5.6. Корпусные детали

Назначение и классификация конструкций корпусов приборов и их элементы. Конструк­тивные особенности. Расчеты корпусов приборов и кор­пусных деталей. Примеры и задачи. [ О. - Л. 3 (с. 249-358)].

Вопросы для самопроверки

1. Классификация несущих конструкций.

2. Классификация корпусных деталей.

3. Конструирование корпусов приборов – эстетический аспект, направления дизайна.

5.7. Детали вспомогательных устройств

ПРИБОРНЫХ МЕХАНИЗМОВ И СИСТЕМ

Узел успокоителя, математическое описание, детали успокоителей приборов. Работа деталей успокоителя в измерительном приборе. Параметры процесса успокоения. Конструкции воздушных, жидкостных, магнитоиндукционных успокоителей. Динамические характеристики. Расчет параметров успокоителя.

Фиксаторы и ограничители. Назначение и применение их в при­борах, конструкциях. Характеристики фиксаторов и ограничителей и расчет погрешностей. Примеры и задачи. [ О. - Л. 3 (с. 249-358)]

Вопросы для самопроверки

1. Успокоители и их динамические свойства

2. Для чего служат фиксаторы ?

3. Назначение фиксаторов в приборах ?

5.8. Детали отсчетных и кодирующих устройств

ПРИБОРОВ И ПАРАМЕТРЫ ИХ ТОЧНОСТИ

Детали отсчетных устройств (ОУ) и приборов. Назначение и виды ОУ. Овальные отсчетные устройства, основные элементы и па­раметры шкал, показатели качества шальных ОУ. Выбор параметров ОУ, расчет погрешностей, обеспечение параметров точности при конструировании. Механические и цифровые ОУ, выбор дискретности конструкция и проектирование. Многопредельные ОУ. Математическое описание. Погрешности.

Совокупность погрешностей деталей приборов. Методы обеспечения параметров точности. Конструкции емкостных, индуктивных, фотоэлектрических преобразователей. Примеры и задачи. [ О. - Л. 3 (с. 249-358)]

Вопросы для самопроверки

1. Назначение отсчетных устройств в многопредельных приборах?

2. Конструкции отсчетных устройств в приборах, их влияние на погрешности.

3. В чем особенности многопредельных ОУ?

5.9. Детали электрических контактов, разъемов и переключателей

. Типы контактов. Конструирование контактов с заданными электрическими параметрами. Конструкции деталей выключателей и переключателей, штекеров и их характеристики. Примеры и задачи. [ О. - Л. 3 (с. 249-358)].

Методические указания

В рекомендуемой литературе все вопросы темы, связанные как с деталями, так и узлами основных и вспомогательных механизмов приборов, изложены достаточно подробно и в полном объеме.

Вопросы для самопроверки

1. Типы контактов.

2. Конструкции деталей выключателей.

3. Конструкции деталей переключателей.

6. Расчеты элементов механизмов на прочность,

ЖЕСТКОСТЬ И ТОЧНОСТЬ

ОСНОВЫ РАСЧЕТОВ ДЕТАЛЕЙ ПРИБОРОВ

Цель и методы расчетов на прочность, жесткость, устойчи­вость деталей и узлов.

Расчет прочности и жесткости деталей приборов при основных видах нагружения - растяжении (сжатии), сдвиге, кручении, изгибе. Прочность и жесткость при сложных видах нагружения. [ О. - Л. 3 (с. 249-358)]

Прочность — способность детали выдерживать нагрузки без разрушения. В зависимости от характера нагрузок рас­сматриваются прочности статическая, усталостная и ударная.

Жесткость — способность деталей, сборочных единиц со­противляться изменению формы под действием нагрузок. Жесткость вызвана собственными упругими деформациями деталей, приближенно вычисляемыми по формулам сопротивления

материалов и контактными деформациями (перемеще­ниями), определяемыми при начальном контакте деталей по линии или в точке по формулам Герца, а при начальном кон­такте по площади — с помощью экспериментальных зависи­мостей.

Нагрузки, действующие на тело при взаимодействии его с другими телами, называются внешними силами. Силы взаимного оцепления между частицами материала оказывают противодействие внешним силам – так возникают внутренние силы упругости. Если внешние нагрузки приложены не только в торцевых, но и промежуточных сечениях, то внутренние силы могут быть различными в разных сечениях одной и той же детали. В этом случае строят графики распределения внутренних силовых факторов по длине.

В зависимости от величины внутреннего силового фактора и характера деформации в любом сечении детали можно рассчитывать напряжение. Максимальное фактическое напряжение называется рабочим или расчетным. Чтобы решить вопрос о прочности детали, надо знать какое напряжение может выдержать материал, из которого сделана деталь. Данные о прочности материала получают в результате его испытаний. Не останавливаясь подробно на этом вопросе, отметим, что для расчета на прочность важны две механические характеристики материала:

- предел прочности – напряжение, при котором материал разрушается;

- предел текучести – напряжение, при котором возникают значительные остаточные деформации и изменяются механические свойства материала.

Материалы делятся на пластичные и хрупкие. Для пластичных материалов можно определить как предел прочности, так и предел текучести, но опасным является предел текучести, т.е. при этом напряжении в детали появятся значительные остаточные деформации, и она не будет пригодна к работе (изменятся ее размеры и форма). Для хрупких материалов можно определить только предел прочности, т.к. хрупкие материалы не испытывают явления текучести, и опасным для них является предел прочности. Итак, предельным называют напряжение, при котором материал либо разрушается, либо в нем появляются остаточные деформации.

Чтобы обеспечить надежную работу детали, нельзя допускать напряжений, близких к предельным. Обычно, зная предельное напряжение и назначив определенный коэффициент запаса прочности, рассчитывают допускаемое напряжение:

[σ] = σ_п.у. / [п] или [σ] = σ_т / [п]

[σ] = допускаемое напряжение;

[п] = нормативный коэффициент запаса прочности;

[n] = учитывает много различных факторов и главные из них: надежность и минимальный расход материала.

Учитывая сказанное, можно считать, что допускаемое – это напряжение, обеспечивающее надежную работу детали при минимальном расходе материала на нее. Зная рабочее напряжение (т.е. максимальное фактическое напряжение, возникающее в детали под нагрузкой), и зная допускаемое напряжение (т.е. напряжение, обеспечивающее надежную работу по прочности), можно сформулировать условие прочности детали: рабочее напряжение не должно превышать допускаемого. Данное условие прочности можно записать в виде основных расчетных формул по каждой деформации.

Расчет на жесткость – это расчет по допускаемым деформациям. Условие жесткости: фактические максимальные деформации не должны превышать допускаемых.

Разновидностью проверочного расчета является проверка соблюдения условия n…23 , где n – фактический запас прочности.

Для измерения напряжений в СИ служит паскаль ПА (IПА)

Так как эта единица очень мала, удобнее применять кратную единицу Мпа (мегапаскаль). Отметим, что это численное равенство облегчает расчеты, так как не требует перевода единиц длины, выраженных на чертежах в мм, в метры.

Несмотря на большое разнообразие расчетов на прочность и жесткость, их можно выполнять по следующему алгоритму:

- решить вопрос о равновесии и, если необходимо, определить реакции связей;

- решить вопрос о внутренних силовых факторах (ВСФ) и, если необходимо, построить их эпюры;

- в зависимости от ВСФ определить характер деформации и решить вопрос о выборе геометрической характеристики сечения (Г);

- записать условие прочности (жесткости) и определить неизвестные величины.

Методические указания

Основы теории и методы расчета деталей и узлов приборов подробно изложены в рекомендуемой литературе. Но углубленное изучение прочности и жесткости деталей приборов в различных условиях эксплуатации, в т.ч. и экстремальных, предусмотрено в процессе прохождения практических занятий.