Дәріс 1. Тақырыбы: Машина бөлшектері мен тораптарын есептеудің және жобалаудың жалпы сұрақтары

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Машина бөлшектеріне қойылатын негізгі талаптар.

2. Жұмысқа қабілеттіліктің негізгі критериялары.

3. Машиналардың сенімділігі.

4. Машина бөлшектерін есептеудің әдістері.

1. Машина бөлшектеріне қойылатын негізгі талаптар.

Негізгі түсініктер.

Механикалық система (жүйе) –

Машина – энергияны, материалды және ақпаратты өзгерту үшін механикалық қозғалыс жасайтын құрылғы. Машиналар қызметіне қарай энергетикалық, технологиялық, көліктік және ақпараттық болып бөлінеді.

Механизм – бұл бір немесе бірнеше қатты дененің берілген қозғалысын басқа қатты денелердің қажетті қозғалысына айналдыруға арналған денелер жүйесі.

Буын (звено) – механизм құрамына кіретін қатты дене.

Бөлшек (деталь) – құрастыру операциясын қолданбастан біртекті (бір маркалы) материалдан жасалған конструкция элементті. Бқлшектер қарапайым (болт, гайка, тісті доңғалақ және т.с.с) және күрделі (бірнеше функционалды қызметі бар болуы – редуктор корпусы).

Торап (құрастыру бірлігі) (узел (сборочная единица)) –

1.1. Жалпы ұғымдар

Машина бөлшектері мен тораптарының құрылымдарын құрастырғанда төмендегі атаулар мен ұғымдар пайдаланылды (ГОСТ 2.101-68).

Бұйым (изделие) деп өндірісте немесе қолмен жасалған әр түрлі қажетті заттарды айтады. Оған машина мен аспаптар, машина бөлшектерімен тұрмысқа пайдаланатын сан-алуан құрал жабдықтар, ыдыс-аяқтар т.б. жатады.

Бөлшек (деталь) деп жинау, құрастыру жұмыстары жүргізілмей біртұтас материалдан жасалған бұйымдарды айтады. Мысалы, тісті дөңгелектер, білік, винт, гайка, бір қалыпта құйылған тұрықтар (корпус) т.б.

Жинақ бірлігі немесе құрастыру бірлігі (сборочная единица). Құрастырып жинау арқылы (бұрандамен қосу, дәнекерлеу, тығыздап қондыру ж.т.б.) дайындалған бұйымдар.

Торап (узел) біртекті бұйымдардың арнаулы белгілі бір қызметін атқаратын жинақ бірлігі. Мысалы, автомобильдің беріліс қорабы, ол сол текті автомобильдер үшін, олардың жылдамдығын өзгерту қызметін атқарады. Ал егер тораптар өздерінше басқа бөлшектермен байланыспай жеке белгілі қызмет атқара алса, олар­ды агрегат деп атайды.

Машина - деп механикалық қозғалысты тудырып күш-қуатты түр­лендіруге, материалдар мен ақпараттарды өңдеуге және адамзаттың оймен немесе қолмен істейтін жұмыстарын жеңілдетуге арналған жабдықтарды (устройства) атайды.

Тетік - (механизм) қозғалыстың бір түрін екінші бір түріне айналдыруға қолданылатын бөлшектер жүйесін (система) айтады. Олар атқарушы, басқарушы, бақылап және реттеуші, беріліс тетіктері және тасымалдаушы болып жіктеледі. Тетік звеносы біртұтас құрастырылған бір немесе бірнеше бөлшектер жиыны. Мысалы, тісті дөңгелек, білік т.á.

Кинематикалық жұп - бір-біріне жанасып өзара салыстырмалы қозғалыста бола алатын екі қатты дененің сыбайластығын атайды.

Кинематикалық тізбек - бірімен - бірі кинематикалық жұптар құрып байланысқан звенолар жүйесі.

Жетек (привод) - машина мен тетіктерге қозғалыс беретін қуат көзі, беріліс тетіктері мен басқарушы аспаптардан құралған тұрғы.

Машиналар және механизмдерге қойылатын негізгі талаптар.

Кез келген машинаның жеке бөлшектері мен тораптары, сонымен қатар машинаны тұтас алғанда мына талаптарды қанағаттандыру міндетті:

- жұмысқа қабілеттіліктігі;

- сенімділіктігі;

- технологиялықтығы;

- тиімділіктігі;

- эргономикалықтығы.

Жұмысқа қабілеттілік –

Сенімділік –

Технологиялықтық –

Тиімділік-

Эргономикалықтық –

Жоғарыда түсіндірілген талаптардың жиынтығын оптимальды қанағаттандыру, конструктордың квалификациясын, сонымен бірге жалпы жобалаудың деңгейін анықтайды.

Модель жасау (модельдеу).

Түсіндірілген талаптарды тәжірибеде орындау үшін нақтылы бөлшектерден олардың моделіне өту қажет. Сонымен қатар бөлшектердің сипаттамаларын анықтау дәлділігі, оның моделінің сайма-сайлығына тәуелді.

Бөлшектердің сенімділік беріктігін анықтау үшін, материалдың, пішіннің, жүктеменің (күштердің) және қираудың қосымша модельдерінен пайдаланылады (2.1-сурет).

Материал моделі. Сенімділік беріктігін есептеуде бөлшектердің материалдары изотропты қасиетке ие болатын біртекті тұтас орта деп саналады, бұл денені үздіксіз орта деп қарастыруға және математикалық талдау әдістерін қолдануға мүмкіндік береді.

Материалдың біртекті тұтастығы деп оның қасиеттерінің бөліп алынған көлемінің өлшемдеріне тәуелсіздігі түсініледі. Мұндай сұлбаға келтіру көлем ішінде материалдардың қасиеттерін орташалауға негізделген және көптеген тәжірибелік зерттеулермен дәлелденген.

Изотропты материалдар – бұл материалдың ішкі барлық бағыт-тарында механикалық қасиеттері (сипаттамалары) бірдей болатын материалдар. Конструкция материалдары есебінде анизотропты мате-риалдар да пайдаланылады. Анизотропты материалдар – бұл әртүрлі бағыттарда механикалық қасиеттері бірдей емес материалдар.

Материалдың есептеу моделі конструкциялық (құрылымдық) материал-дарға тән мынадай: яғни серпімді, пластикалық және сырғымалыфизикалық қасиеттерге ие.

Серпімді деп сыртқы күшті алынғаннан кейін өзінің пішінін қалпына келтіретін дененің (бөлшектің) қасиеті айтылады, яғни денедегі деформация толық жойылады.

Пластикалық деп жүктемеден босатылғаннан кейін деформациясы толық жойылмайтын немесе қалдық қалатын дененің қасиеті айтылады.

Сырғымалы деп сыртқы күш әсерінен өзінің деформациясы уақытына қарай іске асатын дененің қасиеті айтылады.

Пішін (форма) моделі. Әдетте, конструкция элементтерінің геометрия-лық пішіні тым күрделі. (2.2-суреттегі бөлшектер). Сондықтан амалда сенімділік беріктігін бағалау үшін бөлшектердің геометриялық пішініне жеңілдетулер енгізіліп, оларды білеу, пластина, қабықша және массив сұлбасына әкелінеді.

2.2-сурет. Конструкция элементтері (бөлшектері)

Конструкция элементтері (бөлшектері)

2.3-сурет. Конструкция элементтерінің пішін моделі

Білеу деп бір өлшемі (ұзындығы l) басқа екі өлшемімен (көлденең қимасы өлшемдерімен) салыстырғанда айтарлықтай үлкен болатын дене айтылады. Білеудің өсі деп білеудің көлденең барлық қималарының ауырлық центрінен өтетін сызық айтылады.

Созылу (сығылу) деформациясына жұмыс істейтін білеу сырықдеп аталады (2.3,а-сурет). Иілу деформациясына жұмыс істейтін білеу, арқалық деп аталады (2.3,б-сурет).

Пластина деп екі жазықтықпен немесе жазық беттермен шектелген және жұқа қалыңдықтағы дене айтылады. Мысалы, тісті доңғалақ дененісұлбаға келтіруде пайдалануға болады (2.3,в-сурет).

Қабықша (қабыршық) деп екі иілген бетпен шектелген және қисықтық радиусы мен ұзындағымен салыстырғанда қалыңдығы жұқа дене айтылады (2.3,г-сурет).

Массив (кеңістік дене) деп барлық бағытта өлшемдері шамалас дене айтылады (2.3,д-сурет).

Жүктеме моделі. Жеке бөлшекке немесе конструкцияға сыртқы әсерді тұтас алғанда шартты түрде мынадай күш факторларының әсері ретінде көрсетуге болады:

– қадалған күш;

–қадалған момент;

–ұзындығы бойынша таралған күш;

–аудан бойынша таралған күш;

–ұзындығы бойынша таралған момент;

–аудан бойынша таралған момент;

–көлемдік жүктеме;

–массалық жүктеме.

Масалық жүктеме деп материалдың бөлшектеріне әсер ететін күштер айтылады. Мысалы, инерциялық, ауырлық күші және т.с.

Жүктемелерді уақытқа байланысты сипатының өзгеруі бойынша статикалыққа және айнымалыға (циклдік) бөледі. Статикалықдеп нөлден өзінің номиналдық шамасына жай өсетін және бөлшектің жұмыс істеу үдерісінде тұрақты болып қалатын жүктеме саналады (2.4,а-сурет). Айнымалы деп уақытқа байланысты периодтық (циклдік) өзгеретін жүктеме айтылады (2.4,б-сурет). Айнымалы жүктеме үздіксіз және үздікті (кездейсоқ) болады. Үздіксіз өзгеретін жүктеме периодты өзгеру заңымен сипатталады, ал үздікті жүктеме кездейсоқ функцияларымен жазылады.

2.4-сурет. Жүктеме моделі: а – статикалық; б – циклдік

Жүктемелер аз циклді және көп циклдіге ажыратылады. Егер жүкте-мелердің циклдар саны 10⁴...10⁵ аспаса – аз циклді, ал асса, көп циклді болады.

Қирау моделі. Қирау моделі бұл қирау моментінде (уақытында) конс-трукция элементтерінің жұмыс істеу қабілетінің параметрлерін беріктікті қамтамасыз ететін параметрлермен байланыстыратын теңдеулер (шарттар). Жүктелу шартына байланысты қирау моделі статикалық, аз циклді және қажу (көп циклді) болып бөлінеді.