7 Вопрос.

3. Экономические требования формулируются из условия минимизации целевой функции затрат. В свою очередь, целевая функция затрат может учитывать условия проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации. Чаще всего экономические требования идут в разрез с эксплуатационными и технологическими (конструктивными) требованиями, так как обеспечение безопасности работы машин и аппаратов требует, например, больших толщин стенок и усиленных сечений оборудования. Отсюда основное требование проектирования  нужно правильно и рационально выбрать материал, определить и задать нагрузки, и правильно выбрать коэффициент запаса прочности.

5. Социально-эргономические требования включают эстетические требования и требования безопасности, в том числе требования обеспечения нормативных условий труда. Они направлены на предотвращение травм при эксплуатации оборудования, создание здоровых условий труда при безусловном выполнении санитарно-гигиенических требований к оборудованию, создание благоприятных психофизиологических условий для функционирования системы человек  машина  окружающая среда. Все эргономические требования стандартизованы. Социально-эргономические требования можно классифицировать следующим образом (рис. 2.7).

Безопасность обслуживания  это ограждение открытых движущихся частей изделия, применение блокировочных устройств.

Удобство обслуживания  это простота и удобство управления машиной или аппаратом без значительных физических затрат.

У словия обслуживания  это организация такой обстановки на производстве, которая бы способствовала повышению технического уровня работающих и удовлетворению их культурных и эстетических потребностей.

Пропорциональность частей и плавность очертаний машин и аппаратов, их должная отделка и окраска, уверенность рабочего в безопасности работы, возможность снижения внимания при обслуживании технологического оборудования  все это улучшает условия труда и способствует повышению его производительности.

4. Производственные требования. Главное производственное требование  конструкция машины или аппарата должна соответствовать оборудованию и производственным возможностям завода-изготовителя

8 Вопрос.

1. Эксплуатационные требования, в свою очередь, классифицируются следующим образом (рис. 2.3):

С оответствие целевому назначению. Целевое назначение изделия и объем выполняемых им функций определяется при проектировании с учетом требований наименьшей стоимости и экономичности при эксплуатации. В изделии не должно быть неиспользуемых или редко используемых органов.

Прочность и жесткость всего аппарата определяется прочностью и жесткостью его отдельных деталей.

Прочность  это способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок.

Прочность зависит не только от самого материала, но и от вида напряженного состояния (растяжение, сжатие, изгиб и др.), от условий эксплуатации (температура, скорость нагружения, длительность и число циклов нагружения, воздействие окружающей среды и т. д.). В зависимости от всех этих факторов в технике приняты различные меры прочности: предел прочности, предел текучести, предел усталости и др. Повышение прочности материалов достигается термической и механической обработкой, введением легирующих добавок в сплавы, радиоактивным облучением, применением армированных и композиционных материалов.

Допускаемое напряжение [] величина постоянная, справочная и зависит от вида конструкционного материала (например, химического состава стали) и температуры.

Жесткость (EJ)  это способность элемента конструкции сохранять свою форму (сопротивляться деформации растяжения, сжатия, изгиба, кручения и т.д.) под воздействием внешних нагрузок; зависит от геометрических характеристик сечения и физических свойств материала (модуля упругости ).

Жесткость детали характеризуется величиной деформации детали под действием нагрузки. Если деформируются ось или вал, то их жесткость характеризуется стрелой прогиба (рис. 2.4).

Условие жесткости записывается в виде выражения:

, (2.5)

Основными способами увеличения жесткости деталей и узлов являются: возможное исключение изгиба с заменой его сжатием или растяжением, введение связей между участками наибольших деформаций для деталей, работающих на изгиб, целесообразная расстановка опор, увеличение сечений и усиление участков перехода от одного сечения к другому, применение конических и сводчатых форм (рис. 2.5).

Износоустойчивость и долговечность. Оба эти качества характеризуют надежность изделия при эксплуатации, увеличивая или сокращая срок его службы. Пренебрежение этими требованиями приводит к тому, что на ремонт изделия, находящегося в эксплуатации, затрачивается средств больше, чем на изготовление нового такого же изделия. В этом случае применяют износостойкие стали и пытаются уменьшить число циклов нагружения изделия.

Защита от перегрузки. Изделие в процессе работы может испытывать дополнительные нагрузки на отдельные звенья. При этом напряжение в материале этих звеньев может превысить допускаемое. В итоге возможна поломка звеньев. Конструктор обязан учесть эти обстоятельства и предусматривать предохранительные устройства.

Надежность при эксплуатации  это работа изделия без перебоев, неполадок и аварий в течение длительного периода времени. Надежность достигается правильным решением вопросов при проектировании изделия, связанных с прочностью, жесткостью, а иногда и виброустойчивостью.

2. Технологические (конструктивные) требования связаны с процессом производства и диктуются эксплуатационными и экономическими требованиями. Их можно классифицировать следующим образом (рис. 2.6).

Снижение трудоемкости сборки. Сборочные работы по сравнению с механообработкой деталей труднее поддаются механизации и автоматизации и выполняются часто высококвалифицированными рабочими. Особенно высока трудоемкость сборки в индивидуальном производстве (из-за не окупаемости сборочных приспособлений).

Высокая степень унификации и взаимозаменяемости с другим оборудованием данного и родственных предприятий облегчает изготовление, монтаж, эксплуатация и последующий ремонт технологического оборудования.

Снижение металлоемкости машин и аппаратов призвано не только облегчить, но и удешевить соответствующее оборудование отрасли.

Удобство разборки, транспортировки, монтажа и ремонта оборудования. Готовое изделие должно быть доставлено к месту назначения. Перевозка крупных изделий требует согласования размеров изделия или даже отдельных частей его с железнодорожными габаритами, главным образом по высоте и ширине габарита. Разделение изделия на узлы и даже детали, диктуется в том числе и его упаковкой для обеспечения перевозки.

Разборка и сборка изделия при ремонте должна быть простой и удобной при минимальной стоимости ремонта (минимизация времени простоя оборудования в ремонте).

Применительно к данному пункту требований может иметь место и другой подход: оборудование создается на вполне определенный срок эксплуатации. При этом ни ремонт, ни разборка не предусматриваются.