Основные сведения о машинах и ее деталях

Основные понятия деталей машин

1. Основные понятия и определения.

2. Классификация деталей машин.

3. Основные требования к деталям машин.

4. Модели нагружения деталей машин.

5. Основные критерии работоспособности деталей машин.

1. Основные понятия и определения

Детали машин – раздел по теории расчета и конструиро­ванию деталей и узлов машин общемашиностроительного применения. Дета­ли общего назначения применяют в машиностроении в очень больших количествах, поэтому любое усовершенствование расчета и конструкций этих деталей, позволяющее уменьшить затраты материала, снизить стои­мость производства, повысить долговечность, приносит большой экономиче­ский эффект.

Под деталью понимают элемент конструкции (изделие), изготовлен­ный из однородною материала (одной марки) без применения сборочных опе­раций.

Совокупность деталей, соединенных посредством сборочных операций и предназначенных для совместной работы или выполняющих определенные функции, называют сборочной единицей или узлом.

Механизмом называют систему твердых тел, предназначенную для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел (редуктор, коробка передач и др.).

Машиной называют механизм или устройство, выполняющие механи­ческие движения и служащие для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или замены физического или умственного груда человека и повышения ею производительности.

Структурно любая машина состоит из шести блоков, приведенных на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Схема машины

2. Классификация деталей машин

Все детали машин можно разделить на две большие группы: общего назначения и специального назначения.

В курсе «Детали машин» рассматриваются только вопросы расчета и конструирования деталей машин общего назначения. Вопросы, связанные с конструированием деталей специального назначения, изучаются в специаль­ных курсах.

По функциональному признаку детали машин общего назначения под­разделяются на следующие группы:

1. Детали соединения.

1.1. Разъемные соединения: резьбовые, клиновые, штифтовые, шпо­ночные, шлицевые (зубчатые), профильные, клемовые.

1.2. Неразъемные соединения: свариваемые, клепаные, паяные, склеиваемые.

1.3. Промежуточные соединения: цилиндрические с натягом, соеди­нения стяжными кольцами и планками.

2.1. Управляющие передачи: двигательные передачи, передачи ис­полнительным механизмом.

2.2. По физическому эффекту.

2.2.4.2. Трением: фрикционные, ременные.

3. Детали, обслуживающие вращательное движение.

3.2. Подшипники: качения, скольжения.

4. Шарнирно-рычажные механизмы: направляющие кулисы и ползуны, кривошипно-ползунный механизм, кривошипы, шатуны, коромысла, кулач­ки, эксцентрики, ролики.

5. Упругие элементы: пружины, рессоры.

6. Уравновешивающие равномерность движения: маховики, маятники, бабы, шаботы, грузы.

7. Детали, обеспечивающие смазывание и защиту от загрязнения: ман­жеты, уплотнения и т. д.

8. Детали и механизмы управления: рукоятки, тяги.

3. Основные требования к деталям машин

Вновь разрабатываемая машина (механизм) должна иметь более высо­кие технико-экономические показатели по сравнению с существующим (ба­зовым) образцом: более высокую скорость и производительность при меньших затратах на производство и эксплуатацию, меньшую массу, метал­лоемкость и энергоемкость.

Машина (деталь) должна быть работоспособной. Работоспособностью называют состояние деталей, при котором они способны выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической докумен­тацией, и сохранением прочности, жесткости, неизменяемости формы и размеров, износостойкости, виброустойчивости и теплостойкости.

Машина (деталь) должна обеспечивать заданную надежность. Под на­дежностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, со­храняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение определенного промежутка времени или требуемой наработки.

Деталь должна быть технологичной, т. е. изготовленной из недефицит­ных материалов, и требовать минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

Машина (деталь) должна отвечать требованиям безопасности для пер­сонала, находящихся рядом людей, машин, зданий и сооружений.

Кроме того, необходимо учитывать требования экономичности, эколо­гической безопасности и эстетичности.

4. Модели нагружения деталей машин

Для расчета и проектирования деталей и узлов машин необходимо знать нагрузки, которые могут воздействовать на деталь в процессе ее экс­плуатации. При проектировании обычно оперируют расчетными схемами де­талей, а все нагрузки, воздействующие на детали, рассматривают как режимы нагружений. Для более точного учета нагрузок в расчетах деталей машин ис­пользуют общепринятые типичные модели нагружения.

По характеру нагружения внешние силы разделяются на поверхност­ные и объемные. Поверхностные силы действуют на поверхность деталей и являются результатом взаимодействия деталей, объемные силы — силы тяже­сти и инерции — приложены к каждой частице детали.

Силы вызывают в деталях деформации и напряжения. По характеру изменения во времени напряжения подразделяют на статические и цикличе­ские. Статическими называют нагрузки (напряжения), медленно изменяю­щиеся во времени. Циклические нагрузки характеризуются параметром цикла и непрерывно изменяются с течением времени. Параметрами цикла нагружения являются амплитуда напряжений, среднее, максимальное и минимальное напряжение.

Источник

Презентация урока «Основные сведения о машинах и их деталях»

«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

МАУ ДО МУК «Эврика» Новый Уренгой 2018 г Презентация урока по теме: «Основные сведения о машинах и их деталях» Разработала: педагог дополнительного образования Василенко Оксана Николаевна

Детали 2) Сложные детали имеют чаще всего достаточно сложную конфигурацию, а при их изготовлении применяются достаточно сложные технологические операции и используется значительный объем ручного труда, для выполнения которого в последние годы все чаще применяются роботы (например, при сборке-сварке кузовов легковых автомобилей).

Классификация деталей по назначению 1) Соединительные детали 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).

Классификация деталей по назначению 2) Упругие детали и элементы предназначены для ослабления ударов и вибрации или для накопления энергии с целью последующего совершения механической работы (рессоры колесных машин).

Классификация деталей по назначению 3) Инерционные детали и элементы предназначены для предотвращения или ослабления колебаний (в линейном или вращательном движениях) за счет накопления и последующей отдачи кинетической энергии (маховики, противовесы, маятники).

Инерционные детали и элементы

Классификация деталей по назначению 4) Защитные детали и уплотнения предназначены для защиты внутренних полостей узлов и агрегатов от действия неблагоприятных факторов внешней среды и от вытекания смазочных материалов из этих полостей (пыльники, сальники, крышки, рубашки и т.п.).

Классификация деталей по назначению 5) Детали и узлы регулирования и управления предназначены для воздействия на агрегаты и механизмы с целью изменения их режима работы или его поддержания на оптимальном уровне (тяги, рычаги, тросы и т.п.)

Основные требования, предъявляемые к деталям машин Работоспособность, надежность, технологичность конструкции, эргономичность и эстетичность. К деталям, непосредственно контактирующим с человеком-оператором (ручки и рычаги управления, элементы кабин машины, приборные щитки и т.п.), кроме названных предъявляются требования эргономичности и эстетичности. Еще одно важное требование, предъявляемое к машинам и их деталям – технологичность конструкции, которая характеризуется наименьшими затратами при производстве, эксплуатации и ремонте.

Виды соединений Разъемные соединения допускают многократную разборку. Их основные типы: резьбовые, раструбные и специальные. Неразъемные соединения не допускают многократной разборки. Для разборки такого соединения его нужно разрушить. Основные типы: сварные, клеевые, паяные, заклепочные. Последние относят к неразъемным условно, так как они позволяют проводить сборку и разборку, но не многократно.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Каллиграфия. Искусство красивого почерка

Курс повышения квалификации

Скоростное чтение

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Номер материала: ДБ-1414127

Не нашли то, что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

В Госдуме предложили продлить каникулы для школьников до 16 января

Время чтения: 1 минута

В Минпросвещения рассказали о формате обучения школьников после праздников

Время чтения: 1 минута

Во всех педвузах страны появятся технопарки

Время чтения: 1 минута

В России разработают рекомендации по сопровождению студентов с ОВЗ

Время чтения: 2 минуты

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Названы главные риски для детей на зимних каникулах

Время чтения: 3 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Лекция № 1. Общие сведения о деталях машин

Вопросы, изложенные в лекции:

1. Предмет и дисциплина «Детали машин».

2. Общие сведения о деталях машин. Требования к деталям машин.

3. Работоспособность и надежность изделий.

4. Проектирование и расчет типовых изделий.

Курс «Детали машин и основы конструирования» является заверша­ющим в общеинженерной подготовке курсантов высших общевойсковых и танковых командных институтов.

Иметь представление:

о принципах проектирования деталей и узлов боевых машин и авто­мобилей;

о влиянии материалов и технологичности конструкций на эффектив­ность и эксплуатационные качества БМП и БТР.

Знать:

характерные виды разрушения и основные критерии работоспособ­ности узлов и агрегатов БМП и БТР.

Уметь:

производить оценку работоспособности механизмов бронетанкового вооружения, выполнять расчеты при проектировании типовых деталей и узлов ВВТ;

оценивать достоинства и недостатки конструкции узлов и агрега­тов боевых машин;

конструировать узлы и агрегаты боевых машин.

Литература для изучения:

1. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб. пособие для студентов втузов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. школа, 1982.- 351 с.

2. Куклин Н.Г. и др. Детали машин: Учебник для техникумов / Н.Г. Куклин, Г.С. Куклина, В.К. Житков. – 5-е изд., перераб. и допол. – М.: Илекса, 1999.- 392 с.

В зависимости от выполняемых функций машины делятся на энерге­тические, рабочие (транспортные, технологические, транспортирующие), информационные (вычислительные, шифровальные, телеграфные и т.п.), машины-автоматы, сочетающие в себе функции нескольких видов машин, включая информационные.

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.

Деталь — наименьшая неделимая (не разбираемая) часть машины, агрегата, механизма, прибора, узла.

Сборочные единицы (узлы) и детали делятся на узлы и детали общего и специального назначения.

Узлы и детали общего назначения применяются в большинстве совре­менных машин и приборов (крепежные детали: болты, винты, гайки, шай­бы; зубчатые колеса, подшипники качения и т.п.). Именно такие детали изу­чаются в курсе деталей машин.

К узлам и деталям специального назначения относятся такие узлы и детали, которые входят в состав одного или нескольких типов машин и при­боров (например, поршни и шатуны ДВС, лопатки турбин газотурбинных двигателей, траки гусениц тракторов, танков и БМП) и изучаются в соответ­ствующих специальных курсах (например, таких как «Теория и конструкция ДВС», «Конструкция и расчет гусеничных машин» и др.).

По функциональному назначениюузлы и детали делятся на:

1. Корпусные детали,предназначенные для размещения и фиксации подвижных деталей механизма, для их защиты от действия неблагоприят­ных факторов внешней среды, а также для крепления механизмов в составе машин и агрегатов. Часто, кроме того, корпусные детали используются для хранения эксплуатационного запаса смазочных материалов.

2. Соединительныедля 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, предназначенные для пере­дачи энергии и движения от источника (двигателя) к потребителю (испол­нительному механизму), выполняющему необходимую полезную работу.

В курсе деталей машин рассматриваются в основном передачи вращательного движения: фрикционные, зубчатые, ременные, цепные и т.п. Эти передачи содержат большое число деталей вращения: валы, шкивы, зубчатые колеса и т.п.

Иногда возникает необходимость передавать энергию и движение с преобразованием последнего. В этом случае используются кулачковые и рычажные механизмы.

5. Инерционные детали и элементыпредназначены для предотвра­щения или ослабления колебаний (в линейном или вращательном движе­ниях) за счет накопления и последующей отдачи кинетической энергии (ма­ховики, противовесы, маятники, бабы, шаботы).

6. Защитные детали и уплотненияпредназначены 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 управленияпредназначены для воздействия на агрегаты и механизмы с целью изменения их режима работы или его поддержания на оптимальном уровне (тяги, рычаги, тросы и т.п.).

Основными требованиями, предъявляемыми к деталям машин, явля­ются требования работоспособности и надежности. К деталям, непосред­ственно контактирующим с человеком-оператором (ручки и рычаги управления, элементы кабин машины, приборные щитки и т.п.), кроме названных предъявляются требования эргономичности и эстетичности.

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:

Неработоспособное состояние наступает вследствие отказа.

Отказ — событие, нарушающее работоспособность. Отказы делятся на постепенные и внезапные; полные и частичные; устранимые и неустра­нимые.

Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции, сох­раняя свои показатели в пределах, установленных требованиями норма­тивно-технической документации, при соблюдении заданных условий ис­пользования, обслуживания, ремонта и транспортирования.

Свойство надежности количественно оценивается следующими пока­зателями: наработкой на отказ (среднее время работы изделия между двумя, соседними по времени отказами), коэффициентом готовности или коэффициентом технического использования (отношение времени работы изделия к сумме времен работы, обслуживания и ремонта в течение задан­ного срока эксплуатации), вероятностью безотказной работы и некото­рыми другими.

Проектирование изделия – разработ­ка комплекта документации, необходимой для его изготовления, наладки и эксплуата­ции в заданных условиях и в течение заданного срока.

Такой комплект технической документации включает:

1. Комплект конструкторской документации (регламентируется комплексом стандартов ЕСКД).

2. Комплект технологической документации (регламентируется комплексом стандартов ЕСТД).

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.

При проектировании решаются следующие основные задачи:

1. Обеспечение заданных параметров изделия для работы в заданных условиях.

2. Обеспечение минимальных затрат на производство заданного коли­чества изделий при сохранении заданных эксплуатационных параметров для каждого выпущенного изделия.

3. Сведение к минимуму эксплуатационных затрат при сохранении заданных эксплуатационных параметров изделия.

При решении каждой из основных задач приходится находить реше­ние целого ряда частных задач на разных этапах проектирования. При этом различные требования к изделию зачастую вступают в противоречие между собой. Искусство конструктора как раз и состоит в том, чтобы принять решение, максимизирующее положительный эффект от разрабатываемого изделия.

Процесс проектирования изделия состоит из многих этапов (состав­ление технического задания, расчет, конструирование, изготовление и испытание опытных образцов, разработка технологической документации, разработка эксплуатационной документации и т.п.), одними из главных среди которых являются расчет и конструирование.

В машиностроении основным является расчет деталей на прочность, который обычно выполняется в двух вариантах: 1) проектный расчет, и 2) проверочныйрасчет.

Целью проектного расчета является установление необходимых раз­меров узлов и деталей, соответствующих заданным нагрузкам и условиям работы. В этом случае расчет выполняется исходя из основного условия прочности:

Источник

Тема 1. Общие сведения о деталях машин

Тема 1. Общие сведения о деталях машин

Вопросы:

Общие сведения о деталях машин. Материалы применяемые для изготовления деталей машин.

Требования, предъявляемые к деталям машин.

Общие сведения о деталях машин

Машина — устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического или умственного труда. Машины состоят из большого количества отдельных частей. Простейшие части машин, изготовленные без применения сборочных операций, называются деталями. Многие из деталей различных по назначению машин имеют одинаковую конструкцию, выполняют одинаковые функции, находятся в одинаковых или тождественных условиях работы.

Группа деталей, работающих в комплексе и объединенных общим назначением, называется механизмом или узлом (например, редуктор, коробка передач).

Различают детали общего и специального назначения. Детали общего назначения — винты, гайки, валы, муфты, подшипники и т.д. применяются почти во всех машинах. Детали специального назначения встречаются только в некоторых машинах. Например, в строительных машинах это — крюк подъемного крана, зуб ковша экскаватора и т.д.

Обеспечение эффективности работы машины при длительном сроке службы в значительной степени определяется характеристиками деталей прочностью, надежностью, долговечностью, износостойкостью и жесткостью деталей и узлов.

В зависимости от назначения и условий производства детали машин изготавливаются из чугунных и стальных прокатов, штампованных заготовок, из сплавов, а также из пластмасс.

Наиболее распространенными являются чугун и сталь, называемые черными металлами. Широкое применение при изготовлении многих деталей машин получил чугун, обладающий хорошими литейными свойствами, низкой стоимостью и достаточной прочностью. Сложные по конфигурации корпусные и другие детали отливаются из так называемого серого чугуна, представляющего собой железоуглеродистый сплав. Детали, изготовленные из серого чугуна, имеют ограниченную прочность при возникновении в них касательных напряжений (изгиб, кручение) или при воздействии на них ударных нагрузок.

Для изготовления сложных по форме деталей, в которых возникают значительные касательные напряжения, применяются отливки из высокопрочного и ковкого чугуна, обладающие большой прочностью.

Сталь (литейная или прокатная) применяется для изготовления более нагружаемых деталей. Из стали отливаются в основном крупные динамически нагружаемые и сложные по форме детали строительно-дорожных машин. Это ходовые рамы, станины, ковши больших экскаваторов, корпуса камнедробилок, а из специальных износостойких высокомарганцовистых сталей ( зубья ковшей экскаваторов, рабочие органы камнедробильных машин и т.д.)

Для повышения прочности и твердости изготовленных из стали деталей их обычно подвергают термической обработке (закалке, отпуску или нормализации).

Из цветных металлов наибольшее применение при изготовлении деталей строительных и дорожных машин находят медь, алюминий, олово, свинец, цинк. Применяются они в виде сплавов (алюминиевые сплавы, латунь, бронза, баббит и др.).

В строительном машиностроении кроме металлов применяются и другие материалы, например. пластмасса, резина, стекло, асбест и др.

Наиболее широко распространены пластмассы на основе синтетических смол. Они разделяются на слоистые (текстолит, гетинакс, асботекстолит) и термопластические материалы (плексиглас, винипласт, фторопласт). Пластмассы используют для изготовления вкладышей подшипников, зубчатых колес, сепараторов подшипников качения, ремней, крепежных деталей, рукояток и др.).

Требования, предъявляемые к деталям машин.

1.Унификация и стандартизация машин и деталей обеспечивают максимальную взаимозаменяемость деталей и минимальную номенклатуру машин. Поэтому основные параметры любой машины регламентируются ГОСТами, а размеры, материал и качество изготовления деталей всегда обусловлены соответствующими стандартами.

2. Под агрегатированием понимается метод создания машин и оборудования путем компоновки их из унифицированных узлов и деталей, позволяющих значительно поднять серийность и качество производства.

Отличительным признаком агрегатирования является создание не единичных машин, а их семейств, имеющих общность по своему функциональному назначению в различных отраслях народного хозяйства. К таким машинам относятся, например, самоходные мобильные шинноколес-ные строительные машины и автотранспорт, которые могут иметь одинаковые основные их базовые узлы и агрегаты, за исключением рабочего оборудования. Такой подход требует уже в процессе разработки проектировать многофункциональные семейства машин на основе сравнительно небольшой номенклатуры базовых сборочных единиц. Создание широкой номенклатуры модификаций основных базовых машин для одного вида технологического процесса со значительным уровнем унификации (до 80. 90%) позволит получить более высокие показатели в комплексной механизации строительства.

При изготовлении любой детали абсолютно точно обеспечить ее размеры затруднительно, да и не нужно. Возможные же при изготовлении деталей отклонения от заданных номинальных размеров устанавливаются ГОСТом, допуском на изготовление и предусмотренной посадкой.

3. Допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Поле допуска определяется как зона между верхним и нижним предельными отклонениями.

В зависимости от требований, предъявляемых к сочленяемым деталям, задаются различные значения допусков, характеризующие квалитет точности.

Допуск определяется необходимой степенью точности детали и экономической целесообразностью получения этой точности. Чем меньше допуск, тем тщательнее следует обрабатывать деталь, а следовательно, стоимость ее будет выше.

В зависимости от условий работы детали должны соединяться с различной степенью подвижности друг относительно друга. Характер соединения деталей определяется посадкой. . 4.Посадкой называется характер сопряжения двух деталей, определяемый разностью их размеров, создающий большую или меньшую свободу их относительного перемещения или степень сопротивления взаимному смещению. Посадки разделяются на прессовые, переходные и подвижные. Увеличение зазора между подвижными деталями увеличивает динамические воздействия, вызывает возрастание износа. Уменьшение зазора увеличивает трение, нагрев и может привести к заклиниванию подвижного соединения.

Между смежными деталями всегда возникает сила трения, зависящая от качества поверхности деталей и свойств материалов, а также от силы, с которой детали прижимаются одна к другой, т.е. нормального давления между поверхностями.

В подвижных соединениях стремятся уменьшить силу трения, поскольку она мешает движению, увеличивая расход энергии. Достигается это уменьшением шероховатости, применением антифрикционных материалов, разобщением поверхностей слоем смазки. При отсутствии смазки трущихся поверхностей (как это бывает в тормозах и большинстве фрикционных муфт) возникает так называемое сухое трение, при котором основными становятся механические силы. При полном же разделении трущихся поверхностей слоем смазки трение называется жидкостным. Воздействие влаги и кислорода атмосферы приводит к окислению и разрушению поверхности металлических деталей так называемой коррозии, поэтому металлы покрывают антикоррозийными покрытиями.

Антикоррозийное покрытие — тонкое покрытие на деталях для защиты их от коррозии. Различают антикоррозийные покрытия металлические (цинкование, никелирование, хромирование, меднение и др.); лакокрасочные, покрытия резиной, пластмассой, битумом.

Тема 2: Соединения деталей машин.

Вопросы:

Виды шпоночных соединений.

По своей форме шпонка может быть клиновой, призматической, сегментной или цилиндрической. Клиновые шпонки забиваются в паз ударами молотка, что создает напряженное соединение, в котором крутящий момент передается от вала на ступицу детали за счет сил трения. Такое соединение не только обеспечивает передачу крутящего момента, но и удерживает деталь на валу в осевом направлении.

Призматические, сегментные и цилиндрические шпонки создают ненапряженные соединения, обеспечивают точную установку деталей на валу, но не исключают их осевого смещения. Переда­ча крутящего момента обеспечивается через боковые грани шпонки, поэтому эти соединения рас­считываются на смятие по боковым поверхностям пазов и на срез по поперечному сечению шпон­ки (или на изгиб).

Тема 4: Детали передач

Вопросы:

1. Назначение осей и валов. Виды.

2. Назначение подшипников. Типы подшипников.

3. Назначение муфт. Виды муфт.

4. Назначение постоянных муфт. Основные части.

5. Назначение сцепных муфт.

6. Назначение фрикционных и дисковых муфт. Схемы фрикционных дисковых муфт.

Оси и валы

Оси и валы вращаются относительно опор, называющихся подшипниками. Те части валов или осей, которыми они непосредственно опираются на опоры, называются цапфами. Цапфы, вос­принимающие осевую нагрузку, называются пятами.

Изготавливаются оси обычно из конструкционных или качественных углеродистых сталей, а раз­меры поперечного сечения осей задаются из условий расчета на прочность по максимальному из­гибающему моменту. Ось рассматривают при этом как балку на шарнирных опорах. При расчете валы и оси рассматриваются как балки на шарнирных опорах и рассчитываются на прочность. Определяют величины изгибающих и крутящих моментов в опасных сечениях. Если нагрузки действуют в разных плоскостях, то их обычно раскладывают на две взаимно перпендикулярных плоскости.

Установлено, что максимальные прогибы осей и валов не должна быть больше 0,0003 от расстоя­ния между опорами вала, а в местах установки зубчатых колес — не более 0,03 от модуля зацеп­ления. Если валы и оси не отвечают таким требованиям, тоих проверяют на жесткость.

Гибкие валы.

Для передачи движения между деталями, расположенными так, что жесткую связь нельзя осуще­ствить (например, для привода вибраторов, механизированных инструментов и других ме­ханизмов), применяются гибкие валы.

Эти валы изготавливают из нескольких слоев проволоки, плотно намотанных на сердечник, при­чем каждый слой имеет противоположное направление навивки. Направление навивки наружного слоя противоположно тому, которое должен иметь вал при работе, чтобы проволока не раскручи­валась. а также, чтобы при вращении вала внутренние слои уплотнялись. Броня, покрывающая гибкий вал, вместе с ним не вращается. Она обеспечивает заданное направление, защищает вал от повреждений, удерживает на нем консистенцию смазки и предохраняет рабочих от захвата валом.

Подшипниками называются детали, которые воспринимают и передают на раму, корпус или станину опорные реакции, возникающие на цапфах валов и вращающихся осей. Различают под­шипники скольжения и качения.

Подшипники скольжения. По своей конструкции подшипники скольжения делятся на не­разъемные (глухие) и разъемные. Неразъемные относятся к простейшим подшипникам, приме­няемым при небольших угловых скоростях вращения валов и осей. Выполняются они (рис. 1.17) в виде втулок 1 из антифрикционных материалов, запрессованных непосредственно в корпусную деталь (раму или станину) или в отдельную деталь, прикрепляемую к раме. Главный недостаток этих подшипников состоит в том, что устранить увеличенный зазор, образуемый в результате из­носа втулки и цапфы, можно только заменой втулки.

Более современными являются разъемные подшипники. Он состоит из корпуса 1 и крышки 2, между ними болтами зажаты нижний 4 и верх­ний 3 вкладыши. Вкладыши изготавливаются из антифрикционных материалов или покрываются ими по внутренней поверхности. В разъем между вкладышами перед их расточкой устанавлива­ются металлические прокладки 5, которые затем, по мере износа трущихся частей, удаляются, по­зволяя уменьшить зазор между цапфой и вкладышем.

Существует множество и других конструкций подшипников скольжения. Однако, все они облада­ют рядом недостатков: большие потери энергии на трение; необходимость использования дорогих антифрикционных материалов; большие размеры в осевом направлении; сложность в эксплуата­ции. Вместе с тем подшипники скольжения имеют и некоторые неоспоримые преимущества: ма­лые размеры подшипника в радиальном направлении; работоспособность при очень высокую ско­ростях; бесшумность; разъемность; работоспособность в химически активных средах. Значительные потери на трение приводят к нагреву подшипников, вследствие чего ухудшаются условия смазывания и повышается их износ.

Смазка подшипников скольжения может быть местной и централизованной, а по характеру дейст­вия — периодической и непрерывной. При местном смазывании каждый подшипник смазывается отдельным смазочным устройством (масленкой), а при централизованном — одно устройство рас­пределяет смазку между рядом подшипников.

В современных сложных машинах с быстроходными валами основной является централизованная смазка, при которой масло с помощью масляного насоса под давлением нагнетается через мас­ляные фильтры в подшипники. По такой схеме осуществляется, например, смазывания двигателей внутреннего сгорания. Более простым способом является смазывание разбрызгиванием широко применяемое в различного рода редукторах.

Подшипники качения.

По форме тела каче­ния подшипники делятся на шариковые, роликовые и игольчатые. Роликоподшипники по сравнению с шарикоподшипниками обладают большей нагрузочной способностью. По направлению действия воспринимаемой нагрузки, они делятся на радиальные, упорные и радиально-утюрные. По количеству рядов тел вращения подшипники могут быть одно- и двухрядными. Чтобы ролики или шарики находились на одинаковом расстоянии один от другого, в подшипни­ках предусмотрены сепараторы, представляющие собой штампованные кольца с отверстиями для роликов или шариков.

Шариковые подшипники применяют в передачах с малыми и средними нагрузками. Роликовые подшипники устанавливают в передачах со значительными нагрузками, которые могут быть почти в 2 раза больше, чем допускаемые для шариковых.

Радиальные подшипники предназначены для передачи радиальных усилий при точной установке вала, а радиальные сферические — для тех случаев, когда нельзя гарантировать строгую соосность опор. Роликовые подшипники не допускают нагружения даже незначительными осевыми уси­лиями.

Основным преимуществом подшипников качения является значительно меньшей, чем у подшип­ников скольжения, коэффициент трения.

Так, для шарикоподшипников приведенный коэффициент трения = 0,001. 0,003, для роликоподшипников он примерно вдвое больше, а для подшипников скольжения = 0,02. 0,04. Кроме того, подшипники качения просты в монтаже и обслуживании, расходуют малое количество смазки, имеют сравнительно низкую стоимость и малые габариты в осевом направлении.

Основными недостатками подшипников качения являются значительные габариты в радиальном направлении, невозможность разъема в осевой плоскости и плохое восприятие ударных нагрузок. Номинальный размер, определяющий подшипник, — диаметр отверстия внутреннего кольца. Подшипники разных серий при одном и том же внутреннем диаметре имеют различные наружные размеры.

Подшипники качения очень чувствительны к абразивному изнашиванию. Поэтому они должны быть хорошо изолированы от проникновения пыли. для этой цели их закрывают крышками или специальными уплотнительными деталями, которые носят название сальников и монтажных уп­лотнителей.

Для смазывания подшипников качения применяются консистентные смазки и жидкие минераль­ные масла.

Подшипники обычно имеют условные обозначения.Порядок расположения знаков условных обозначений подшипников с внутренним диаметром от 10 до 495 мм следующий:

ХХХХХХХ

внутренний диаметр подшипника

конструктивная разновидность

Муфты

Устройства, предназначенные для соединения валов между собой и передающие крутящие момен­ты от одного вала к другому называются муфтами.

Муфты, осуществляющие постоянные соединения, носят название постоянных (неуправляемых), а те, что позволяют в процессе работы машины разъединять соединяемые детали — сцепных (управляемых).

Применение постоянных муфт определяется технологическими требованиями изготовления ма­шины, а сцепных — ее кинематикой.

Муфты в строительных машинах достаточно разнообразны по своей конструкции, поэтому рас­смотрим лишь основные, наиболее распространенные из них.

Постоянные муфты.

Могут быть глухими, предназначенными для соединения строго соосных валов, и компенсирующими — ими соединяются валы, имеющие некоторую подвижность или несооеность. Наиболее распространенными глухими муфтами являются втулочные.

Наиболее просты втулочные муфты. Крутящий момент от ведущего вала 1 на втулку 2 и от нее ведомому валу 4 передается с помощью шпонок 3 или штифтов, а сама муфта в осевом направлении фиксируется установочными винтами 5. Недостаток таких муфт заключается в необ­ходимости большого осевого смещения валов при монтаже и демонтаже. К наиболее распространенным компенсирующим муфтам относятся упругая втулочно-пальцевая и плавающая, или крестовая.

Сцепные муфты.

Применяемые в строительно-дорожных машинах сцепные муфты по способу передачи крутящего момента могут быть кулачковыми, зубчатыми, фрикционными и гидрав­лическими.

Кулачковые муфты обеспечивают постоянную жесткую связь ведущего и ведомого вала, но не допускают их включения на ходу под нагрузкой и при значительной разнице в угловых скоростях между ними.

Разновидностью кулачковой является зубчатая муфта, в которой передача крутящего момента производится с помощью большого количества кулачков-зубьев, выполненных на одной по­лумуфте в виде внутреннего зацепления, а на второй — в виде внешнего с равным первой муфте числом зубьев. Такие муфты применяются в коробках передач автомобилей, тракторов и других самодвижущихся машин. Бо­ковые поверхности зубьев в этом случае выполняются обычно, как и в зубчатых колесах, по эвольвентному профилю, удобному с технологической точки зрения.

Фрикционные муфты

Наибольшее применение в качестве сцепных получилифрикционные муфты, в которых крутя­щий момент передается за счет сил трения. В зависимости от формы поверхностей трения разли­чают следующие фрикционные муфты: дисковые, конусные, ленточные и пневмокамерные.

В зависимости от назначения усилие прижатия поверхностей трения в муфте может быть посто­янным. если выключение муфты производится лишь на короткие промежутки времени, или пе­риодическим, если муфта включается на короткие промежутки времени. Для создания постоянно­го усилия применяются предварительно затянутые пружины. Выключаться к включаться перио­дически работающая муфта может рычажной системой с воздействием на нее мускульной силы человека или, что теперь является основным, с помощью гидравлической или пневматической систем управления. В некоторых машинах с электрическим приводом включение или выключение муфт производится электромагнитными устройствами. На быстроходных валах, у которых про­скальзывание поверхностей трения муфты при включении больше, чем у тихоходных, обычно применяются дисковые муфты с несколькими поверхностями трения.

Контрольные вопросы тематической проверки.

1.Что называется деталью?

2. Какие соединения называются разъемными, какие неразъемными?

3. Объясните разницу между болтом, пиитом и шпилькой?

4. Какое соединение называется шпоночным, а какое шлицевым

5. Какими способами и видами можно получить сварное соединение?

6. Приведите примеры механических передачи?

7. Каковы преимущества и недостатки передач трением.

8. Что называется передаточным числом передач?

9. Объясните разницу между осью и валом.

10. Где и какие муфты применяются в машина

Производительности машин

При проектировании организации работ, выполнении технико-экономических расчетов пользуют­ся сведениями производительности машин, т.е. количества продукции, вырабатываемой в единицу времени. Различают конструктивно-расчетную (теоретическую) техническую и эксплуатационную производительности.

Конструктивно-расчетная производительность Пк.р., характеризует выработку машин за час непрерывной работы при помощи использования ее расчетных скоростей и усилий. Для машин циклического действия

Пк.р. = 60qn, где q — количество единиц продукции машины за один ра­бочий цикл в м/3 или штуках;

п — количество рабочих циклов, выполняемых машиной за одну минуту.

п = б0/Тц, Тц — продолжительность рабочего цикла в с.

Для машин непрерывного действия, перемещающих материал сплошным потоком

Пк.р. = 3600 F V мЗ/ч, где F — площадь сечения мате­риалов, м 2 ;

V — скорость движения материала, м/с.

Для машин непрерывного действия, выдающих продукцию отдельными порциями

Пк.р. = 3600 qV / l, где l — расстояние между порциями мате­риала в м.

Техническая производительность Пт — это максимально возможная производительность в дан­ных условиях при непрерывной работе в течение часа. При ее определении учитывают влияние реальных условий — наполнение ковша, разрыхленность грунта и т.д.

Пт = Пк.р.Кт, где Кт. — коэффициент технического использова­ния машин.

Коэффициент технического использования может быть как меньше, так и больше единицы. Эксплуатационная производительность Пэ — это фактическая производительность с учетом всех перерывов в работе машины.

Пэ = Пт Кв где Кв— коэффициент использования маши­ны по времени.

Различают следующие нормы эксплуатационной производительности: часовую (производствен­ную норму выработки), средне-сменную и среднечасовую (сметные нормы выработки), годовую (директивные нормы выработки).

Производственные нормы выработки включаются в состав ЕНиР (Единых норм и расценок) и служат основанием при сдельной оплате труда.

Среднесменная и среднечасовая нормы эксплуатационной производительности необходимы для оп­ределения сметной стоимости строительства.

Нормы годовой эксплуатационной производительности необходимы при годовом и перспективном планировании.

Сменная эксплуатационная производительность рассчитывается по формуле

где Квр — коэффициент использования машин в течение смены.

Годовая эксплуатационная производительность машин определяется по формуле

Пгод.э.= 365Псм.э. Кгод Ксм

Ксм — коэффициент сменности.

2. Маневренность машины — это способность работать и передвигаться в стесненных условиях, развора­чиваться на месте.

3. Подвижность машины — способность передвигаться как по строительному участку, так и вне его. Она определяется рабочей и транспортной скоростями движения, устойчивостью при движении и рабо­те. габаритами машины и другими параметрами.

4.Проходимость машины — это способность преодолевать различные неровности местности, проходить по влажным и рыхлым грунтам, преодолевать водные преграды.

5. Устойчивость машины — это способность ее перемещения на подъемах, спусках и косогорах без опас­ности опрокидывания, а также, когда машина осуществляет рабочие процессы как при ее перемещении, так и на стоянке.

Тема 6. 2.Трансмиссии

Вопросы:

1. Назначение трансмиссии. Основные части.

2. Назначение ходового оборудования. Основные части.

3. Назначение системы управления. Основные части.

Трансмиссией называется система, кинематически связывающая отдельные узлы машины, при помощи которой передается движение от двигателя к исполнительным механизмам и редуцируются передаваемые скорости и усилия.

В трансмиссии включаются элементы, ограничивающие перегрузки, позволяющие регулировать скоро­сти, предохранительные устройства. В современных машинах применяются механические, гидравличе­ские и электрические трансмиссии (передачи). Основными элементами механических трансмиссий являются

1. муфты сцепления; предохранительные муфты, предназначенные для соединения деталей и огра­ничения передаваемых мощностей:

2. коробки передач и распределительные коробки, служащие для изменения передаваемых скоростей, час­тот вращения, крутящих моментов

3. реверсы, изменяющие направление вращения валов и т.д.

К механическим относятся также полиспастные (канатные) трансмиссии. В них передача от двига­теля к исполнительному механизму осуществляется при помощи канатов, в системе которых обычно имеются полиспастные устройства. Такие трансмиссии просты по конструкции, удобны в эксплуатации и при ремонте, передают движение при значительном расстоянии между приводом и исполнительным механизмом, а также движение под углом.

Недостатком этих передач является то, что крутящий момент и усилия могут передаваться только в од­ном направлении.

Гидравлические трансмиссии бывают двух типов: гидрообъемные (гидростатические) и гидроди­намические.

Гидродинамические трансмиссии в отличие от гидрообъемных передают энергию в основном в ре­зультате использования кинетической энергии жидкости при сравнительно невысоких давлениях. Различают два вида гидродинамических передач: гидромуфты и гидротрансформаторы.

Недостатком гидромуфт является значительное снижение к.п.д. при увеличении скольжения, так как при этом большая часть энергии расходуется на нагрев, а также невозможность изменения передаваемого крутящего момента двигателя в зависимости от нагрузки. Их целесообразно применять для машин и механизмов, у которых колебания нагрузки незначительны и редко (случайно) имеют место перегрузки.

К недостаткам гидротрансформаторов надо отнести сравнительно низкий к.п.д. (наибольший равен 0,85); необходимость применения устройства для охлаждения, усложняющих конструкции; невозможность изменять направление движения, для чего необходимо дополнительно устанавливать ре­версивные устройства.

Ходовое оборудование самоходных строительных машин состоит из движителя и подвески. У прицеп­ных машин движителя нет.

Движителем называется устройство, сообщающее машине движение и передающее на грунт силу тяже­сти машины.

Подвеской называются детали, соединяющие движитель с корпусом машины. В строительных машинах применяются гусеничные и колесные движители, а в машинах значительного веса — шагающие движители различной конструкции.

Гусеничный движитель состоит из замкнутых гусеничных цепей, имеющих отдельные звенья (траки), шарнирно соединенные между собой пальцами. Гусеница приводится в движение ведущим колесом. Ве­дущая ветвь опирается на грунт. Натягивается гусеница обычно натяжным колесом, а ведомая ветвь предохраняется от провисания поддерживающими катками. Гусеничные движители имеют большую поверхность опоры, что снижает удельное давление на грунт. В среднем оно составляет на 0,4-1 МПа. Это повышает сцепление с грунтом и проходимость машины. Ма­шины на гусеничном ходу имеют значительно большую силу тяги по сцеплению, чем колесные, поэтому их тяговое усилие выше чем колесных. Угол преодолеваемого подъема зависит от мощности, массы ма­шины и положения ее центра тяжести. Коэффициент сцепления с грунтом у гусеничного движителя ра­вен 0,8„. 1,0 и сравнительно мало изменяется при увлажнении поверхности грунта. Недостатками гусеничного хода являются его большая масса (до 40% общей массы машины), сложность конструкции, быстрый износ деталей (1500. 2000 ч работы), а также малая скорость перемещения, необ­ходимость перевозки тягачами на специальных трейлерах при транспортировании даже на небольшие расстояния.

Колесный движитель легче гусеничного, имеет больший ресурс работы (до 30. 40 тыс. км), позволяет машине перемещаться на больших скоростях (до 60 км/ч) и имеет более высокий к.п.д. Колесный движи­тель состоит из колес с пневматическими шинами различной конструкции, надеваемых на мосты. Колеса приводятся в движение ходовой трансмиссией.

В колесном движителе различают ведущие и ведомые колеса (или оси). Применяются схемы привода ко­лес. в которых ведущими колесами могут быть передние, задние или те и другие. Недостатками этого типа движителя являются: большое удельное давление на грунт в связи с малой площадью контакта с ним колес, сравнительно малый коэффициент сцепления. Для повышения сцепле­ния колес с грунтом на них надевают специальные цепи. Несмотря на отмеченные недостатки, колесный ход получает все большее распространение в связи с его быстроходностью.

Подвески бывают жесткие, полужесткие и упругие. При жесткой подвеске между корпусом машины и колесами или гусеницами и рессоры не устанавливают. Жесткие подвески могут быть двух типов: инди­видуальные и балансирные. Машины с жесткими балансирными подвесками допускают при передвиже­нии со скоростью до 25 км/ч, а с индивидуальными подвесками — не более 10 км/ч. При полужесткой подвеске часть корпуса подрессорена, остальная часть опирается на ходовое устройст­во. Машины с такими подвесками могут передвигаться со скоростями более 25 км/ч. Рекомендуются они для передвижения по мягким грунтам.

В конструкции упругих подвесок вводятся амортизаторы, предназначенные для гашения колебаний кор­пуса машины, а также стабилизаторы, выключатели подвесок и подрессорники. Стабилизаторы предназначены для выравнивания деформаций рессор, что необходимо для избежания крена машин. Они бывают различных конструкции. В других случаях при отсутствии стабилизаторов устанавливают только выключатели упругой подвески.

Системы управления

Системы управления современных строительных машин позволяют эксплуатировать силовую уста­новку на оптимальных режимах.

Управление силовой установкой и машиной в целом требует регулирования нескольких параметров. Чтобы уменьшить количество рукоятей, органы управления механизмов объединяют. Такие агрегаты представляют собой центральные посты управления, механизмы которых кинематически связаны меж­ду собой.

Почти все самоходные строительные машины имеют приводы управления ходовой частью, узлами трансмиссии, рабочим оборудованием и другими элементами машины.

Различают системы управления непосредственного действия и системы управления с усилителями (сер­воприводы). Системы непосредственного действия управление производится под действием усилия, прилагаемого машинистом к рычагам или педалям, включающим тот или иной механизм. В системах непосредственного действия делаются такими, чтобы усилие на рычагах не должно превы­шать 400 Н при ходе не более 0.25 м. угол поворота педалей не превышает 60°, а поворот рукоятей — 35°

Если усилие на рычагах меньше 1,5 Н и ход менее 0,12 м, машинист не может обеспечить плавное вклю­чение. При незначительных усилиях устанавливают кнопочные элементы управления).

Контрольные вопросы тематической проверки.

1. Основные эксплуатационные характеристики машин.

2. Классификация строительных машин.

3. Общие характеристики узлов и агрегатов.

4. Назначение и виды силового оборудования.

5. Назначение трансмиссии. Основные части.

6. Назначение ходового оборудования. Основные части.

7. Назначение системы управления. Основные части.

Кинематические схемы

Для общего представления о расположении элементов машины и их назначении совокупность механиз­мов. посредством которых осуществляются движения машины или ее рабочего органа, обычно изобра­жают в виде кинематической схемы. Такая схема показывает пути передачи движения от первого эле­мента привода ко всем остальным движущимся элементам. На кинематической схеме не показывают взаимное положение движущихся деталей в пространстве. В конструктивной схеме изображают не только взаимную связь деталей и узлов машины, но и сохраняют их взаимное расположение. Кинематические и конструктивные схемы помогают целесообразно размес­тить механизмы, выбрать управление машиной, установить наименьшее число реверсивных механизмов и деталей.

Кинематическая схема помогает также определить усилия и скорости движения исполнительных орга­нов машины.

При составлении кинематических схем необходимо предварительно (ориентировочно) определить пере­даточное число механизмов, чтобы выбрать наиболее эффективные варианты передач. Кинематическую схему следует выбирать в зависимости от типа привода и конструкции двигателей. Не рекомендуется в одной кинематической цепи иметь ускорительные и замедляющие передачи. Конструктивная схема должна предусматривать простое и надежное выполнение рабочих операций, операций по обслуживанию и ремонту машин. При этом должны быть обеспечены минимальная масса и заданная долговечность.

Тягачи и прицепы

Тягачами называются машины, специально приспособленные для буксировки грузов. Их приме­няют также для подталкивания грузов или страховки тяжелых автопоездов на подъемах, спусках и укло­нах. Тягач может быть гусеничным или колесным.

Если тягач предназначен для транспортных работ, то обычно для этой цели используют автомо­биль (часто с укороченной базой) с опорно-сцепным (седельным) устройством, установленным вместо снятого кузова. В этом случае чаще всего применяют опорно-сцепное устройство, установленное на тя­гаче с направляющими полозьями, и фиксируют сцепку шкворнем, укрепленным на полупри­це

Источник