CC BY
1НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
НАУКА И МИРОВОЗЗРЕНИЕ
ДЕТАЛИ МАШИН И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ Бегенч Худайбердиев
Преподаватель Международного университета нефти и газа имени Ягшыгелди Какаева, г. Ашхабад Туркменистан
Ысмайыл Агаев
Преподаватель Международного университета нефти и газа имени Ягшыгелди Какаева, г. Ашхабад Туркменистан
Чаргелди Гулсарыев
Преподаватель Международного университета нефти и газа имени Ягшыгелди Какаева, г. Ашхабад Туркменистан
Сердар Гелдимырадов
Студент Международного университета нефти и газа имени Ягшыгелди Какаева, г. Ашхабад Туркменистан
Уровень народного хозяйства в большой степени определяется уровнем развития машиностроения. Современные машины многократно повышают производительность труда человека и прочно вошли в жизнь общества.
Машина состоит из деталей. Детали машин - это составные части машин, каждая из которых изготовлена из однородного материала без применения сборочных операций.
В современных машинах число деталей может составлять сотни тысяч. Совокупность деталей, соединенных между собой сборочными операциями (свинчиванием, сваркой и т.п.) образует изделие, называемое сборочной единицей.
Конструктивно обособленные сборочные единицы, объединенные одним назначением и выполняющие в машине определенную функцию, называют узлами (редуктор, муфта и т.п.).
До 80-х годов XIX века, когда машин было мало, а их расчет носил элементарный характер, все вопросы машиностроения изучались в общем курсе построения машин. С развитием машиностроения возникла потребность выделить вопросы расчета и проектирования деталей общего назначения, встречающихся в подавляющем большинстве машин, в самостоятельный курс «Детали машин и основы конструирования».
В условиях массового и специализированного производства значение курса «Детали машин и основы конструирования» возрастает.
ш
РиС. 1.1. Классификация деталей и узлов машин
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ НАУКИ О ДЕТАЛЯХ МАШИН
Прообразы отдельных деталей машин известны с глубокой древности. К самым первым по времени появления относят рычаг и клин. Применение катка, заменившего трение скольжения трением качения, было известно свыше 4 тыс. лет назад.
В сочинениях древнегреческих философов Платона «Государство» и Аристотеля «Механические проблемы» упоминается о применении в Греции за 3,5 века до н.э. зубчатых колес, кривошипов, катков, полиспастов.
Архимед (287-212 гг. до н.э.) применил для водоподъемной машины винт, известный, по-видимому, ранее.
За период средневекового застоя часть технических достижений была забыта. В период Возрождения появляются новые механизмы и исследования в области деталей машин.
Первым исследователем в области деталей машин эпохи Возрождения считают Леонардо да Винчи (1454-1519 гг.). В его записках описаны винтовые зубчатые колеса с перекрещивающимися осями, зубчатые колеса с вращающимися цевками, подшипники качения, шарнирные цепи.
В 1840 г. Витвортом (1803-1887 гг.) в Англии была разработана система крепежных резьб, положившая начало стандартизации в машиностроении.
В разработке теории и расчета деталей машин большая роль принадлежит отечественным ученым. Действительный член Российской Академии наук Л. Эйлер (1707-1783 гг.) разработал теорию эвольвентного зацепления, получившего широкое применение в современных зубчатых передачах, разработал теорию трения гибкой нити о шкив, составляющую основу расчета ременных передач и ленточных тормозов.
Профессор Петербургского технологического института Н.П. Петров (1836-1920 гг.) является основоположником гидродинамической теории смазки, положенной в основу расчета быстроходных подшипников скольжения, работающих в гидродинамическом режиме.
КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Работоспособность деталей машин характеризуется основными критериями, приведенными на рис. 1.2.
Проектный расчет деталей ведут по одному, наиболее важному критерию, цель расчета -определение размеров детали; проверочные расчеты проводят по ряду критериев в соответствии с условиями работы детали.
Прочность
Прочность - способность детали сопротивляться разрушению под действием приложенной нагрузки. Прочность является основным критерием работоспособности большинства деталей. Размер деталей в этом случае определяется из расчета на прочность по одному из условий прочности в зависимости от вида нагружения: растяжение (сжатие), смятие, срез (сдвиг), изгиб, кручение или сложное напряженное состояние.
Жесткость
Жесткость - это способность детали сопротивляться изменению формы под нагрузкой. Наряду с прочностью жесткость является одним из важнейших критериев работоспособности машин.
Жесткость характеризуется собственными упругими деформациями деталей, вычисляемыми по формулам сопротивления материалов, и контактными деформациями, определяемыми при начальном контакте по линии или в точке по формулам Герца.
Расчет на жесткость позволяет ограничить упругие перемещения деталей под нагрузкой в пределах допустимых значений. Так при больших прогибах валов ухудшается качество зацепления зубчатых колес и условия работы подшипников, снижается точность обработки металлорежущего станка. Нормы жесткости деталей устанавливают на основе практики эксплуатации.
Устойчивость
Устойчивость является из основных одним работоспособности деталей большой длины, работающих на сжатие: винты домкратов, ходовые винты металлорежущих станков, штоки цилиндров, пружины сжатия. Для подобных деталей помимо обеспечения прочности проводят расчет на устойчивость.
Износостойкость
Износостойкость - способность материала деталей оказывать сопротивление изнашиванию. Износостойкость является одним из основных критериев работоспособности деталей, работающих при относительном скольжении. Износ проявляется в постепенном изменении размеров и формы деталей, следствием чего являются:
-увеличение динамических нагрузок в узлах;
- появление шума; - снижение КПД;
- увеличение расхода топлива;
- потеря точности приборов;
- снижение прочности деталей.
Износостойкость существенно повышается при обеспечении жидкостного трения, когда толщина масляного слоя превышает сумму микронеровностей и отклонений формы контактирующих поверхностей. При невозможности обеспечения жидкостного трения требуемый ресурс обеспечивают назначением допускаемых давлений в контакте, установленных практикой.
Теплостойкость
Теплостойкость - способность деталей сохранять работоспособность в течение заданного времени в машинах с большим выделением тепла, вызываемым рабочим процессом машин и трением в их механизмах.
Теплостойкость ограничивает работоспособность машин в результате понижения прочности материала при нагреве, снижения несущей способности масляного слоя в трущихся парах и снижения точности в результате температурных деформаций.
Надежность
Надежность - свойство изделия выполнять в течение заданного времени свои функции, сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели. Надежность изделия обуславливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.
Безотказность - свойство сохранять работоспособное состояние в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.
Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность - приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Сохраняемость - свойство изделия сохранять безотказность, долговечность и ремонтопригодность в течение и после установленного срока хранения и транспортировки.
Виброустойчивость
Виброустойчивость - сопротивление появлению в машинах вредных динамических нагрузок в виде вынужденных колебаний и автоколебаний. Вибрация вызывает дополнительные переменные напряжения, приводящие к усталостному разрушению деталей. В некоторых случаях вибрация снижает качество работы машины: вибрация металлорежущего станка снижает точность обработки и ухудшает качество поверхности обрабатываемых деталей. Особенно опасны резонансные колебания. В связи с повышенными скоростями движения машин опасность вибраций возрастает, поэтому расчеты на колебания приобретают все большее значение.
