4. Неметаллические машиностроительные материалы.
Машиностроительные материалы делятся на металлические и неметаллические.
К неметаллическим материалам относятся пластические массы, резиновые материалы, древесина, плёнки, клеи, лакокрасочные покрытия, керамика, неорганические материалы. Использование неметаллических материалов в машиностроении составляет 7-8%.
Древесина — хороший строительный материал, получаемый из стволовой части деревьев. Главные достоинства древесины — прочность, дешевизна и малый удельный вес (от 0,35 до 0,75 Г/см3). По сравнению с металлами древесина имеет малую твердость и хорошо поддается различным видам обработки: пилению, строганию, резанию, раскалыванию.По качеству и назначению древесину разделяют на деловую и топливо.Деловая древесина делится на круглую (бревна, подтоварник, жерди) и пиленую (доски, пластины, брусья). В машиностроении применяют чаще всего пиленую древесину. Из досок делают обшивку железнодорожных вагонов, кузовов грузовых автомашин и т. п.
Пластические массы: карболит, текстолит, плексигласе, гети-накс, лигнофоль — материалы, полученные из веществ органического происхождения. При малом удельном весе (1—2 Г/см3) они имеют прочность, прозрачность (органическое стекло плексигласе), высокие диэлектрические свойства (карболит, текстолит), фрикционные или антифрикционные качества, химическую стойкость.Пластмасса, содержащая ткань – текстолит, идет на изготовление бесшумных шестерен, втулок, панелей, вкладышей подшипников. Из гетинакса, содержащего бумагу, изготовляют детали электрооборудования. Лигнофоль получается прессованием пластмасс и древесины и употребляется для изготовления уплотнительных прокладок, вкладышей подшипников и др. Из карболита изготовляют электрическую арматуру — выключатели, розетки, штепсельные вилки, патроны для ламп, детали приборов и др.
Резина — материал, обладающий высокой эластичностью (удлинение при растяжении достигает 700—800%) и прочностью.
5. Классификация соединений.
Каждая машина получается в результате сборки деталей, осуществляемой с помощью неподвижных и подвижных соединений. Часть производственного процесса, заключающаяся в соединении готовых деталей, сборочных единиц, узлов и агрегатов в изделия, называется сборкой.
Соединения, при разборке которых нарушается целостность составных частей изделия, называют неразъёмным. К ним относятся заклепочные, сварные, клеевые, посадки с натягом. Предельное состояние, когда становиться возможной потеря его работоспособности, называется нагрузочной способностью.
Разъемными называют соединения, которые можно разбирать и вновь собирать без повреждения деталей. К разъемным соединениям относятся резьбовые, шпоночные и шлицевые соединения.
Виды соединений:
1. По возможности относительного перемещения деталей:
- подвижное;
- неподвижное.
2. По сохранению целостности деталей:
- разъёмное;
- неразъёмное.
3. По форме спрягаемых поверхностей: плоское; цилиндрическое; коническое; винтовое; сферическое; профильное.
4. По методу образования, определяемого процессом получения соединения или конструкцией соединяющей детали: клёпанное, паяное, прессовое, шпоночное, клиновое и сварное, клееное, резьбовое, шлицевое.
6. Конструкция заклёпочных соединений.
Заклепочное соединение неразъемное.В большинстве случаев его применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей. Соединение образуют расклепыванием стержня заклепки, вставленной в отверстие деталей (рис. 2.1, где 1 — обжимка; 2 — прижим при машинной клепке; 3 — замыкающая головка; 4 — закладная головка; 5 — поддержка).
По конструкции заклёпочные соединения делятся на однорядные и многорядные с цепным или шахматным расположением заклёпок, а в зависимости от количества плоскостей среза — одно- и многосрезные.Заклёпочные соединения по конструкции близки к паянным, сварным и клеевым соединениям. Наиболее распространены соединения внахлёстку (внакрой) и встык со стыковыми планками.В зависимости от конструкции соединения применяют различные типы заклепок:а — с полукруглой головкой; 6—полупотайная; в — потайная; г — трубчатая. Если нет доступа к замыкающей головке (например, пустотелое крыло самолета), то применяют заклепки для односторонней клепки. Например, на рис. д
.
Это делает резину незаменимой для изготовления пневматических шин на автотранспорте,гибких шлангов, ремней, прокладок и т. п.При большом содержании серы в каучуке (до 45%) из него получают эбонит — прекрасный электроизолирующий и химически стойкий материал, из которого изготовляют банки для аккумуляторов, изоляционные трубки, детали электрических приборов и т. п.
Масла. Для уменьшения трения между подвижными соприкасающимися деталями работающей машины, для охлаждения трущихся частей и удаления продуктов износа деталей применяют смазочные масла. Создавая между трущимися частями машины тонкую пленку, они уменьшают потери работы на трение и износ деталей, увеличивают срок службы машины. Различают масла компрессорные, турбинные, цилиндровые и другие.
Краски служат для предохранения изделий от коррозии. Наиболее часто применяются масляные краски и нитрокраски, высыхающие в течение всего нескольких часов. Поверхность изделия перед окраской обязательно должна быть хорошо очищена от окислов, воды, масла и грязи. Слой краски на изделие наносится кистью или краскопультом (краскораспылитель).
Заклёпочное соединение применяют для деталей, материал которых плохо сваривается.
7. Расчёт заклёпочных соединений.
В соответствии с обычными условиями работы заклепочных соединений основными нагрузками для них являются продольные силы, стремящиеся сдвинуть соединяемые детали друг относительно друга. При нагружении заклепочного соединения продольными силами нагрузка передается силами трения.Затем в работе начинают принимать участие тело заклепки, подвергаясь изгибу, смятию и сдвигу (срезу).
Расчет заклепок в соединении, находящимся под действием продольной нагрузки, сводится по форме, в первую очередь, к расчету их на срез.При центральном действии нагрузки предполагается равномерное распределение сил между заклепками. В односрезном заклепочном соединении допускается' нагрузка, отнесенная к одной заклепке.
1. Условие прочности заклепочных соединений на срез:
где F=πd2/4 – площадь поперечного сечения заклепки диаметром d, [τ]≈(0.6÷0.8)[σ] - допускаемое касательное напряжение. При двухсрезном или многосрезном заклепочном соединении вместо n следует подставлять общее число срезов заклепок, расположенных по одну сторону стыка.
2. Условие прочности заклепочных соединений на смятие:
где [σсм]≈(0.5÷0.6)[σ] – допускаемое напряжение на смятие. В случае склепывания внахлестку двух листов различной толщины надо принимать t=tmin.
3. Условие прочности заклепочных соединений на разрыв:
где F1 - площадь сечения листа по ряду заклепок в направлении, перпендикулярном линии действия силы P; n1 - число заклепок в этом сечении; b - ширина листа
При расчете заклепок на срез допускаемое усилие в соединении
где [τср] - допускаемое напряжение заклепок на срез; k - число плоскостей среза в соединении; d - диаметр заклепки.
При расчете соединения на смятие допускаемое усилие в соединении
P≤ [σсм]nds,
где [σсм] - допускаемое напряжение заклепок на смятие; n - количество заклепок (в односрезных заклепках n = k); s - наименьшая толщина соединяемых частей.
При расчете заклепок на разрыв допускаемое усилие в соединении
где [σр] - допускаемое напряжение на отрыв головок.
8. Конструкция сварных соединений.
Сварное соединение – неразъёмное. Оно образуется путём сваривания материалов деталей в зоне стыка и не требует никаких вспомогательных элементов.
Сварные соединения могут быть стыковыми, угловыми, нахлесточными, тавровыми и торцевыми.
Стыковое– соединение двух деталей их торцами, расположенными в одной плоскости или на одной поверхности.
Угловое — сварное соединение двух элементов, расположенных под углом относительно друг друга и сваренных в месте примыкания их краев. Нахлесточное — сварное соединение предусматривает наложение одного элемента на другой в одной плоскости с частичным перекрытием друг друга.
Тавровое– соединение, в котором к плоскости одного элемента приложен торец другого соединения под определенным углом.
А
— стыковые; Б — угловые; В — нахлесточные;
Г — тавровые.
Элементами геометрической формы подготовки кромок под сварку (рис. 3, а) являются: угол разделки кромок α; зазор между стыкуемыми кромками а; притупление кромок S; длина скоса листа L при наличии разности толщин металла; смещение кромок относительно друг друга δ.
Угол разделки кромок выполняется при толщине металла более 3 мм, поскольку ее отсутствие (разделки кромок) может привести к непровару по сечению сварного соединения, а также к перегреву и пережогу металла.
Зазор, правильно установленный перед сваркой, позволяет обеспечить полный провар по сечению соединения при наложении первого (корневого) слоя шва, если подобран соответствующий режим сварки.
Длиной скоса листа регулируется плавный переход от толстой свариваемой детали к более тонкой, устраняются концентраторы напряжений в сварных конструкциях.
Притупление кромок выполняется для обеспечения устойчивого ведения процесса сварки при выполнении корневого слоя шва.
