали, або обертові осі спираються на вальниці (підшипники), а деталі (столи, супорти та ін.), що поступно переміщаються, рухаються по напрямних. Опори ковзання можуть бути гідро-(аеро-) динамічними, гідро-(аеро-) статичними або із змішаним тертям. Опори кочення:

кулькові застосовуються при малих і середніх навантаженнях;

роликові — при значних навантаженнях;

голчасті — при обмежених габаритах.

Муфти

Муфти служать для сполучення валів з метою передачі крутильного моменту і обертового руху. Ця функція може поєднуватися з компенсацією похибок виготовлення і складання, пом'якшенням динамічних впливів, управлінням і т.д.

Пружні елементи

Пружні елементи призначені для віброізоляції та гасіння енергії удару, для виконання функцій акумулятора механічної енергії (наприклад, годинникові пружини), для створення гарантованих зазорів і попереднього натягу в механізмах. Розрізняють:

пружини (виті, спіральні, торсіонні, тарілчасті і т.д.);

гумові втулки і прокладки.

Кріпильні деталі

Кріпильні деталі є окремою функціональною групою. Вони забезпечують нерухоме з'єднання деталей. Розрізняють:

нерознімні з'єднання, що не допускають роз'єднання без руйнування деталей, сполучних елементів або сполучного шару (зварні, паяні, клепані, клейові, вальцьовані);

роз'ємні з'єднання, що допускають роз'єднання і забезпечуються взаємним розташуванням деталей та силами тертя (більшість роз'ємних з'єднань) або тільки взаємним розташуванням (наприклад, з'єднання призматичними шпонками).

За формою приєднувальних поверхонь розрізняють:

з'єднання по площині (більшість);

з'єднання по поверхнях обертання — циліндрове або конічне (вал — маточина).

Найширшого застосування в машинобудуванні отримали зварні з'єднання. З роз'ємних з'єднань найбільшого поширення набули нарізеві з'єднання, що реалізуються гвинтами, болтами, шпильками, гайками.

2. Основними вимогами, які повинні задовольняти деталі і вузли машин, є:

- корозійна стійкість.

- зниження маси деталей.

- використання недефіцитних і дешевих матеріалів.

- простота виготовлення і технологічність деталей і вузлів повинні бути предметом особливої уваги;

- зручність експлуатації. При проектуванні необхідно прагнути, щоб окремі вузли і деталі можна було зняти або замінити без порушення з'єднання суміжних вузлів. Усі мастильні пристрої повинні працювати безвідмовно, а ущільнення - не пропускати мастила. Деталі, що рухаються і не містяться в корпусі машини, повинні мати огорожу для безпеки обслуговуючого персоналу;

- транспортабельність машин, вузлів і деталей, тобто можливість і зручність їх перенесення і перевезення. Наприклад, електродвигуни і редуктори повинні мати на корпусі рим-болт, або "вушка", за які їх піднімають при переміщенні.

- стандартизація має велике економічне значення, тому що забезпечує високу якість продукції, взаємозамінність деталей і дозволяє вести складання в умовах серійного виробництва;

- краса форм.

- економічність конструкції визначається широким використанням стандартних і уніфікованих деталей та вузлів, продуманим вибором матеріалів, проектуванням деталей з урахуванням технологічних можливостей підприємства, що їх виготовляє.

3.Основні критерії роботоздатності деталей машин і механізмів: міцність жорсткість, вібростійкість, теплостійкість, зносостійкість.

Роботоздатність - стан деталі, при якому вона здатна виконувати задані функції з параметрами, установленими вимогами нормативно-технічної документації.

Основними критеріями роботоздатності деталей машин є міцність, жорсткість, зносостійкість, теплостійкість, вібростійкість. Коротко розглянемо ці вимоги.

Міцність - властивість матеріалу деталі у визначених умовах і межах сприймати ті або інші впливи (навантаження, нерівномірні температурні поля й ін.), не руйнуючись.

У більшості технічних розрахунків під порушенням міцності розуміють не тільки руйнування, але й виникнення пластичних деформацій.

Найбільш поширеним методом оцінки міцності деталей машин є порівняння розрахункових (робочих) напружень, що виникають у деталях машин під дією навантажень, з допустимими напруженнями.

Жорсткістю називають здатність деталей опиратися зміні їх форми і розмірів під дією прикладених навантажень. Поряд з міцністю це один з найважливіших критеріїв роботоздатності машин. Іноді розміри деталей (таких, як довгі осі, вали і т.п.) остаточно визначаються розрахунком на жорсткість.

Зносостійкість - опір зношуванню деталей машин та інших виробів, що труться.

Зношування - процес руйнування поверхневих шарів в умовах тертя, що призводить до поступової зміни розмірів, форми, маси і стану поверхні деталей (зносу).

Знос - результат процесу зношування.

Під теплостійкістю розуміють здатність деталей зберігати нормальну роботоздатність у припустимих (заданих) межах температурного режиму, викликаного робочим процесом машин і тертям у їхніх механізмах.

Під вібростійкістю розуміють здатність деталей і вузлів працювати в потрібному режимі без недопустимих коливань (вібрацій).

4.Застосування деталей машин і механізмів у сільськогосподарській техніці.

1. Забезпечення  потрібного технічного рівня машини згідно з її функціональним призначенням.

2. Використання модульного принципу конструювання (застосування уніфікованих вузлових конструкцій) поділом конструкції машини на окремі функціонально завершені вузли та блоки.

3. Проектування технологічних деталей і вузлів під сучасну прогресивну технологію.

4. Зменшення енергозатрат машини завдяки підвищенню ККД окремих механізмів.

5. Зниження матеріаломісткості конструкцій удосконаленням процесу проектування, добору сучасних матеріалів і технологій, оптимізація форми та розмірів деталей та вузлів.

6. Максимальна автоматизація процесів проектування та виготовлення.

Щоб створити сучасну машину, потрібно знати:

1. Деталі та вузли, з яких складається машина (назва деталі, її призначення, конструктивні варіанти й особливості).

2. Умови надійної роботи деталей та вузлів, види та причини їх відмов, основні критерії працездатного стану.

3. Алгоритм розрахунку та послідовність конструювання, включаючи основи автоматизовного проектування.

Розрахунки деталей машин:

У проектуванні деталей механізмів і машин використовують такі види розрахунків:

геометричні — розрахунок розмірних ланцюгів, координат, зазорів;

кінематичні —розрахунок переміщень, швидкостей, прискорень, передавальних чисел 

кінематичних ланцюгів та ін.;

динамічні — розрахунок навантажень деталей та закономірностей їхніх змін у часі;

розрахунки на міцність, механічну жорсткість та зносостійкість — визначення напружень, деформацій та інтенсивності зношування елементів машини в робочих режимах. Розрахунки на міцність деталей машин, що зазнають змінних навантажень, можна вести по номінальному напруженню, по коефіцієнтах запасу міцності з урахуванням концентрації напружень і масштабного чинника або з урахуванням змінності режиму роботи. Розрахунок деталей машин на механічну жорсткість зазвичай здійснюють з умови задовільної роботи суміжних деталей (відсутність підвищеного тиску кромок) і умови працездатності машини, наприклад отримання точних виробів на верстаті. Для забезпечення зносостійкості прагнуть створити умови для рідинного тертя, при якому товщина масляного шару повинна перевищувати суму висот мікронерівностей та відхилень від правильної геометричної форми поверхонь. При неможливості створення рідинного тертя тиск і швидкості обмежують до встановлених практикою або ведуть розрахунок на знос на основі подібності за експлуатаційними даними для вузлів або машин того ж призначення;

енергетичні — розрахунки затрат енергії, параметрів енергетичного балансу, коефіцієнту корисної дії;

техніко–економічні — розрахунки продуктивності, вартості, ефективності використання.

Деталі машин повинні бути працездатними протягом певного терміну служби при мінімально необхідній вартості їх виготовлення і експлуатації.

Література

1.Деталі машин. Конспект лекцій : навч. посіб. / В. О. Малащенко, Б. В. Сологуб ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т "Львів. політехніка". – Львів : Вид-во Львів. політехніки, 2013. – 152 с. 

 2.Деталі машин. Проектування елементів механічних приводів : навч. посіб. / В. О. Малащенко, В. В. Янків. – Л. : Новий Світ-2000, 2013. – 264 с. 

3. Деталі машин: Підручник. Коновалюк Д. М., Ковальчук Р. М. . — Вид. 2-ге. — К.: Кондор, 2004. — 584 с. 

4. Основи машинознавства. Корець М. С. : навч. посібник / М. С. Корець, А. М. Тарара, І. Г. Трегуб. — К., 2001. — 144   с.

5.Основи конструювання та розрахунок деталей машин: Підручник / Павлище В. Т. — Л.: Афіша, 2008. — 560 с.