Навчально-методичний посібник. Суми icon

Навчально-методичний посібник. Суми


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Методические рекомендации для выполнения контрольных работ...
Навчально-методичний комплекс з дисципліни «Економіка І організація виробництва ефіроолійних...
Дипломатичне представництво: організація І форми работи: навчальний посібник...
2 Законодательная база документооборота 20...
Заступник директора з навчально-виховної роботи...
Заступник директора з навчально-виховної роботи...
В. Б. Юскаєв методичні вказівки...
Перелік публі кацій кафедри системної інженерії за 2008 рік...
Список н аукових та навчально-методичних праць...
Список н аукових та навчально-методичних праць...
Андрущенко Е. В., Красовская Е. А. Клиническая фармакология в терапевтической практике...
Список наукових та навчально-методичних праць доктора технічних наук зі спеціальності...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
скачать
Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет


Пчелинцев В. А., Раб В. Н.


Повреждаемость основных

деталей машиН


Рекомендовано ученым советом

Сумского государственного университета

в качестве учебно-методического пособия


Сумы

Изд-во СумГУ

2008


УДК 620.18/19(075.8)

П 92


Рекомендовано до друку вченою радою

інженерного факультету

Сумського державного університету

(протокол № 3 від 19.09. 2007 р.)


Рецензенти:

канд. техн. наук, проф. І.Б.Карінцев

(Сумський державний університет)

канд. техн. наук, доц. О.І. Акілов

(Сумський державний університет)


Пчелінцев В.О., Раб В.М.

П 92 Пошкоджуваність основних деталей машин:

Навчально-методичний посібник. –Суми:

Вид-во СумДУ, 2008. -137 с. Російською мовою.

Посібник містить відомості про основні види руйнування деталей машин і механізмів, які спричиняють відмову у роботі технологічного обладнання, що завдає збитки підприємствам. Наведені схеми руйнування деталей машин. Описані вимоги до матеріалу деталей машин для забезпечення їх надійної роботи в період експлуатації. У посібнику подані методичні рекомендації і приклад виконання курсової роботи «Дослідження причин руйнування деталей машин – колінчастого валу».

Для студентів-матеріалознавців, що вивчають дисципліни «Механічні властивості та конструкційна міцність металів», «Методи структурного аналізу матеріалів».


УДК 620.18/19(075.8)

© В.О.Пчелінцев, В.М.Раб, 2008

© Вид-во СумДУ, 2008

Содержание


С.

Введение…………………………………………...............…5

1 Основные сведения о машинах и механизмах...................7


2 Условия работы деталей машин……………................…18

3 Червячная передача………….…………………...............24

3.1 Общая характеристика, условия работы и область

применения….........................………………………….24

3.2 Возможные причины отказа.............…………………..29

3.3 Методы повышения работоспособности..............…....33

4 Валы вращения….………….………………….................36

4.1 Общая характеристика, условия работы и область

применения………..........................……………………36

4.2 Возможные причины отказа………...............…………40

4.3 Методы повышения работоспособности…..................45

5 Зубчатая передача……….……………………..................48


5.1 Общая характеристика, условия работы и область

применения……………..........................………………48

5.2 Возможные причины отказа……………...............……52

5.3 Методы повышения работоспособности…...................55

6 Подшипники качения….…………………...............…….57

6.1 Общая характеристика, условия работы и область

применения………...............................……….…..….....57

6.2 Возможные причины отказа…………..............……….62


6.3 Методы повышения работоспособности…..............….65

7 Цепная передача……….……………………….................68

7.1 Общая характеристика, условия работы и область

применения…………..........................………………….68

7.2 Возможные причины отказа…………..............……….71

7.3 Методы повышения работоспособности…...................73


8 Упругие элементы машин.................................................75

8.1 Общая характеристика, ообласть применения и

уусловия эксплуатации упругих элементов..................75

8.2 Возможные причины отказа упругих элементов…......79

8.3 Методы повышения работоспособности.......................89

9 Основные способы повышения усталостной

прочности элементов конструкций.................................90

10 Методические рекомендации к выполнению работы

«Исследование причин отказов деталей машин»…......95
Приложение А. Пример выполнения ОДЗ…...............…102

Список литературы……..………………………................136


Введение

Одним из обязательных требований при конструировании и производстве современного оборудования является увеличение его производительности. Повышение загруженности и напряженности эксплуатации машин не может не сказаться на их надежности, поскольку повышение скоростей относительных перемещений контактирующих деталей, повышенные силовые и температурные нагрузки быстрее исчерпывают первоначальные, созданные на стадии изготовления, рабочие ресурсы. Для отказа машины в целом достаточно потери работоспособности лишь у одной детали.

Интенсификация рабочих режимов и тяжелые эксплуатационные условия создают предпосылки для быстрого выхода из строя отдельных деталей машин. Во многих случаях надежность машин достигается в первую очередь путем обеспечения объемной и поверхностной прочности материалов при действии нагрузок, среды и температуры. Процессы объемного разрушения протекают в результате накопления в объеме материала дефектов его структуры, приводящих к акту макроскопического разрушения. Процессы поверхностного разрушения состоят из большого количества микроскопических актов разрушения, проявляющихся в постепенном уменьшении объема металла – износе. В процессе эксплуатации поверхностный слой детали подвергается наиболее сильному механическому, тепловому, химическому и другим видам воздействия. Потеря деталью работоспособности в большинстве случаев происходит с поверхности в результате изнашивания изделий, эрозии, коррозии, термопластических эффектов и т.д.

Поэтому значительный ресурс повышения работоспособности заключен в материале, из которого изготовляются элементы конструкции. Развитие новых методов поверхностной обработки материалов позволяет получать заданный комплекс характеристик поверхностной прочности. При рассмотрении вопросов о работоспособности и долговечности необходимо принимать во внимание целый спектр технологических, эксплуатационных, конструкционных, экономических, металлофизических и др. факторов.

В предлагаемом пособии приведены основные виды повреждаемости (отказов) в процессе эксплуатации основных элементов машин. Изложенный материал предназначен для самостоятельной работы студентов при изучении дисциплин «Механические свойства и конструкционная прочность», а также при выполнении курсовой работы по дисциплине «Методы структурного анализа».


1 Основные сведения о машинах
^

и механизмах



В современном производстве используются разнообразные механизмы и машины.

Механизм это устройство для передачи или преобразования движения и скорости.

Машиной называется несколько соединенных между собой механизмов, предназначенных для выполнения по­лезной работы, связанной с процессом производства, передачи или преобразования энергии.

Каждый машинный агрегат (несколько устройств со­единенных в одно целое, для производства общей работы) состоит, по сути, из трех частей: машины-двигателя, передаточного механизма и машины-орудия, или рабочей машины. Машина-двигатель и передаточный механизм служат для приведения в движение рабочей машины.

Машины-двигатели служат для преобразования одного вида энергии в другой. Характерными примерами машин-двигателей могут быть: паровая машина и паровая турбина, в которой тепловая энергия пара преобразуется в механическую работу; двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия топлива преобразовывается в механическую; электродвигатель, ветряной двигатель и т.д.

Полученная энергия передается на машину-орудие при помощи передаточного механизма – ременной передачи, зубчатых колес, валов и т. п.

Рабочая машина действует непосредственно на предмет труда. Если внимательно присмотреться, то в ней всегда можно различить, хотя и в измененной форме, те же при­способления, которые используются при ручном труде.

Если рабочая машина снабжена механизмами, выполняю­щими вспомогательные операции без непосредственного участия человека (подвод и отвод рабочих органов, уста­новка обрабатываемых изделий и снятие их, переключе­ние режима работы и др.), то она называется автомати­ческой. Рабочие машины, в которых механизмы и агрегаты размещены в технологической последовательности и автоматически обрабатывают объекты труда, называются ком­байнами.

Примером машины является токарный станок. Он со­стоит из двух основных механизмов, с помощью которых обрабатываемая заготовка получает вращение - главное движение, а резец - перемещение - подачу.

В результате осуществления этих движений из заго­товки режущими инструментами срезается слой металла (припуск). Любая машина, в том числе и токарный станок, состоит из большего или меньшего количества деталей, связанных между собой в узлы. Деталями называются отдельные не­разъемные части и их простейшие соединения в машинах, приборах и различных устройствах.

Требования, предъявляемые к машинам. При проектировании и создании машин учитывают­ся определенные особенности, которые являются характерными для данного типа машин и условий их работы. Например, при проектировании двигателя внутреннего сгорания исходят из заданной мощности, назначения, числа оборо­тов в минуту, вида топлива и ряда других данных, характер­ных только для двигателя внутреннего сгорания и условий, в которых он будет работать.

При проектировании генератора электрической энер­гии исходят из заданной мощности, рабочего напряжения и назначения генератора.

В зависимости от назначения и условий работы к маши­нам одного и того же типа могут предъявляться различные требования. Например, требования, предъявляемые к авто­мобильному двигателю, существенно отличаются от требований, предъявляемых к авиационному двигателю. Основ­ное же назначение генераторов электрической энергии, уста­навливаемых на электростанциях и тепловозах, одинаково и заключается в преобразовании механической энергии в электрическую, но цель их назначения различна: соот­ветственно с этим различны и рабочие характеристики, и габаритные размеры, и конструктивное оформление.

Наряду с этим имеется ряд требований, которые в оди­наковой мере относятся ко всем машинам и механизмам независимо от их назначения, сложности и условий работы. К таким требованиям относятся прежде всего простота устройства, прочность и долговечность, высокая экономич­ность, простота и удобство обслуживания, гарантия без­опасности обслуживающего персонала, невысокая стоимость, красивый внешний вид (дизайн).

^ Механизмы преобразования движения это механизмы, которые преобразуют вращательные и колебатель­ные движения в поступательные и наоборот. К числу наи­более распространенных механизмов преобразования дви­жения относятся кривошипно-шатунный, кулисный, эксцен­триковый и кулачковый механизмы.

Кривошипно-шатунный механизм входит в состав раз­личных поршневых машин: паровых, двигателей внутрен­него сгорания, насосов и др. Он предназначен для преобра­зования возвратно-поступательного движения во враща­тельное и наоборот. Примером первого преобразования может быть механизм паровой машины паровоза.

Примером второго преобразования может быть криво­шипно-шатунный механизм поршневого компрессора. Здесь вращательное движение вала преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня.

Кулисный механизм является видоизменением кривошипно-шатунного и применяется как парораспределитель­ный механизм в паровозах, в поперечно-строгальных стан­ках и т. п. В кулисном механизме, как и в кривошипно-шатунном, равномерное вращательное движение колеса пре­образуется в неравномерное возвратно-поступательное движение рабочего инструмента. Характерной особенностью этого механизма является то, что за один оборот колеса рабочий инструмент делает два хода с различными скоро­стями.

Эксцентриковые механизмы служат для преобразова­ния вращательного движения в возвратно-поступательное.

Главной частью эксцентрикового механизма является эк­сцентрик – круглый диск, жестко насаженный на вал. Геометрическая ось вала не совпадает с центром диска, вследствие чего механизм и получил название эксцентрико­вого.

Обычно эксцентриковые механизмы применяются в случаях, когда ползун должен перемещаться на незначи­тельные расстояния (например, в парораспределительных, смазочных механизмах и т. п.).

Кулачковые механизмы служат для преобразования вращательного движения в поступательное, скорость кото­рого изменяется по определенному, заранее заданному закону. Принцип действия кулачкового механизма анало­гичен принципу действия эксцентрикового механизма, но кулачок может иметь разнообразную форму, зависящую от заданного закона изменения скорости и ускорения стержня. Рабочий ход стержня осуществляется кулачком, а обрат­ный – пружиной. Кулачковые механизмы широко приме­няются в различных машинах как распределительные органы (например, в системе питания и зажигания двига­телей внутреннего сгорания и т. д.).

В каждой машине имеются различные механизмы, кото­рые выполняют те или иные функции. Независимо от боль­шого разнообразия конструктивных форм механизмов их можно подразделять на следующие четыре группы:

а) винтовые механизмы, которые широко применяются в механике. К ним относятся, например, механизмы про­дольных и поперечных подач и задней бабки токарного станка;

б) плоские шарнирные механизмы - кривошипно-шатунные и кулисные, широко применяемые в станко­строении;

в) кулачковые механизмы и зубчатые колеса, приме­няемые в копировальных станках и других машинах;

г) фрикционные, ременные и другие передачи трения, широко применяемые в прессах, грузоподъемных маши­нах и т. п.

Рассматривая любую машину и мысленно разбирая ее на составные час­ти, мы прежде всего встретимся с соединениями узлов и деталей. Соединения деталей разделяются на неразъемные (заклепочные, сварные и т. п.) и разъемные (болтовые, клиновые, шпоночные и т. п.), которые можно разобрать, не разрушая соединяемых деталей. Кроме того, в каждой машине есть детали, служащие для поддержания других деталей, закрепления их в заданном положении и для передачи вращающих моментов. Это так называемые оси, валы, подшипники, подпятники и муфты.

Для передачи вращательного движения и вращающих моментов в машинах имеются узлы, состоящие из несколь­ких деталей. Это передаточные механизмы, или передачи, которые подразделяются на фрикционные, зубчатые, чер­вячные, ременные и цепные.

Для предупреждения самоотвинчивания гаек приме­няют различные приспособления — гаечные замки.

Простейшим замком является вторая гайка, так назы­ваемая контргайка.

Клиновое соединение обычно состоит из стержня, клина и втулки. Для разборки клинового соединения необходимо выбить клин, соединяющий стержень и втулку.

Шпонки служат для жесткого соединения вращающихся или качающихся деталей с валами или осями. На рис. 1 а представлено шпоночное соединение зубчатого колеса с валом при помощи так называемой клиновой шпонки - стального брусочка клинообразной формы. Существует несколько разновидностей шпонок, различающихся между собой по конструкции и принципу действия. При разборке клиновую шпонку выбивают молотком со стороны узкого ее конца при помощи стальной выколотки.

Шлицевые соединения (рис. 1 б) представляют собой многошпоночные соединения. Такие соединения обеспечи­вают точную центральную посадку деталей на вал, что не всегда бывает при шпоночном соединении, и меньше ос­лабляют вал, чем врезные шпонки. Шлицевое соединение может быть подвижным, если детали, насаженные на вал, свободно перемещаются вдоль оси вала, и неподвижным, если детали жестко закреплены на валу.
Рисунок 1 - Шпоночное (а) и шлицевое (б) соединения


Для поддержания вращающихся частей станков применяют оси и валы.

Отличие между осью и валом заключается лишь в харак­тере выполняемой работы. Ось является только поддержи­вающей деталью, а вал, кроме того, передает усилия.

Оси бывают неподвижные, на которых вращаются под­держиваемые детали (например, оси колес), и вращающиеся, на которых поддерживаемые детали жестко закрепляются и ось вращается вместе с ними (например, вагонная ось с жестко закрепленными на ней колесами).

По характеру работы валы разделяются на коренные, передаточные и трансмиссионные. Часть вала, размещен­ная непосредственно на опоре, называется цапфой.

Опоры осей и валов в зависимости от направления действующих сил разделяются на подшипники и подпят­ники. Подшипниками называются опоры, нагруженные поперечными силами, а подпятниками - опоры, нагружен­ные осевыми силами. В зависимости от характера трения рабочих элементов различают опоры трения скольжения и трения качения. Простейший подшипник трения сколь­жения представляет собой утолщение станины, в котором сделано отверстие.

Для сохранения вала материал подшипника подбирают таким, чтобы износ вала был минимальным.

На рисунке 2 а показан так называемый нормальный под­шипник скольжения, который состоит из чугунного кор­пуса 2, крышки 4 и вкладыша, имеющего две половинки 3 и 5. Корпус подшипника прикрепляют болтами 1 к основа­нию, затем укладывают нижнюю половинку вкладыша, на нее - вал и, наконец, крышку с верхней половинкой вкладыша, которую зажимают болтами 7. Для подвода смазки в крышке и в верхней половинке вкладыша сделано сквозное отверстие, а в приливе крышки – небольшой резервуар 6 для смазки.

Подшипники качения имеют преимущества по сравне­нию с подшипниками скольжения, а именно: уменьшаются потери на трение (из физики известно, что коэффициент трения качения значительно меньше коэффициента трения скольжения), расход смазки и расходы, связанные с обслу­живанием подшипников.

На рисунке 2 б представлен наиболее распространенный подшипник трения качения. Между двумя стальными закаленными кольцами 1 и 2 размещены стальные закаленные шарики 3, свободно катящиеся в желобках колец. Для того чтобы во время работы шарики не скатывались в одно место и не касались друг друга, служит сепаратор 4, пред­ставляющий собой обойму из мягкой стали или (реже) из латуни. Основными элементами подшипников качения являются промежуточные тела, по которым перекатывают­ся кольца. В зависимости от формы этих тел подшипники бывают шариковые, роликовые и игольчатые. Подшипники качения в зависимости от количества рядов промежуточных тел подразделяются на однорядные и двухрядные.






б

Рисунок 2. Подшипники: а - скольжения; б - качения


Для соединения валов машин и для передачи вращаю­щего момента служат муфты. В зависимости от назначения и характера работы муфты имеют разнообразные кон­струкции.

Как уже было сказано, энергия от двигателя к рабочей машине подводится при помощи различных передач. Существуют механическая, гидравлическая, пневматическая и другие виды передач. Мы рассмотрим только механиче­ские передачи.

Механические передачи бывают с непосредственным касанием рабочих деталей, закрепленных на валах, - фрикционная, зубчатая, червячная, а также с гибкой связью между рабочими деталями - ременная, канатная и цеп­ная.

Валы, передающие движение, называются ведущими, а валы, воспринимающие движение,- ведомыми.

Основной, важнейшей харак­теристикой каждой механичес­кой передачи является переда­точное число - отношение числа оборотов ведущего вала к числу оборотов ведомого вала:

,

где i – передаточное число;

n1 – число оборотов ведущего вала в минуту;

n2 – число обо­ротов ведомого вала в минуту.

Фрикционная передача осуществляется за счет трения между двумя соприкасающимися гладкими катками. Если ведущий каток с некоторой силой прижать к ведомому и вращать, то последний, вследствие возникновения сил трения, также начнет вращаться и будет передавать движе­ние рабочей машине.

Фрикционные передачи применяются не только при параллельном размещении осей валов, но и при пересе­кающихся осях с коническими катками. Такая передача называется конической.

Существенным недостатком фрикционных передач яв­ляется непостоянство передаточного числа в результате взаимного проскальзывания катков.

В зубчатых передачах усилия от ведущего вала к ведо­мому передаются зубчатыми колесами. Колеса передачи между параллельными валами называются цилиндриче­скими, между пересекающимися - коническими, а колеса для передачи усилия между перекрещивающимися валами - винтовыми. Передавать движение между перекрещивающи­мися валами можно также червячной передачей, которая со­стоит из зубчатого червячного колеса 1) и винта-червяка 2 (рис. 3).

Ременную передачу применяют для передачи движения на значительные расстояния. Осуществляется передача при помощи гибкой бесконечной ленты – ремня, надетого на шкивы. В соответствии с поперечным сечением ремня пере­дачи бывают плоско- и клиноременные. Недостатком этой передачи является невозможность работать с постоянным передаточным числом вследствие проскальзывания между ремнем и шкивами.

Цепная передача служит для той же цели, что и ремен­ная, но при этом виде передачи соблюдается постоянство передаточного числа. На ведущий и ведомый валы наса­живают зубчатые колеса – звездочки, которые связы­ваются между собой бесконечной цепью.

Этот вид передачи применяется в некоторых станках, велосипедах, мотоциклах и др.





Рисунок 3 - Червячная передача: 1- колесо; 2 – винт - червяк


К современным машинам и их деталям предъявляются следующие требования:

- высокие эксплуатационные показатели (производительность, точность, КПД; простота и безопасность обслуживания; возможность автоматизации);

- высокая надежность (надежность – это свойство машины выполнять заданные функции в течение требуемого срока службы без поломок и внеплановых ремонтов);

- технологичность и экономичность. Технологичной является конструкция, которая может быть изготовлена с минимальными затратами труда и средств в условиях данного предприятия. Следовательно, здесь речь может идти о минимальной стоимости изготовления и эксплуатации;

- транспортабельность;

- эстетичность;

- эргономичность;

- экологичность.

Одной из главных составляющих надежности деталей машин является их работоспособность.

Работоспособностью называется состояние изделия (сооружения, машины, прибора, узла, детали и т.д.), при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации (стандартов, технических условий и другой нормативно-технической документации).

Требования, предъявляемые к деталям машин, без выполнения которых невозможна их нормальная работа, называют основными критериями работоспособности (работоспособного состояния).

Согласно вышеуказанному основными критериями работоспособного состояния и расчета деталей машин являются прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость и вибростойкость. Для некоторых деталей машин важной является стойкость против коррозии и старения.

Прочностью называется способность детали сопротивляться внешним воздействиям без поломок и поверхностных повреждений, а также без заметной пластической деформации.

При взаимодействии деталей машин деформацией может быть охвачен весь объем детали по сечению или локальный объем (местная деформация).

Износостойкость – способность материала оказывать сопротивление истиранию поверхности детали.

Теплостойкость – способность изделия работать в определенном диапазоне температур.

Вибростойкость – способность конструкции работать в заданном диапазоне режимов (прежде всего угловой скорости) без недопустимых колебаний.

Следует иметь в виду, что значение того или иного критерия для проектируемой детали машины обусловлено, прежде всего, условиями ее работы. Поэтому для конкретной детали один или несколько критериев являются главными.




оставить комментарий
страница1/10
Дата21.11.2011
Размер1,29 Mb.
ТипНавчально-методичний посібник, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
плохо
  2
хорошо
  1
отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх