Совершенствование конструктивной схемы

Наибольшие возможности уменьшения массы заложены в применении рациональных конструктивных схем с наименьшим числом деталей и наиболее выгодным течением силового потока.

Сокращение звеньев механизмов и устранение излишних звеньев способствует значительному снижению массы агрегата.

Следует всемерно использовать габариты для размещения наибольшего возможного числа рабочих элементов. Этот принцип плотной упаковки позволяет добиться значительного выигрыша в габаритных размерах и массе или в тех же размерах увеличить несущую способность конструкции.

Силовая схема рациональна, если силы замыкаются на коротком участке элементами, работающими предпочтительно на растяжение или сжатие. Целесообразно использовать имеющиеся элементы конструкции, так как введение специальных элементов увеличивает массу.

Для некоторых категорий машин, работающих на жидкостях или газах, значительного уменьшения размеров и массы можно добиться увеличением давления рабочей жидкости (газа).

В некоторых случаях, например, в машинах- генераторах энергии, можно достичь уменьшения массы за счет повышения быстоходности. Этот метод требует осторожного подхода и тщательного сравнения положительных и отрицательных сторон повышения быстроходности как средства уменьшения массы конструкции.

Основные требования к конструкциям

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ – это состояние объекта, при котором значение всех параметров выполняемых функции, соответствуют требованиям нормативно-технической или конструкторской документации. Оценочными качественными показателями работоспособности являются: прочность, жесткость, износо-коррозионная стойкость, тепло-хладо-виброустойчивость, стойкость к старению.

Цель расчета деталей машин – определение материала и геометрических размеров деталей. Расчет производится по одному или нескольким критериям.

Прочность – главный критерий – способность детали сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок. Следует различать прочность материала и прочность детали. Для повышения прочности надо использовать правильный выбор материала и рациональный выбор формы детали. Увеличение размеров – очевидный, но нежелательный путь.

Жесткость – способность детали сопротивляться изменению формы под действием нагрузок.

Износостойкость – способность детали сопротивляться истиранию по поверхности силового контакта с другими деталями. Повышенный износ приводит к изменению формы детали, физико-механических свойств поверхностного слоя.

Меры по предупреждению износа:

а) правильный подбор пар трения;

б) снижение температуры узла трения;

в) обеспечение хорошей смазки;

г) предотвращение попадания частиц износа в зону контакта.

Теплостойкость – способность детали сохранять свои расчетные параметры (геометрические размеры и прочностные характеристики) в условиях повышенных температур. Заметное снижение прочности наступает для черных металлов при t = 350-4000, для цветных – 100-1500. При длительном воздействии нагрузки в условиях повышенных температур наблюдается явление ползучести- непрерывная пластическая деформация при постоянной нагрузке.

Для увеличения теплостойкости используют:

а) материалы с малым коэффициентом линейного расширения;

б) специальные жаропрочные стали.

Виброустойчивость – способность детали работать в заданном режиме движения без недопустимых колебаний.

Надежность – способность детали безусловно работать в течение заданного срока службы.

Кн= 1-Q,

где Кн – коэффициент надежности – вероятность безотказной работы машины,

Q – вероятность отказа детали.

Если машина состоит из n деталей, то Кн = 1- nQ , то есть меньше единицы, чем меньше деталей в машине, тем она более надежная.

При выборе окончательного конструктивного решения из многих вариантов останавлива­ются на том, который, если судить по чертежу, является наиболее техноло­гичным. По ГОСТ 14.205-83 технологичность конструкции изделия — это совокупность ее свойств, проявляемых в возможности опти­мальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготов­лении, эксплуатации и ремонте.

Вид технологичности определяется признаками, характеризующими об­ласть проявления технологичности конструкции изделия. По этому при­знаку различают следующие виды технологичности: производственную и эксплуатационную.

Производственная технологичность конструкции изделия выражается в сокращении затрат средств и времени на: конструкторскую подготовку про­изводства (КПП); технологическую подготовку производства (ТПП); про­цессы изготовления, в том числе контроля и испытаний.

Эксплуатационная технологичность конструкции изделия выражается в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ре­монт изделия.

ЭКОНОМИЧНОСТЬ – минимальная стоимость производства и эксплуатации. Экономичность деталей и узлов достигается оптимизацией их формы и размеров из условия минимума материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости производства, за счет максимального коэффициента полезного действия в эксплуатации при высокой надежности; высокой специализацией производства и т. д. При оценке экономичности учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Главными факторами, определяющими экономичность машины, являются полезная отдача машины, надежность, расходы на оплату труда операторов, потребление энергии и стоимость ремонтов.

Дизайн - это новый вид художественно-конструкторской профессиональной деятель­ности, возникшей в XX в. Под эстетикой в дизайне понимается эстетический анализ, эс­тетическая оценка объектов, когда проектирование анализируется как кон­цептуальное и символическое, где анализируются соотношения меры предмета и меры человека. Эстетичность - совершенство и красота внешних форм деталей, узлов и машин существенно влияют на отношение к ней со стороны обслуживающего персонала. Оформление узлов и деталей, определяющих внешние очертания машины, должно быть красивым и отвечать требованиям художественного конструирования (дизайн). Формы наружных дета­лей для создания привлекательного их вида разрабатывают с участи­ем дизайнеров. Специально подбираются цвета для окраски.