Детали машин. Основные понятия и определения

Основные понятия и определения
Под деталью понимают элемент конструкции (изделие), изготовленный из однородного 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.

Основные понятия и определения
По функциональному признаку детали машин общего назначения подразделяются на следующие группы:
1. Детали соединений и 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.

Основные понятия и определения
2. Детали передач.
2.1. Управляющие передачи: двигательные передачи, передачи исполнительным механизмом.
2.2. По физическому эффекту.
2.2.1. Электрические.
2.2.2. Пневматические.
2.2.3. Гидравлические.
2.2.4. Механические.
2.2.4.1. Зацеплением: зубчатые, винт – гайка, червячные, цепные, волновые.
2.2.4.2. Трением: фрикционные, ременные.

Основные понятия и определения
3. Детали, обслуживающие вращательное движение.
3.1. Валы и оси.
3.2. Подшипники: качения, скольжения.
3.3. Муфты.
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.

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

Основные требования к деталям машин
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.

Модели нагружения деталей машин
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.

Модели нагружения деталей машин
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.

Основные критерии работоспособности деталей машин
Прочность является основным критерием работоспособности, т. е. задачей обеспечения необходимой прочности является определение размеров и форм деталей машин, исключающих возможность возникновения недопустимо большой остаточной деформации, преждевременных поломок и поверхностных разрушений.
Условия прочности можно выразить следующими формулами:
где F – действующая нагрузка, Н; A – площадь сечения детали, мм2 .

Основные критерии работоспособности деталей машин
Для пластичных материалов в качестве предельного напряжения берется предел текучести и запас прочности S:
для хрупких материалов в качестве предельного напряжения берется предел прочности и запас прочности:

Основные критерии работоспособности деталей машин
Жесткость – способность деталей сопротивляться изменению формы под действием сил является, наряду с прочностью, одним из основных критериев работоспособности. Расчет некоторых деталей нужно вести с учетом необходимой жесткости, что достигается путем сопоставления углов скручивания, поворота и прогибов с предельно допустимыми значениями для данных условий работы.

Основные критерии работоспособности деталей машин
Износостойкость. Износ (результат изнашивания) – это постепенное уменьшение размеров деталей по поверхности в результате трения, что увеличивает стоимость эксплуатации машин в связи с необходимостью проверки их состояния и ремонта.
механическое изнашивание. Основным является абразивное изнашивание, т. е. изнашивание посторонними твердыми, преимущественно абразивными частицами или неровностями сопряженной твердой поверхности;
молекулярно-механическое изнашивание – схватывание или заедание происходят в результате молекулярных сил трения. Холодное схватывание связано с износом и выдавливанием масляной пленки при малых скоростях, горячее схватывание обусловлено понижением вязкости масла при больших скоростях. Схватывание в начальной форме проявляется в намазывании материала одной сопряженной детали на другую, а в наиболее опасной форме – в местном сваривании;
коррозионно-механическое изнашивание (фреттинг-коррозия) – следствие химического или электрического взаимодействия материала со средой и механического разрушения постоянно контактирующих поверхностей.

Основные критерии работоспособности деталей машин
Теплостойкость. Работа машин сопровождается тепловыделением, связанным с рабочим процессом машин и трением в их механизмах.
Виброустойчивость. Под виброустойчивостью понимают способность
конструкций работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.
В машинах в основном наблюдаются два вида колебаний:
вынужденные колебания, вызываемые внешними периодическими силами (неуравновешенностью вращающихся деталей, погрешностью изготовления). Во избежание резонанса (совпадения собственных частот с вынужденными) производят расчет амплитудно-частотных характеристик;
автоколебания (самовозбуждающиеся колебания) – колебания, в которых возмущающиеся силы вызываются самими колебаниями. Расчет динамической устойчивости проводится для отдельных деталей и систем.

Основные критерии работоспособности деталей машин
Надежность – свойство изделий выполнять в течение заданного времени или заданной наработки свои функции, сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели.
Безотказность – свойство сохранять работоспособность в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для 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.

Основные критерии работоспособности деталей машин
Отказ – полная или частичная утрата изделием его работоспособности.
Различают следующие виды отказов:
1) по возможности дальнейшего использования изделий – полные и частичные;
2) по характеру возникновения – внезапные и постепенные;
3) по последствиям – опасные для жизни, тяжелые и легкие;
4) по возможности устранения – устранимые и неустранимые;
5) по времени возникновения – приработочные, нормальной эксплуатации, износовые.