Классификация машин и механизмов.

В зависимости от выпол­няемых функций различают:

• энергетические машины, преобразующие в энергию механическую иные виды энергии и наоборот (двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели, электрогенераторы, турбины и др.);

• технологические и транспортные машины, которые изменяют свойства, форму, состояние материалов и положение объектов труда (металлорежущие станки, конвейеры, подъёмные краны, самолёты и т.д.);

• информационные машины, предназначенные для получения и преобразова­ния информации (компьютеры и другие машины, выполняющие контрольно-измерительные операции, функции регулирования и управления технологиче­скими процессами).

Классификация механизмов по конструктивным признакам:

• рычажные (например, кривошипно-ползунный механизм);

• фрикционные (колесо - дорога; колесо - рельс);

• зубчатые (передачи с зубчатыми колёсами);

• кулачковые (однозубое колесо и толкатель);

• с гибкими звеньями (ремённая и цепная передачи, полиспаст);

• винтовые (передача винт-гайка, домкрат, червячная передача, турбина);

• комбинированные.

Инженер и его деятельность. Инженер - представитель одной из самых распространённых профессий. В СССР было более 10 млн. дипло­мированных инженеров. Слово «инженер» имеет в основе латинское «ingenium» - ум, способности, одарённость, проницательность. Сущность деятельности инженера - решение конкретных производственных задач, дающих наиболее экономичный, эффективный и качественный результат.

Большинство инженеров остаются верными нескольким важным цен­ностям, которые не слишком популярны в настоящее время, Главные из них - это объективность и ответственность. Инженеры имеют дело не только с людьми со всеми их слабостями и прихотями, но и с физическими явлениями. Если с людьми можно спорить и в некоторых случаях обма­нуть, то спорить с физическими явлениями бесполезно. Вопрос не в том, что вы делаете, вопрос в том, как вы это делаете.

Какие качества важны для инженерной деятельности?

• умение по-новому взглянуть на предмет, явление, проблему, т.е. быть новатором;

• владение методами решения инженерных задач, математическим ап­паратом, навыками научного, логического мышления;

• умение делать эскизы и чертежи, слушать и излагать свои мысли. «Кто ясно мыслит, - ясно излагает».

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МАШИН. Качество машины — это совокупность свойств, определяющих сте­пень её пригодности для использования по назначению. Качество машины можно характеризовать такими показателями: надёж­ность и долговечность; эксплуатационные и потребительские свойства; тех­нологичность; эстетические и эргонометрические показатели; степень стан­дартизации и унификации.

Надежность — одно из свойств качества продукции. Это свойство проявляется в процессе использования изделий по назначению и зачастую рассматривается как свойство изделия сохранять качество (значения основных эксплуатационных и потребительских характеристик) во времени, в течение задаваемой продолжительности. Надежность является комплексным свойством и включает свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. В зависимости от вида изделия его надежность может включать только часть составных свойств надежности. Так, например, если изделие не подлежит ремонту (кинескоп телевизора, подшипник качения и др.), то для таких изделий важно только свойство безотказности, а для подлежащих длительному хранению — еще и свойство сохраняемости.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Наработка — это временное понятие, служащее для количественной оценки надежности объекта и характеризует продолжительность или объем работы объекта. Она может измеряться в часах, числом циклов нагружения, километрах пробега и других величинах, определяемых специфическими особенностями изделия. Различают наработку до отказа, между отказами, до предельного состояния.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние изделия до предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Объект может перейти в предельное состояние, оставаясь работоспособным, если, например, его дальнейшее применение по назначению станет недопустимым по требованиям безопасности, экономичности и эффективности.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Этот термин эквивалентен международному термину «приспособленность к поддержанию работоспособного состояния»; включает в себя приспособленность объекта к техническому обслуживанию, к предупреждению и обнаружению отказов и повреждений, а также причин, их вызывающих.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции до и после хранения и (или) транспортирования.

Надёжность — основной показатель качества изделия. Надёжность и долговечность можно оценить техническим ресурсом, заданным сроком служ­бы в часах, числом километров пробега, вероятностью безотказной работы, ко­эффициентами готовности и использования и др. Эксплуатационные и потре­бительские свойства машин характеризуются производительностью, мощно­стью, расходом топлива, удобством монтажа и обслуживания, себестоимостью производства, эксплуатационными издержками и т.д. Последние группы при­веденных показателей качества машин трудно оценить количественно.

Надёжность — это вероятность безотказной работы в течение заданного срока службы в определённых условиях. Надёжность характеризуется основ­ными состояниями (работоспособность, исправность, неисправность) и собы­тиями (отказы и сбои).

Работоспособность - это состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значение заданных параметров в уста­новленных документацией пределах. Работоспособность деталей машин, в основном, определяется сохранением прочности, сопротивлением устало­стному разрушению и изнашиванию.

Отказ - событие, заключающееся в полной или частичной утрате рабо­тоспособности. Отказы делят на отказы функционирования (например, в связи с поломкой зубьев колёс происходит внезапный отказ) и отказы параметриче­ские (например, постепенная потеря точности станка).

Надёжность изделий в зависимости от их вида может оцениваться частью или всеми показателями надёжности. Так, показателями безотказности яв­ляются: вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, средняя наработка на отказ, интенсивность отказов и т.д. Показатели долговечности - технический ресурс (часы работы, километры пробега, единицы выпускаемой продукции), срок службы и т.д. Показатели ремонтопригодности и сохраняе­мости - вероятность восстановления, сроки сохраняемости, коэффициент тех­нического использования, коэффициент готовности и т.д.

Надёжность определяется методами расчёта, оценивания или прогнози­рования. Учитывая большое разнообразие видов и модификаций типовых узлов машин и существенное различие режимов их работы, результаты расчёта на­дёжности носят лишь ориентировочный характер и ими, как правило, пользу­ются на стадии проектирования. Уточнение значений показателей надёжности проводится на этапах освоения конструкции и технологии изготовления, а так­же на этапах производства и эксплуатации. Это связано с проведением соответ­ствующих пробных испытаний или эксплуатационных наблюдений.

Вероятность безотказной работы Р_Σ изделия при последовательном соединении п отдельных независимых элементов выражается произведением Р_Σ = Р₂∙Р₂ ∙Р_г ∙∙∙...∙Р_n= . Например, при количестве элементов п = 100 и вероятности безотказной работы каждого отдельного элемента Р_i = 0,99 имеем Р_Σ= = 0,99¹⁰⁰ = 0,37.

Выводы из этого расчёта:

• чем больше элементов, тем меньше надёжность изделия;

• надёжность системы всегда меньше надёжности самого ненадёжного её элемента.

Для повышения надёжности машины необходимо работать над повыше­нием надёжности её деталей и их соединений. На первый план при этом высту­пают инженерные методы расчёта деталей машин и такие мероприятия по повышению надёжности, как: уменьшение напряжённости деталей; примене­ние термической и химико-термической обработки; обеспечение хорошей смазки; постановка предохранительных устройств от перегрузок; использова­ние стандартных элементов; параллельное соединение элементов и резервиро­вание.

Одними из главных эксплуатационных и потребительских свойств ма­шин являются эффективность и функциональность. Очень полезно знать, на­пример, какая доля энергии, подводимой к машине, преобразуется затем в по­лезную работу. Эта доля носит название коэффициента полезного действия (КПД) и представляет одну из главных энергетических характеристик машины. Столь же ценно уметь сравнивать массы и стоимость различных типов машин. Машины должны быть функциональными, то есть они должны не просто работать, а работать должным образом.

По силам ли студентам немашиностроительных специально­стей курс «Детали машин»? Конечно, да, если учащиеся умеют выпол­нять чертежи, усвоили основы сопротивления материалов и имеют поня­тия о машиностроительных конструкционных материалах.

В Средние века многие студенты университетов с трудом добира­лись до 5-й теоремы первой книги «Начал» Эвклида - о том, что в равнобедренном треугольнике углы при основании равны. Что касается по­следней теоремы той же книги - теоремы Пифагора, доступной теперь 11-летним школьникам, то до неё доходили только магистры, в связи с чем она и получила название «магистерской». Этот пример показывает, что со временем люди сумели «приручить» трудные понятия и идеи, сделать малодоступное постижимым и понятным. Поэтому образование и наука все­гда остаётся посильной для новых поколений.

Однако настоящее образование - только САМОобразование. Любое обучение - только стимул к самообучению. Как бы ни трудились педагоги, преподнося учащимся духовные деликатесы, как бы ни разжёвывали, ус­воить их или извергнуть - дело обучающихся и только их. Как говорят на Востоке: можно подогнать ишака к воде, но пить его не заставит даже шайтан.