50) Детали машин

Машина — устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического или умственного труда.

Простейшие части машин, изготовленные без применения сборочных операций, называются деталями. Многие из них имеют одинаковую конструкцию, выполняют одинаковые функции, находятся в одинаковых или тождественных условиях работы.

Группа деталей, работающих в комплексе и объединенных общим назначением, называется механизмом, или узлом (например, редуктор, коробка передач). Поэтому изучение различных машин целесообразно начинать с рассмотрения устройства, работы и назначения отдельных деталей. К ним относятся детали различных соединений и передач.

Различают детали общего и специального назначения.

Детали общего назначения — винты, гайки, валы, муфты, подшипники и т.д. — применяются почти во всех машинах.

Детали специального назначения встречаются только в некоторых машинах. Например, в строительных машинах это крюк подъемного крана, зуб ковша экскаватора и т.д. Эффективность работы машины при длительном сроке службы в значительной степени определяется прочностью, надежностью, долговечностью, износостойкостью и жесткостью деталей и узлов.

Требования, предъявляемые к деталям машин

В зависимости от назначения и условий производства детали машин изготовляются из чугунных и стальных отливок, из стальных поковок и проката, из отливок, проката и штампованных заготовок, выполненных из сплавов цветных металлов, а также из пластмасс.

Наиболее распространенными материалами для изготовления деталей строительных и дорожных машин являются чугун и сталь, называемые черными металлами.

Чугун обладает хорошими литейными свойствами, низкой стоимостью и достаточной прочностью. Сложные по конфигурации корпусные и другие детали отливаются из так называемого серого чугуна, представляющего собой железоуглеродистый сплав. При остывании этого сплава значительная часть углерода выделяется из него в виде графита, который равномерно распределяется по сечению отливки и придает чугуну серый цвет. Детали машин, изготовленные из серого чугуна, имеют ограниченную прочность при возникновении в них касательных напряжений (изгиб, кручение) или при воздействии на них ударных нагрузок. Из серого чугуна, имеющего свойство хорошо заполнять формы, изготавливают литые детали сложной конфигурации и не сильно нагруженные (корпусы, кожухи, шкивы, рычаги, кронштейны и др.). Для изготовления сложных по форме деталей, в которых возникают значительные касательные напряжения, применяются отливки из высокопрочного и ковкого чугуна, обладающие большой прочностью.

Сталь (литейная или прокатная) применяется для изготовления более нагружаемых деталей. Но сравнительно плохая текучесть в жидком состоянии, значительная усадка при остывании и высокая стоимость ограничивают ее применение. Поэтому из стали отливаются в основном крупные, динамически нагружаемые и сложные по форме детали строительно-дорожных машин. Это ходовые рамы, станины, ковши больших экскаваторов, корпуса камнедробилок, а из специальных износостойких высокомарганцовистых сталей изготавливают зубья ковшей экскаваторов, рабочие органы камнедробильных машин и т.д.

Сильно нагружаемые детали более простых форм изготовляются в основном из проката, материалом которого служат углеродистые стали обыкновенного качества, углеродистые качественные конструкционные, легированные конструкционные, а для наиболее нагружаемых деталей используются высоколегированные стали.

Для повышения прочности и твердости изготовленных из стали деталей их обычно подвергают термической обработке (закалке, отпуску или нормализации).

Из цветных металлов наибольшее применение в изготовлении деталей строительных и дорожных машин находят медь, алюминий, олово, свинец, цинк. Применяются они в виде сплавов (алюминиевые сплавы, латунь, бронза, баббит и др.).

В строительном машиностроении кроме металлов используются и другие материалы, например пластмасса, резина, стекло, асбест и др. Наиболее широко распространены пластмассы на основе синтетических смол. Они разделяются на слоистые (текстолит, гетинакс, асботекстолит) и термопластические материалы (плексиглас, винипласт, фторопласт). Пластмассы используют для изготовления вкладышей подшипников, зубчатых колес, сепараторов подшипников качения, ремней, крепежных деталей, рукояток и др.). Унификация и стандартизация машин и деталей обеспечивают максимальную взаимозаменяемость деталей и минимальную номенклатуру машин. Поэтому основные параметры любой машины регламентируются типизированными рядами или ГОСТами, а размеры, материал и качество изготовления деталей всегда обусловлены соответствующими стандартами. Под агрегатированием понимается метод создания машин и оборудования путем компоновки их из унифицированных узлов и деталей, позволяющих значительно поднять серийность и качество производства.

Отличительным признаком агрегатирования является создание не единичных машин, а их семейств, имеющих общность по своему функциональному назначению в различных отраслях народного хозяйства. К таким машинам относится, например, самоходные мобильные колесные строительные машины и автотранспорт, которые могут иметь одинаковые основные базовые узлы и агрегаты, за исключением рабочего оборудования. Такой подход требует уже в процессе разработки проектировать многофункциональные семейства машин на основе сравнительно небольшой номенклатуры базовых сборочных единиц. Создание широкой номенклатуры модификаций основных базовых машин для одного вида технологического процесса со значительным уровнем унификации (до 80...90%) позволит получить боте высокие показатели в комплексной механизации строительства.

При изготовлении любой детали абсолютно точно обеспечить ее размеры затруднительно, да и не нужно. Возможные отклонения от заданных номинальных размеров устанавливаются ГОСТом, допуском на изготовление и предусмотренной посадкой.

Допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Поле допуска определяется как зона между верхним и нижним предельными отклонениями. В зависимости от требований, предъявляемых к сочленяемым деталям, задаются различные значения допусков, характеризующие квалитет точности.

Допуск определяется необходимой степенью точности детали и экономической целесообразностью получения этой точности. Чем меньше допуск, тем тщательнее следует обрабатывать деталь, а следовательно, стоимость ее будет выше.

В зависимости от условий работы детали должны соединяться с различной степенью подвижности относительно друг друга. Характер соединения деталей определяется посадкой.

Посадкой называется характер сопряжения двух деталей, определяемый разностью их размеров, создающий большую или меньшую свободу их относительного перемещения или степень сопротивления взаимному смещению. Посадки разделяются на прессовые, переходные и подвижные.

Увеличение зазора между подвижными деталями увеличивает динамические воздействия, вызывает возрастание износа. Уменьшение зазора увеличивает трение, нагрев и может привести к заклиниванию подвижного соединения.

Между смежными деталями всегда возникает сила трения, зависящая от качества поверхности деталей и свойств материалов, а также от силы, с которой детали прижимаются одна к другой, т.е. от нормального давления между поверхностями.

В подвижных соединениях стремятся уменьшить силу трения, поскольку она мешает движению, увеличивая расход энергии. Достигается это уменьшением шероховатости, применением антифрикционных материалов, разобщением поверхностей слоем смазки.

При отсутствии смазки трущихся поверхностей (как это бывает в тормозах и большинстве фрикционных муфт) возникает так называемое сухое трение, при котором основными становятся механические силы. При полном же разделении прущихся поверхностей слоем смазки трение называется жидкостным. Воздействие влаги и кислорода атмосферы приводит к окислению и разрушению поверхности металлических деталей, к так называемой коррозии, поэтому металлы покрывают антикоррозийными покрытиями.

Антикоррозийным называют тонкое покрытие на деталях для защиты их от коррозии. Различают антикоррозийные покрытия металлические (цинкование, никелирование, хромирование, меднение и др.), лакокрасочные, покрытия резиной, пластмассой, битумом.

51) Неразъёмные соединения деталей машин

Неразъёмное соединение - соединение с жёсткой механической связью деталей в каком-либо узле машины или конструкции, сохраняющееся в течение всего срока службы. При неразъемном соединении, разборка обычно невозможна без разрушения или повреждения поверхностей деталей.

Основные виды неразъемных соединений:

- заклёпочные,

- сварные,

- клеевые,

- комбинированные

Чаще всего не применяют какое-либо отдельное соединение, а в зависимости от нагрузок и области применения, комбинируют их виды.

Применение того или иного вида неразъемного соединения, обусловлено

требованиями изготовления, сборки, эксплуатации машин, а так же экономическими соображениями.

52) Разъемными называются такие со­единения, которые позволяют производить многократную сборку и разборку сборочной единицы без повреждения деталей. К разъемным неподвижным соединениям относятся резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, а также соединения, осуществляемые переходными посадками. Разъемные по­движные соединения имеют подвижные посадки (посадки с зазором) по ци­линдрическим, коническим, винтовым и плоским поверхностям.

53)

54) Во фрикционных передачах вращательное движение передается от ведущего вала к ведомому валу посредством плотно прижатых друг к другу гладких колес цилиндрической или конической формы. Фрикционная передача применяется в швейных машинах, лебедках и винтовых прессах.

Чтобы фрикционная передача могла работать без скольжения, т. е. чтобы получить необходимую величину силы трения (сцепление), нужны достаточная сила нажатия колес друг на друга и коэффициент трения между ними. Цилиндрические колеса применяют для передачи движения между валами, расположенными на одной оси или параллельно. Для передач движения между пересекающимися валами применяются колеса конической и бумагой, древесиной и другими достаточное сцепление со сталью цилиндрической формы. передачи применяют не колеса, а два или несколько дисков, плотно прижимаемых друг к другу торцовыми поверхностями

55) В зубчатых передачах вращательное движение передается с помощью зубчатых колес. Зубчатые передачи могут быть с наружным зацеплением, когда зубья нарезаны на внешних поверхностях колес (86), и с внутренним зацеплением, когда зубья одного из колес нарезаны на его внутренней поверхности (87). Как и все передачи вращательного движения, зубчатый механизм характеризуется передаточным числом. где щ — число оборотов ведущего колеса, «2 — число оборотов ведомого колеса. Как нам уже известно, зубчатые колеса (цилиндрические) характеризуются начальными окружностями. Пользуясь ими, зубчатую передачу обозначают на кинематических схемах в виде двух касающихся начальных окружностей, тем самым как бы Зубчатая передача не допускает проскальзывания зубчатых колес, а поэтому обеспечивает постоянство передаточного числа. В этом ее большое преимущество по сравнению с ременной и фрикционной

56) Ременная передача служит для передачи вращательного движения между валами, находящимися на расстоянии друг от друга посредством ремня, одетого на шкивы. Если ремень натянут с достаточной силой, то при его движении не будет- проскальзывания и ведущее звено (вал 1) будет передавать вращение ведомому звену. Оба вала будут вращаться в одну сторону. Такая передача называется прямой, или открытой (1). Если требуется изменить направление вращения ведомого шкива по отношению к ведущему, применяют вместо открытой перекрестную передачу (2), при которой увеличиваются углы охвата шкивов (а и Р). Скорость вращения вала со шкивом измеряется числом оборотов (я), которые делает вал в единицу времени (обычно в минуту).

57) Передачу вращательного движения между удаленными друг от друга валами, кроме ременной передачи, производят цепной передачей (95). Цепная передача представляет собой замкнутую металлическую шарнирную цепь, которая соединяет два зубчатых колеса, называемых звездочками. Таким образом, там, где требовалась бы многоступенчатая передача, достаточно одной червячной передачи сравнительно небольших размеров. При небольшом диаметре червяка, малом числе заходов (один, два) и больших червячных колесах винтовая передача становится необратимой, самотормозящейся, т. е. допускает передачу усилий только в одном направлении — от червяка к колесу. Это свойство самоторможения широко используется в грузоподъемных механизмах. В червячной передаче нитка червяка скользит по зубьям колеса, а следовательно, трение велико. Поэтому к. п. д. червячной передачи сравнительно невысок (до 0,5, или 50%). Кроме того, из-за большого давления червяка на колесо происходит быстрый износ зубьев. Поэтому червячную передачу используют для передачи небольших усилий.

Как и в других передачах, передаточное число Цепной передачи равно отношению скоростей вращения ведущего и ведомого колес, или обратному отношению числа их зубьев:

Наиболее распространенные цепи трех видов: роликовые, зубчатые и крючковые. Роликовая цепь (96) состоит из шарнирно соединенных пластинок (1, 2), между которыми устанавливают ролики (3), свободно вращающиеся на втулке (4). Эта втулка запрессована в отверстие внутренних пластинок и поворачивается на валике (5). Расстояние между двумя одинаковыми точками звеньев (например, валиками) называется шагом цепи (t). Шаг цепи должен равняться шагу зубчатого колеса (звездочки). Роликовые цепи в зависимости от формы соединенных зубчатых колес могут быть однорядными и многорядными. Так как валики (5) плотно запрессовываются в отверстия наружных пластинок, то для снятия или установки цепи необходимо ее размыкание. Для этого на одном из звеньев делают замок в виде пружинной пластинки. Втулочно-роликовые цепи широко применяются на велосипедах, мотоциклах, в станках и других машинах. Звездочки (зубчатые колеса) для цепных передач изготавливаются так, чтобы форма их впадин соответствовала форме и размеру ролика цепи, а шаг зуба равнялся шагу цепи (95).

58)