Основные критерии работоспособности деталей машин

Критерий – это "мерило значения чего-либо", граница допустимости решения, ограничение целевой функции. Важнейшими критериями работоспособности деталей машин являются прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, вибрационная устойчивость. При конструировании работоспособность деталей обеспечивают выбором материала и расчетом размеров по основному критерию. Выбор критерия обусловлен характером воздействия нагрузки, среды и вызываемым видом отказа. В настоящее время самым распространенным критерием работоспособности является прочность. Прочность – это способность детали сопротивляться разрушению или потере формы под действием приложенных к детали нагрузок. Этому критерию должны удовлетворять все детали и узлы. На основании принципа независимости действия сил любое сложное напряженное состояние можно разложить на простые виды: растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг(кручение), срез – это внутренние напряжения в сечениях деталей. На поверхности соприкосновения (контакта) двух деталей под нагрузкой возникаютповерхностные напряжения. Если размеры площадок контакта одного порядка с другими размерами деталей, то говорят о напряжениях смятия σ см . Если хотя бы один из размеров площадки контакта существенно мал по сравнению с другими размерами, то возникают контактные напряжения. Исследованием контактных напряжений занимался Генрих Герц (Hertz). В его честь эти напряжения обозначают с индексом "Н": σ H, σ Н.

НАГРУЗКА НОМИНАЛЬНАЯ

технологическая нагрузка, указанная в паспорте машины как предельная для предусмотренных условий нормальной эксплуатации

РАСЧЁТНАЯ НАГРУЗКА

наибольшая нагрузка на здание, сооружение или конструкцию, определяемая с учётом возможных отклонений от заданных условий их норм. эксплуатации. Р. н. вычисляют умножением нормативных нагрузок на соответствующие коэфф. надёжности по нагрузкам, зависящие от вида нагрузки, параметров проектируемого объекта и пр. Нормативные нагрузки и коэффициенты надёжности для расчёта строит. конструкций устанавливаются Строительными нормами и правилами.

Конструкционные материалы — материалы, из которых изготавливаются различные конструкции, детали машин, элементы сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами таких материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.)

Конструкционные материалы можно условно разделить на ряд групп.

По природе материалов:

• металлические

• неметаллические

• композиционные материалы

по технологическому исполнению:

• деформированные

• литые

• спекаемые

• формуемые

• склеиваемые

• свариваемые

Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования

Методы повышения надежности аппаратуры, механизмов, машин подразделяют на три большие группы: 1) методы, применяемые при проектировании; 2) методы, применяемые при изготовлении; 3) методы, применяемые при эксплуатации. Главная цель всех этих методов — уменьшить интенсивность отказов системы. Наиболее эффективными и многочисленными являются методы первой группы (применяемые при проектировании аппаратуры, механизмов, машин). К ним относятся: упрощение конструкции системы; выбор наиболее надежных материалов для деталей (элементов); облегчение электрических, механических, тепловых и

8. ПО КАКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ РАССЧИТЫВАЮТ РЕЗЬБУ

9. ЧТО ТАКОЕ КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА ПРОЧНОСТИ И ОТЧЕГО ОН ЗАВИСИТ

Значения коэффициентов запаса прочности для различных механизмов разрушения различны. При расчёте по допускаемым напряжениям они изменяются, как правило, в диапазоне значений от 1,05 (при обеспечении прочности элементов летательных аппаратов, имеющих краткий жизненный цикл и не предназначенных для транспортировки людей) до 6 (при обеспечении прочности тросов, используемых в конструкциях пассажирскихлифтов). При расчёте по допускаемому числу циклов нагружения могут использоваться существенно большие значения этих коэффициентов. Расчёт наиболее ответственных и энергонасыщенных конструкций машин и аппаратов регламентируется отраслевыми нормами и стандартами. По мере накопления опыта эксплуатации, развития методов исследования физического состояния конструкций и совершенствования методов обеспечения прочности эти нормы и стандарты периодически пересматриваются.

10. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ

Машина должна отличаться целесообразностью, легкостью и компактностью конструкции, экономичностью ее изготовления и эксплуатации, прочностью и долговечностью в работе, надежностью и безопасностью действия, привлекательным внешним видом и удобством пользования.

К конструкциям узлов предъявляются требования легкой их сборки и разборки, легкой замены быстроизнашивающихся частей и т.д.

11. ВИДЫ РАСЧЕТОВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

В инженерной практике встречаются два вида расчёта: проектный и проверочный.  Проектный расчёт – предварительный упрощённый расчет, выполняемый в процессе разработки конструкции детали (машины) в целях определения её размеров и материала.  Проверочный расчёт – уточнённый расчёт известной конструкции выполняемой в целях проверки её прочности или определения норм нагрузки.

12.ЧЕМУ ДОЛЖЕН ОТВЕЧАТЬ ГОТОВЫЙ ПРОЕКТ

13. КАК ПРОИЗВОДИТСЯ РАСЧЕТ РЕЗЬБЫ НА ПРОЧНОСТЬ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В качестве исходных данных задается:  - усилие на шпильке  - диаметр резьбы  - высота гайки  - количество болтов (по умолчанию 1)  - марка стали болта (шпильки) и гайки (класс прочности).

ЦЕЛЬ

Основная цель сервиса проведение предварительных расчетов при задании минимального количества исходных данных. При помощи данного сервиса можно подобрать номинальный размер резьбы и количество болтов для обеспечения прочности резьбового соединения при заданном расчетом усилии.

Расчет проводится по методикам ПНАЭ Г-7-002-86, РД-10-249-98, ГОСТ Р 52857.4-2007, СНиП II-23-81 (СП 16.13330.2011). Результатом

16, КАКИЕ КОНСТРУКЦИИ ШВОВ ПРИМЕНЯЮТСЯ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИ ЗАКЛЕПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ

17. КАК РАССЧИТЫВАЮТ ЗАКЛЕПОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

В отверстия соединяемых деталей вставляют заклепки (см. рис. 2). Под закладную головку 1 устанавливают инструмент-поддержку. Специ­альной клепальной машиной или вручную (ударами молотка, кувалды) вы­ступающий конец заклепки (l₁≈1,5d₃) осаживают обжимкой в замыкающую головку 2. Для стальных заклепок с d₃≤12 мм производят клепку вхо­лодную, то же относится к заклепкам из цветных металлов и сплавов; с d₃≥12 мм с нагревом заклепки до светло-красного каления  (1000—1100 ⁰С). Этот способ обеспечивает более высокое качество заклепочного шва, так как заклепки укорачиваются при остывании и стягивают детали, создавая на стыке их поверхностей большие силы трения, препятствующие относительному сдвигу деталей при действии нагрузки

Диаметры отверстий под заклепки d_ОТВ выбирают по стандарту в зависи­мости от диаметра заклепки. Для холодной клепки можно рекомендовать

d_OTB = d₃ + 0,05d₃,

для горячей клепки

d_OTB = d₃ + 0,ld₃,

где d₃ — диаметр устанавливаемой заклепки.

Клёпку проводят вручную или машинами. При машинной клёпке отверстие заполняется металлом лучше, что благоприятно сказывается на работе заклёпочного соединения. Во избежание химической коррозии в соединениях заклёпки ставят из того же материала, что и соединяемые детали.

 

18. МАТЕРИАЛЫ ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ЗАКЛЕПОК

В качестве склепываемых материалов могут быть уг­леродистые и легированные стали, цветные металлы и их сплавы, неметал­лические материалы, применяемые в общем машиностроении. Заклепки изготовляют из низкоуглеродистых сталей Ст2, СтЗ, Ст2кп, СтЗкп, 10, 15, Юкп, 15кп, легированной стали 12Х18Н9Т, меди МЗ, латуни JT63, алюми­ниевых сплавов АД1, Д18, АМг5 и др. Материал заклёпки должен быть достаточно пластичным.

К материалу заклепки предъявляются требования:

1. Высокая пластичность для облегчения процесса клепки.

2. Одинаковый коэффициент температурного расширения с материалом деталей во избежание дополнительных температурных напряжений в соединении при колебаниях температуры.

3. Однородность с материалом склепываемых деталей для предотвращения появления гальванических токов, сильно разрушающих соединения.

Для стальных деталей применяют только стальные заклепки, для дюралюминиевых – алюминиевые, для медных – медные.

При выборе материала заклепок должно быть такое сочетание материалов, которое бы исключало образование гальванических пар и гальванических токов в соединении.

24. Соединения клеевые. Область применения

Клеевые соединения находят все большее применение в связи с созданием высококачественных синтетических клеев. Наиболее широко применяют клеевые соединения внахлестку, работающие на сдвиг. Соединения встык для обеспечения прочности изготавливают по косому срезу («на ус») или с накладками. При необходимости получить особо прочные соединения, применяю комбинированные соединения: клеевинтовые, клеезаклепочные, клеесварные.

Области применения клеев.

Наиболее крупными потребителями клеевых материалов являются деревообрабатывающая промышленность, строительство, легкая промышленность, машиностроение, авиационная промышленность, судостроение и др.

На долю деревообрабатывающей промышленности приходится почти 75% потребления синтетических клеев, преимущественно карбамидных и фенольных; в малых, но возрастающих количествах используются поливинилацетатные клеи.

В связи с расширением производства и применением синтетических строительных материалов значительно возросло значение клев в строительстве.

Сейчас в этой отрасли выделилась два основных направления в использовании синтетических клеев. Для первого (конструкционное применение) характерно использование высокопрочных клеев, а для второго (крепление отделочных, футеровочных, антикоррозионных, тепло- и звукоизоляционных материалов к строительным конструкциям и технологическому оборудованию) - использование эластичных и высоконаполненных клеев, которые могут соединять неровные толщины, способные воспринимать ударные и вибрационные нагрузки.

В машиностроении широко используются клеевые соединения материалов в разнообразных сочетаниях, успешно работающие при нормальной и повышенных температурах; клеи позволяют повысить прочность конструкций, уменьшить массу изделий и т.д.

В машиностроении применяются клеи, которые эксплуатируются в силовых соединениях при температурах до 250-350°С, а некоторые клеевые композиции могут использоваться в конструкциях, кратковременно подвергающихся воздействию температур до 1000°С и выше.

В станкостроении синтетические клеи находят применение при склеивании пластмассовых накладных направляющих с чугунными основаниями станин, резины с металлом, при склеивании режущих инструментов из твердых сплавов и керамических материалов с металлической оправками и других соединениях, к которым предъявляются требования высокой прочности.

В производстве автомобилей синтетические клеи используются для приклеивания облицовочных, уплотнительных, шумоизоляционных материалов, тормозных накладок, для крепления трафаретов и шаблонов, для изготовления болванок и т.д. Клеи применяются для изготовления кузовов легковых автомобилей из стеклопластиков.

Применяются клеи в устройствах связи, сигнализации и энергоснабжения.

Силовые клеевые соединения металлов применяются в производстве летательных аппаратов, главным образом для соединения обшивки с ребрами жесткости, стрингерами и другими элементами каркаса крыла и в производстве других силовых и в особенности сотовых конструкций.

Комбинированные соединения: клеесварные, клеерезьбовые, клееклепанные - значительно улучшают технические характеристики деталей и механизмов, обеспечивают высокую прочность и, в ряде случаев, герметичность конструкций.