20. Новые типы двигателей.

Газотурбинные двигатели. Перспективы широкого использования газотурбинных двигателей на автомобилях и тракторах предопределены комплексом существенных их преи­муществ перед поршневыми. Основные из них— легкий пуск при низких температурах (в течение 1... 1,5 мин, без подогрева при 248 К), меньшак трудоемкость технического обслуживания (на 25...47%), меньшая масса (в 1,8...2,5 раза) и габариты (в 1,4...1,6 раза), простота капитального ремонта и уменьшение на 23...65% его стоимости, многотопливность без существенной переделки систем, меньший в 3...5 раз -выброс токсичных компо­нентов, меньшие вибрации и приемлемый уровень шума, хоро­шая приспособленность к внешним нагрузкам и уравновешен­ность, в 4...5 раз уменьшается количество деталей.

Роторно-поршневые двигатели. Современные роторно-порш-невые двигатели по сравнению с поршневыми имеют большие в 2...3 раза литровую и в З...3,5 раза габаритную мощности, мень­шую в 1,5...2 раза удельную массу, более широкую возможность составления мощностных рядов при 85...90% унифицированных деталей. Для них характерны также отсутствие газораспреде­лительного механизма, хорошая компактность, меньшее по сравнению с поршневыми двигателями на 35...40% число дета­лей, пониженные требования к октановому числу топлива, бо­лее высокое значение коэффициента наполнения,, пологая кри­вая крутящего момента и высокая цикличность работы. Основ­ные недостатки этих двигателей— повышенные расход топлива и токсичность, сложность создания уплотнений между рабочи­ми элементами, ограничение окружной скорости ротора 25...30 м/с

Двигатели с внешним подводом теплоты (двигатели Стер­линга) в последнее время достигли определенной степени совер­шенства благодаря возможности сжигания низкосортных топлив, малой токсичности, низкому уровню шума и вибрации, по­вышенной удельной мощности, а также хорошим характеристикам крутящего момента и высокому значению эффективного КПД (0,36...0,38). Основные недостатки этих двигателей — их сложность, сравнительно большая металлоемкость и высо­кая стоимость усовершенствованных вариантов (в 2 раза выше, чем поршневых двигателей). Имеются трудности с обеспечени­ем эффективного теплообмена и технологии изготовления уплот­нений с точки зрения как материалов, так и конструкции.

Особенность двигателей с внешним подводом теплоты — замкнутый цикл. Рабочее тело в его полостях не заменяется, а только изменяет свой объем за счет подвода и отвода теплоты.

Вопросы к гос.Экзамену по факультету тех.Сервиса, дисциплина «Детали машин и основы конструирования»

1. Критерии работоспособности деталей и узлов машин.

2. Конструкции, работа и расчет клиноременной передачи.

3. Виды повреждений зубьев. Критерии работоспособности, расчетные критерии.

4. Силы, действующие в зацеплении косозубой цилиндрической передачи.

5. Виды повреждений витков и зубьев червячной передачи. Критерии работоспособности, расчетные критерии.

6. Виды повреждений валов и осей. Критерии работоспособности, расчетные критерии. Ориентировочный (предварительный) расчет валов.

7. Материалы, применяемые для подшипников качения (ПК). Основные виды повреждений ПК, критерии работоспособности, расчетные критерии ПК.

8. Расчет ПК по статической и динамической грузоподъемности.

9. Муфты: назначение, классификация. Виды несоосностей валов.

10. Конструкция и расчет втулочной муфты и упругой втулочно-пальцевой муфты.

11. Резьбовые соединения (РС): назначение, классификация, основные параметры, оценка. Сравнение прямоугольной и треугольной резьбы по трению.

12. Расчет элементов резьбы на прочность и износостойкость.

13. Шпоночные соединения: назначение, классификация, оценка. Расчет призматических, сегментных шпонок.

14. Шлицевые (зубчатые) соединения: назначение, область применения, оценка. Прямобочные шлицевые соединения, способы центрирования. Эвольвентные и треугольные шлицевые соединения.

15. Сварные соединения: назначение, область применения, оценка. Основные конструкции сварных швов. Расчет стыковых и угловых швов.

ДЕТАЛИ МАШИН

1. Критерии работоспособности деталей и узлов машин.

Это прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость.

Прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей.

Жесткость характеризуется изменением размеров и формы детали под нагрузкой.

Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения.

Коррозия – процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин может вызвать: понижение прочности материала и появление ползучести, понижение защищающей способности масляных пленок, изменение зазоров в сопряженных деталях.

Виброустойчивость. Вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. В некоторых случаях вибрации снижают качество работы машин.

2. Конструкции, работа и расчет клиноременной передачи.

Конструкция ремня должна обладать достаточной гибкостью и в тоже время иметь значительную продольную и поперечную жесткость. Наибольшее распространение получили ремни с сечением виде трапеции..Критериями работоспособности являются: тяговая способность , определяемая силой трения между ремнем и шкивом, и долговечность ремня. Рассчитывают: кинематические параметры, геометрические, силы и силовые зависимости, напряжение в ремне, скольжение в передаче, потери в передаче, допускаемые полезные напряжения в ремне. В передаче может быть один или несколько ремней. Применение клинового ремня позволило увеличить тяговую способность передачи путем повышения трения.

3. Виды повреждений зубьев. Критерии работоспособности, расчетные критерии.

Виды: поломка зубьев (связанная с напряжением изгиба, поломка от больших перегрузок, усталостная поломка). Повреждение поверхности зубьев (они связаны с контактными напряжениями и трениями: усталостное выкрашивание, абразивный износ, заедание, пластические сдвиги, отслаивание). При передаче крутящего момента действует сила трения и сила трения скольжения. Влияют на работоспособность зуба два основных напряжения: контактные напряжения и напряжение изгиба. Расчетные критерии: расчетная нагрузка, коэффициент концентрации нагрузки коэффициент динамической нагрузки.

4. Силы, действующие в зацеплении косозубой цилиндрической передачи.

В косозубой передаче нормальную силу раскладывают на три составляющие: окружную силу, осевую силуи радиальную силу. Осевые силы дополнительно нагружают опоры валов – это недостаток

5. Виды повреждений витков и зубьев червячной передачи. Критерии работоспособности, расчетные критерии.

Чаще наблюдается износ и заедание. Это связано с большими скоростями скольжения и неблагоприятным направлением скольжения относительно линии контакта. Рассчитывают на прочность по контактным напряжениям, удельную нагрузку.

6. Виды повреждений валов и осей. Критерии работоспособности, расчетные критерии. Ориентировочный (предварительный) расчет валов.

Виды разрушений: Усталостное, статическое ( оно происходит под действием случайных кратковременных перегрузок ). Рассчитывают на прочность, жесткость, и колебания. Для расчета используют следующий порядок: 1) Предварительно оценивают средний диаметр вала из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях. 2) После оценки диаметра вала разрабатывают его конструкцию. 3) Выполняют проверочный расчет выбранной конструкции. При этом диаметр вала является одним из основных параметров.

7.Материалы, применяемые для подшипников качения (ПК). Основные виды повреждений ПК, критерии работоспособности, расчетные критерии ПК.

Все подшипники качения изготавливают из высокопрочных подшипниковых сталей с термической обработкой, обеспечивающей высокую твердость.

Виды повреждений: Усталостное выкрашивание (после длительного времени их использования), Износ ( при недостаточной защите от абразивных частиц пыли, грязи.), Разрушение сепараторов, Раскалывание колец и тел качения ( связано с ударными и вибрационными нагрузками), Остаточные деформации.

Расчет подшипников качения : 1) расчет на статическую грузоподъемность по остаточным деформациям. 2) Расчет на ресурс ( долговечность)

8. Расчет ПК по статической и динамической грузоподъемности.

С выполняют при частоте вращения n≥10 мин. При n от 1 до 10 в расчёт принимают равным 10мин.

Условие подбора: С(потребная)≤С(паспортная)

Паспортная динамическая грузоподъёмность С- это такая постоянная сила, которую подшипник может воспринимать в течение 1 млн. оборотов без появления признаков усталости не менее чем у 90℅ из определённого числа подшипников, подвергающихся испытаниям.

В каталогах указаны значения С с коэффициентом надежности S=0,9.

При малых ресурсах ограничивают Р≤0,5С, иначе возможно неусталостное разрушение.

Под статической грузоподъемностью понимают такую статическую силу, которой соответствует общая остаточная деформация тел качения и колец в наиболее нагруженной точке контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения.

9. Муфты: назначение, классификация. Виды несоосностей валов.

Муфтами в технике называют устройства, которые служат для соединения концов валов, стержней, труб, электрических проводов и т.д.

Муфты:

1. Муфты механического действия(механические):

А)муфты управляемые:

- муфты кулочковые

- муфты фрикционные

Б)муфты самоуправляемые автомотические:

- муфты центробежные

- муфты предохранительные

- муфты свободного хода