Распечатать страницу
Главная \ База готовых работ \ Готовые работы по техническим дисциплинам \ Механика \ 1210. Лекция Основные требования к конструкции деталей машин

Лекция Основные требования к конструкции деталей машин

« Назад

Код роботи: 1210

Вид роботи: Лекція

Предмет: Механіка

Тема: Основные требования к конструкции деталей машин

Кількість сторінок: 6

Дата виконання: 2016

Мова написання: російська

Ціна: безкоштовно

К деталям машин и механизмов предъявляют следующие основные требования: работоспособности; надежности; технологичности и экономичности.

Работоспособность - состояние деталей, при котором они способны нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно-технической документацией (техническими условиями, стандартами и т. п.).

Надежность изделия - свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам в условиях использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность является общей проблемой для всех отраслей машиностроения и приборостроения. Любая современная машина или прибор, какими бы высокими характеристиками они ни обладали, будут обесценены при ненадежной работе.

Надежность изделия зависит от необходимой наработки, которая может исчисляться в часах работы станка, налета самолета и т. д., в километрах пробега автомобиля, гектарах обработанной земли для сельскохозяйственной машины и т. д.

В области надежности широко используются следующие основные термины - долговечность, ремонтнопригодность, срок службы, гарантийная наработка (см. глоссарий).

Таким образом, надежность зависит от всех этапов создания и эксплуатации изделий. Ошибки проектирования, погрешности в производстве, упаковке, транспортировке и эксплуатации изделия сказываются на его надежности.

Технологичность. Технологичными называют изделия, требующие минимальных затрат средств, времени и труда в производстве, эксплуатации и ремонте.

Конструкции деталей машин должны характеризоваться также высокой преемственностью и высоким уровнем стандартизации и унификации конструкционных элементов, материалов, расчетов и технологий, возможностью «сращивания» систем автоматизированного проектирования и производства и др.

Экономичность. При оценке экономичности учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт.

Экономичность изделий достигается за счет снижения материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости производства, за счет максимального коэффициента полезного действия в эксплуатации при высокой надежности; высокой специализацией производства и т. д.

Выполнение указанных требований обеспечивается при разработке деталей и совершенствования машин в процессе эксплуатации.

Виды повреждений деталей машин

Наблюдения за износом и повреждениями деталей машин в эксплуатации позволяют выделить пять основных видов разрушения материалов деталей, которые имеют свои подвиды:

1) деформация (всей детали или ее элемента, остаточная деформация поверхности детали, контактные усталостные повреждения) и изломы (хрупкий излом, вязкий излом, усталостный излом);

2) механический износ (истирание металлических пар, абразивный износ, питтингование);

3) эрозионно-кавитационные повреждения (жидкостная эрозия, кавитация, газовая эрозия);

4) коррозионные повреждения (атмосферная коррозия, коррозия в электролитах, газовая коррозия);

5) коррозионно-механические повреждения (коррозионная усталость, коррозионное растрескивание, коррозия при трении).

Рассмотрим характерные черты основных разновидностей разрушения материала деталей машин.

Деформация и изломы возникают при чрезмерном увеличении напряжений в материале детали, превосходящих предел текучести или предел прочности. Остаточная деформация приводит к изменению размеров и конфигурации детали либо к аварийному разделению детали на части (излом) с полной утратой работоспособности.

Изломом называют полное разрушение материала детали, приводящее к ее расчленению (при растяжении, сжатии, изгибе, кручении или сложном напряженном состоянии). Изломы разделяют по характеру нагружения (статический, усталостный) и по особенностям строения (хрупкий, вязкий).

Механический износ проявляется в результате взаимодействия трущихся пар. В зависимости от природы трущихся тел и условий их взаимодействия различают износ при истирании металлических пар при трении качения или скольжения и абразивный износ.

Коррозия. Обязательным условием для возникновения коррозии металла является наличие контакта между деталью и коррозионной средой. По характеру коррозионных сред коррозия металлов разделяется на атмосферную, газовую и коррозию в электролитах.

Коррозионно-механические повреждения возникают при одновременном действии коррозии и механических факторов (деформаций, напряжений, истирания). В зависимости от условий механических воздействий различают повреждения металла при коррозионной усталости, коррозионном растрескивании, а также при трении.

Кавитационно-эрозионные повреждения образуются при взаимодействии с жидкостью или газом, которые с большой скоростью омывают металлическую поверхность. Различают газовую эрозию, жидкостную эрозию и кавитацию.

При высоких температурах наблюдается явление ползучести, которое заключается в том, что металл медленно и непрерывно пластически деформируется под действием постоянных нагрузок. Величина напряжения, вызывающего разрушения при повышенной температуре, зависит от длительности приложения нагрузки. Прочность материала при высокой температуре характеризуется длительной прочностью, определяемой напряжением, вызывающим разрушение при данной длительности нагружения и данной температуре.

Примеры нарушения нормальной работоспособности деталей машин приведены в табл. 1.

Таблица 1

Наиболее распространенные повреждения деталей машин

1

2

3

4

Виды разрушения материала

Наименование деталей машин, подвергающихся данному разрушению

Характер повреждения деталей машин

Причины разрушений деталей машин

Остаточная деформация

Поверхности катания бандажей, рельсов, напряженные болты, подшипники скольжения

Изменение геометрической формы детали (удлинение, изгиб, вмятины и т. д.)

Длительное действие контактных, растягивающих или сжимающих напряжений,

повышение температуры металла

Хрупкий излом

Связи и анкерные болты, несущие элементы мостовых ферм и других пространственных конструкций, напряженные болты

Разрушение, сопровождающееся значительной макропластической деформацией. Поверхность излома не имеет кристаллического блеска (матовая), на площадке разрушения имеются сколы, волокнистость

Значительные перегрузки вследствие резкого нарушения нормальных условий эксплуатации

Вязкий излом

Сварные соединения, болты, а также валики и пальцы, имеющие высокую твердость; чугунные отливки

Разрушение при незначительной макропластической деформации (относительное сужение гладких образцов менее 5%). Поверхность излома перпендикулярна и имеет кристаллическое строение.

Наличие значительных ударных нагрузок, дефекты термической обработки, низкое качество материала, наличие концентраторов напряжений (трещин), хладноломкость стали.

Усталостный излом

Валы, оси, шатуны, болты, сварные соединения, подвергающиеся длительному действию многократно повторяющихся нагрузок

Образование трещины или разрушение. Поверхность излома имеет зоны постепенного развития трещины, ускоренного развития излома и зону долома

Пониженная контактная прочность материала, высокие контактные напряжения

Усталостное выкрашивание

Подшипники скольжения, валы, направляющие, цепные передачи.

Постепенное изменение геометрических размеров детали

Длительное трение сопряженных поверхностей

Истирание металлических пар

Зубчатые передачи, подшипники качения, рельсы и бандажи подвижного состава

Возникновение на контактных поверхностях мелких осповидных выщербин, резкое ухудшение качества поверхности, нарушающее нормальную работу деталей

Пониженная прочность материала, длительное действие знакопеременной нагрузки, циклических температурных напряжений, наличие концентраторов напряжений

Абразивный износ

Открытые зубчатые передачи, детали машин, подвергающиеся истиранию минеральными частицами

Постепенное изменение геометрических размеров. На поверхностях трения наблюдаются характерные риски, направление которых соответствует направлению движения абразивных частиц

Специфическое взаимодействие трущихся поверхностей с абразивными частицами

Заедание

Шестерни зубчатых передач, подшипники скольжения

Адгезия и вырывание частиц металла из контактирующих поверхностей

Пониженная вязкость масла и выдавливание масляной пленки при высоких скоростях и больших удельных давлениях, нарушение теплового режима передачи.

Указанная классификация, безусловно, не охватывает всех разновидностей разрушения деталей машин в эксплуатации, поскольку отдельные виды разрушения материала не проявляются в «чистом виде», в результате чего могут возникать промежуточные механизмы повреждений.