подшипников качения.
В случае начального контакта по линии, характерного для работы пары зубчатых колес и др., наибольшее значение контактных напряжений σΗ определяется по формуле Герца, полученной для зоны касания двух цилиндров:
где
q=Fr/b — нормальная нагрузка на единицу
длины контактной линии; Fr — сила,
нормальная к площадке контакта; b —
рабочая длина контактной линии; рПР
— приведенный радиус кривизны,
р1
и р2 — радиусы кривизны в точках контакта
(знак минус берется для случая контакта
выпуклой поверхности радиуса p1 с
вогнутой поверхностью радиуса р2); рПР
— приведенный модуль упругости,
Е1
и Ε2 — модули упругости материалов
цилиндров; μ — коэффициент Пуассона.
3. Металлические машиностроительные материалы.
Машиностроительные материалы делятся на металлические и неметаллические.
К металлическим материалам относятся железоуглеродистые сплавы (стали и чугуны), цветные и антифрикционные сплавы, порошковые материалы.
Ценность металлических материалов обуславливается следующими технологическими свойствами:
1.Обрабатываемость резанием – способность металлов подвергаться обработке и принимать заданную форму.
2. Свариваемость – способность сплавов образовывать сварное соединение, свойства которого близки к свойствам основного металла.
3. Ковкость – способность металлов и сплавов без разрушения изменять свою форму при обработке давлением.
4. Прокаливаемость – способность стали или других сплавов воспринимать закалку на определённую глубину (от поверхности).
5. Жидкотекучесть – способность расплавленного металла или сплава заполнить литейную форму.
6. Усадка при кристаллизации – уменьшение объёма или линейных размеров расплавленного металла или сплава при его охлаждении до комнатной температуры.
Металлы делят на чёрные и цветные. К чёрным относят железо и его сплавы – различные виды стали и чугуна. К цветным относят тяжёлые (медь, олово, цинк, никель, хром, кобальт) и лёгкие (алюминий, магний, титан, бериддий).
В технике и производстве применяются, как правило, не чистые металлы, а сплавы металла с металлом, металла с неметаллом, многокомпонентные. Физические, механические и другие свойства чистых металлов, доступных для технического использования, не могут удовлетворять требованиям. Они дороги, недостаточно прочны, неудобны в производстве.
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).
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.
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:
Заклёпочное соединение применяют для деталей, материал которых плохо сваривается.
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
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, гетинакс, 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.
Работоспособность ряда деталей машин (зубчатых колес, подшипников качения и др.) определяется контактной прочностью, т. е. прочностью их рабочих (контактирующих) поверхностей.
Разрушение этих поверхностей вызывается действием контактных напряжений σН, которые образуются в месте контакта криволинейных поверхностей двух прижатых друг к другу деталей.
При отсутствии внешней нагрузки начальный контакт криволинейных поверхностей происходит в точке (контакт двух шаров и др.) или по линии (контакт двух цилиндров и др.).
После приложения внешней нагрузки начальный контакт этих поверхностей переходит в контакт по малой площадке с высокими значениями контактных напряжений. Эти напряжения распределяются по эллиптическому закону. Наибольшее значение аН используется в качестве главного критерия работоспособности зубчатых, червячных и других передач, а также