3 Дәрістердің қысқаша жазбасы

1-тақырып. Кіріспе. Курс мәні. Прибор жасау мәні. Механикалық схемалардың жалпы қасиеті. (1 сағ.)

Дәріс жоспары

1. Кіріспе. Курс мәні. Прибор жасау мәні.

2. Механикалық схемалардың жалпы қасиеті.

3. Бұйымдардың, түйіндердің, механизмдердің анықтамасы және түрлері.

4. Механизмдер құрылысы.

5. Кинематикалық жұп және еркіндік дәрежесі ұғымы.

6. Кинематикалық жұптың қозғалу дәрежесі.

Негізгі ұғымдар мен анықтамалар. Механизмдер өзара қозғалмайтын және қозғалмалы түрде біріктірілген бұйымдардан тұрады.

Бұйымдар дегеніміз дәнекерлеу, желімдеу, балқыту немесе басқа да тәсілдермен бекітілген монолитті материалдан немесе әр түрлі материалдармен жасалған бірнеше элементтерден жасалған механизмнің ажырамас жеке бөлігі.

Бір-бірімен қозғалмайтындай етіп қосылған бір бұйым немесе бірнеше бұйымдар механизм буындарын құрайды.

Тікелей жанасып орналасқан екі буынның қозғалмалы қосылысы кинематикалық жұп деп аталады.

Кинематикалық жұпты құрғанда жанасатын немесе басқа буынмен жанасып өтетін бір буынның беті, сызығы немесе бір нүктесі кинематикалық жұптың элементі деп аталады.

Кинематикалық тізбелік дегеніміз кинематикалық жұптармен біріктірілген буындар жүйесі.

Кинематикалық жұптар және олардың түрлері. Механизмді оқып үйренер алдында кинематикалық жұп үлгісінің Н еркіндік дәрежесінің санына әсер етуін және жұпты құрайтын буындардың салыстырмалы қозғалысының түрлерін қарастырып алу керек.

S және Н сандары кинематикалық жұптың негізгі құрылымдық сипаттамасы болып табылады. И. И. Артобо­левскийдің жіктеуі бойынша жұптар класы S байланыстар санымен анқталады. В. В. Добровольскийдің жіктеуі бойынша жұптар Н=6—S еркіндік дәрежесінің санымен анықталады.

Элементтердің жанасу сипаттамасы бойынша кинематикалық жұптар екіге бөлінеді: жоғарғы және төменгі.

Тұйықталу тәсілі, яғни элементтердің әрқашан жанасуын қамтамасыз ету бойынша кинематикалық жұптар ашық — геометриялық тұйықталмаған және жабық — геометриялық тұйықталған болып екіге бөлінеді.

Кинематикалық тізбеліктер және олардың түрлері. Кинематикалық тізбелік дегеніміз кинематикалық жұптармен біріктірілген буындар жүйесі.

Схемаларды құру барысында кинематикалық жұптардың және буындардың шартты белгіленулері қолданылады. Кинематикалық жұптарды әріптермен, ал буындарды - цифрлармен белгілеу қабылданған. Қозғалмайтын буын (тірек) кинематикалық жұптың айналасында штрихтеліп көрсетіледі.

Кинематикалық тізбеліктер тұйықталған және тұйықталмаған, қарапйым және күрделі, жазықтықтық және кеңістіктік болып бөлінеді.

Барлық кинематикалық жұп механизм болып табыла бермейді, ал бір немесе бірнеше бастаушы буындардың берілген қозғалысында буынға (тірекке) қарағанда қозғалмайтын, ал қалған барлық жетектегі буындар қандай да бір қозғалыс жасайтын кинематикалық тізбелік механизм болып табылады.

Жетекші буын деп қозғалмалы күш немесе күштер моменті түсетін және қозғалу заңы белгісіз деп саналатын буынды айтады. Механизмдер схемасында бастаушы буын және оның қозғалу бағыты бағыттауышпен көрсетіледі.

Механизмге арналған қажетті қозғалысты жүзеге асыратын жетектегі буын жұмысшы буын деп аталады.

Механизмдердің құрылымдық және кинематикалық механизмдері. Көптеген инженерлік есептерді шешкенде, механизмдерді талдағанда және синтездегенде зерттеу объектісінің бейнесін аса қысқартып (схемаға салып) алатындықтан, олар шартты белгілеулер болып қалады. Механизм құрылысы туралы аса көрнекі ұсынуды оның құрылымдық схемасы береді, ол механизм функциясын анықтайтын құрамдас элементтердің барлық жиынтығын бейнелейді. Схемаларды орындау үшін КДБЖ (ЕСКД) сәйкес буындардың және кинематикалық жұптардың шартты графиктік белгілеулері қолданылады.

Механизмдердің кинематикалық схемалары құрылымдық схемалардан айырмашылығы – буындар мен кинематикалық жұптардың өлшемдері мен өзара орналасуы бастаушы буынның берілген қалпында қатаң масштабпен сызылады.

Механизмдердің қозғалу дәрежесі. Тірек ретінде қабылданған буынға қарағанда механизмнің еркіндік дәрежесінің саны механизмнің қозғалу дәрежесі деп аталады. Механизмдерде IV және V кластағы кинематикалық жұптар жататын жазық кинематикалық тізбеліктер аса кеңінен қолданылады, ал басқа кластағы жұптар жазық тізбеліктерге кіре алады, бірақ бұл жағдайда олардың әрқайсысы үш еркіндік дәрежесін жоғалтады және IV немесе V кластағы жұптар сияқты жұмыс атқарады.

Жазық механизмнің қозғалу дәрежесі П.Л.Чебышевтің құрылымдық формуласы бойынша анықталады, бұл формулада W механизмнің еркіндік дәрежесінің санын қозғалмалы п буындар санымен және V және IV кластағы — р₅ және р₄ кинематикалық жұптар санымен байланыстырады,

W = 3n - 2р₅ - р₄ (1.1)

W саны механизмде қанша бастаушы буын бар екендігін көрсетеді. Бір бастаушы буыны бар жазық механизмдер аса кеңінен, ал екі бастаушы буынды механизмдер сирегірек қолданылады.

Механизмдердің кинематикалық сипаттамалары. Механизм типін таңдау негізінен бастаушы және жұмысшы буындары қозғалысының берілген сипаттамаларымен анықталады.

Буын қозғалысы мыналармен сипатталады: 1) қозғалыс түрімен: айналмалы, келіп түсетін, жазық параллельді және күрделі кеңістікті; 2) берілген нүктеде буынның айналу бұрышының ең үлкен шамасымен _max немесе сызықты орын ауыстырудың ең үлкен шамасымен S_max; 3) буынның бұрыштық орын ауыстырумен , рад, жылдамдығымен , рад/с, үдеуімен , рад/с²; 4) буын нүктелерінің сызықты орын ауыстыруларымен S, м, жылдамдықтарымен v, м/с, үдеулерімен а, м/с² .

Механизм қозғалысы бастаушы және жетектегі буындар қозғалысының түрлерімен және заңдарымен, сонымен қатар берілістік қатынастармен сипаттталады.

Қазіргі заманғы аспаптарда әр түрлі механизмдер қолданылады, сондықтан да оларды жүйелі түрде оқып білу үшін нақты түрлерді ұстанған дұрыс.

Механизмдердің практикалық тұрғыдан ыңғайлы, ғылыми тұрғыдан негізі бар және әдістемелік тұрғыдан рационалды түрін таңдап алу аса күрделі және әлі де болса толық шешілмеген міндет болып табылады.

Л. В. Ассур, И. И. Артоболевский, В. В. Добровольский және тағы басқалары әзірлеген құрылымдық белгілерге негізделген механизм түрлері механизмдердің теориялық зерттеулерін жүйелендіру үшін және оларды жобалау үшін аса маңызды болып табылады.

Функциялық қызметі бойынша механизмдерді жіктеу әдетте механизмдердің сызбалар және схемалар жиынтығы түрінде дайындалады. Ол жобалау практикасында қолданылады, бірақ механизмдерді жүйелеп оқу үшін қолайсыз. Бұл түрі барлық механизмдер үшін ортақ болып табылмайды, бірақ механизмдерді приборлардың нақты түрлеріне немесе машиналарды қандай да бір функцияларды орындау үшін қолданылатын механизмдердің аса ұсақ топтарына бөлу үшін ыңғайлы болып табылады.

¦сынылатын әдебиеттер:

1. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем. – М.: Высш. шк., 1991.

2. Ю.Д. Первицкий. Расчет и конструирование точных механизмов. – Л.:Машиностроение, 1976.

3. Милосердин Ю.В., Лакин Ю.Г. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок. – М.: Машиностроение, 1978, 320с.

СДЖ арналған бақылау тапсырмалары

1. Механизмге, буынға, кинематикалық жұпқа, кинематикалық тізбелікке анықтама беріңіз.

2. Негізгі жазық кинематикалық жұптарды атаңыз, жұптарды: төменгі және жоғарғы, тұйық және ашық кластарға бөлу себебін түсіндіріңіз.

3. Чебышев формуласын келтіріңіз және оған жататын шама мәндерін түсіндіріңіз.

4. Пассивті байланыстар және «артық» еркіндік дәрежесі.

5. Алмастырушы механизмдер.

6. Дәріс тақырыбы бойынша әр түрлі 10 тестілік тапсырма құрыңыз.

2-тақырып. Механизмдер кинематикасы. (1 сағ.)

Дәріс жоспары

1. Аналитикалық кинематика.

2. Аналитикалық зерттеулерді практикалық қолдану.

3. Графо-аналитикалық кинематика. Жылдамдықтар жоспары. ‡деулер жоспары.

Кинематикалық зерттеулер мақсаты әсер ететін күштерге тәуелсіз механизм буындарының қозғалысын оқып үйрені болып табылады. Сонымен қатар, мына қаталер қабылданады: буындар аса қатты және кинематикалық жұптарда саңылаулар болмайды.

Механизмді кинематикалық зерттеулер кезінде келесі негізгі тапсырмалар шешіледі: а) механизм буындарының орналасуын анықтау және буындардың жеке нүктесінің траекториясын құру; б) механизм нүктелерінің сызықты жылдамдықтарын және буындардың бұрыштық жылдамдықтарын табу; в) механизм нүктелерінің сызықты үдеулерін және буындардың сызықты үдеулерін анықтау; г) берілістік қатынастарды анықтау.

Механизмнің кинематикалық зерттеулер есебін шешу үшін қажет бастапқы берілгендер: механизмнің кинематикалық схемасы, барлық буындардың өлшемдері және бастаушы буыннның қозғалу заңы болып табылады.

Кинематикалық талдауды және механизмдерді синтездеуді бөліп қарастырады. Бастаушы буын қозғалысы бойынша талдау кезінде жетектегі буындардың бұрыштық немесе сызықтық орын ауыстыруларын, буындар нүктесінің сызықты орын ауыстыруын, жылдамдығын және үдеуін, сонымен бірге механизмнің берілістік қатынастарын анықтайды. Мұндай зерттеулер нәтижелерін механизмнің алынған қасиеттерін берілген қасиеттерімен салыстыру үшін, сонымен қатар болашақта динамикалық және дәл есептеулер үшін қолданады.

Синтездеу (жаңа механизмдерді жобалау) кезінде берілген кинематикалық шарттар (параметрлер) бойынша схеманы таңдап алады және механизм буындарының негізгі өлшемдерін анықтайды.

Кинематикалық талдау әдістері:

• аналитикалық;

• графо-аналитикалық;

• тәжірибелік;

• жинақталған.

Алғашқы екі тәсіл аса кеңінен қолданылады.

Кинематиканы зерттеудің аналитикалық әдісі аса дәл және универсалды.

Графо-аналитикалық әдістер дәлдігі аналитикалыққа қарағанда төмен, бірақ буын қозғалысының негізгі параметрлерінің өзгеруін жоспар, график және диаграмма түрінде ұсыну мүмкіндігін береді.

Тәжірибелік әдіс нақты параметрлерді есептік параметрлермен салыстыру үшін қолданылады.

¦Ұсынылатын әдебиеттер:

1. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем. – М.: Высш. шк., 1991.

2. Ю.Д. Первицкий. Расчет и конструирование точных механизмов. – Л.:Машиностроение, 1976.

3. Милосердин Ю.В., Лакин Ю.Г. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок. – М.: Машиностроение, 1978, 320с.

СДЖ арналған бақылау тапсырмалары

1. Теориялық механиканың негізгі заңдары.

2. Жоспардың векторлық әдісі.

3. Дәріс тақырыбы бойынша әр түрлі 10 тестілік тапсырма құрыңыз.

3-тақырып. Механизмдер динамикасы. (1 сағ.)

Дәріс жоспары

1. Сыртқы күштердің түрлері.

2. Есептік динамикалық модель.

3. Механизм қозғалысының дифференциалдық теңдеуі.

4. Күштерді, массаларды және инерция моменттерін келтіру.

5. Берілген күш әсерінен механизмнің қозғалуы.

6. Пайдалы әсер коэффициенті.

Кез келген механизм буынының қозғалуы табиғаты бойынша әр түрлі болатын күштердің әсерінен болады. Күштер мен қозғалу параметрлері (орын ауыстырулар, жылдамдықтар және үдеулер) арасындағы жалпы тәуелділіктерді орнату динамикалық есептеулердің басты мақсатын құрайды.

Бұл тәуелділіктер – соңғы немесе дифференциалдық түрде берілетін динамика теңдеулері.

Динамикалық талдау есебі — буынның күштері және күш моменттері, массасы және инерция моменттері белгілі болған жағдайда буын қозғалысының заңдарын табу, кинематикалық сипаттамалар алдындағы кинематикалық талдау нәтижесінен анықталған деп саналады. Кері есеп —динамикалық синтез; мұнда инерциялық параметрлерді, күштік әсерлерді және кинематикалық сипаттамаларды таңдай отырып, жұмысшы буындардың берілген қозғалысын қамтамасыз ету талап етіледі.

Бұл есептерді механизм буындарына әсер ететін күштерді анықтағанда, ЭЕМ, автоматика жүйесінің двигателінің қуатын есептегенде, механизм буындарының қозғалыс жылдамдығын реттегенде, жылдам жұмыс жасауды есептегенде шешеді.

Динамика есептерін шешу әдістері аналитикалық, графо-аналитикалық және тәжірибелік (модельдерді немесе натуралық образдарды зерттеу) болуы мүмкін және жүйені энергетикалық талдауға, Даламбер қағидасын немесе Лагранж теңдеуін қолдануға, әр түрлі, соның ішінде ықтималдық жуықтау ұқсастығын зерттеуге негізделеді.

Буындар деформациясын және саңылаулардың кинематикалық жұптарға әсер етуін елемей, бір еркіндік дәрежесі бар машиналар үшін бастаушы буын қозғалысының заңын іздейді (мысалы, электродвигательдің роторы), ал жетектегі буындар қозғалысының заңын белгілі орналасу функциясы және берілістік функция бойынша кинематикалық тұрғыдан анықтайды. Мұндай жүйенің динамикалық есептік моделі бір буыннан тұрады («келтіру буыны»), ол шартты түрде айнымалы массаға («келтірілген массаға») ие деп және есептік шартты күш («келтірілген күш») әсерінен қозғалады деп саналады. Келтірілген масса — механизмнің жалпыланған инерциялық сипаттамасы; келтірілген күш буынға нақты әсер ететін күштерді және күштер моментін алмастырады. Осылай қойылған динамикалық есеп екінші реттік Лагранж теңдеуінің көмегімен шешіледі. Сол теңдеулер бірнеше еркіндік дәрежесінде де қолданылады.

Буынға әсер ететін күштерді анықтау, механизмнің берілген қозғалысын қамтамасыз ету үшін де, буынды беріктікке, қаттылыққа және тозуға төзімділікке есептеу үшін де аса маңызды практикалық мәнге ие.

Механизм буындарына әсер ете алатын барлық күштерді және күштер моментін келесі топтарға бөлген ыңғайлы:

- Механизмдердің бастаушы буынына түсетін және берілген қозғалысты беретін Р_Д қозғаушы күштер және М_Д күштер моменті. Оларға электродвигательде тарайтын айналмалы момент, пневмодвигатель поршеніне түсетін ауа қысымы және т.с.с. жатады. өлшеуіш приборлардағы қозғаушы күштер — олар сезгіш элементтерге қоршаған ортада әсер ететін күштер; бұл жағдайда қозғаушы күштердің өзгеру заңы өлшенетін параметрлермен анықталады.

- жетектегі буындарға түсетін Р_ПС күштері және пайдалы немесе жұмысшы кедергілердің М_ПС күштер моменті. Бұл кедергілерді жеңу үшін арналған механизмдер бар. Пайдалы кедергілерге мысалы, насос поршеніне түсетін газ немес сұйық қысымы, ақпарат тасушының орын ауыстыруына кедергі жасайтын күштер жатады.

- Қозғалушы энергияның өндірілімейтін шығынан беретін зиянды кедергілер. Олар Р_ВС үйкеліс күші және кинематикалық жұптағы М_ВС үйкеліс күші.

- Буындар массасының центріне түсетін G ауырлық күші. Бұл күштер массалар центрінің жылдамдығының бағытына байланысты қозғалысқа әсер етуі де және кедергі жасауы да мүмкін. Механизмнің бір циклдік қозғалысындағы ауырлық күшінің жұмысы нөлге тең, сондықтан динамиканың кейбір есептерін шешкен кезде ол ескерілмейді.

- Модулі немесе бағыты бойынша жылдамдықты өзгерткенде туындайтын Р_И күштері және буын инерциясының М_И күштер моменті. Аса үлкен үдеуі бар қозғалыста кинематикалық жұптағы буындар қысымы және инерциялық жүктемеден туындайтын кернеу басқа күштердің әсерінен қысымнан, кернеуден және күштен анағұрлым асып кетуі мүмкін.

Кинематикалық жұптағы буындардың күштік өзара әсері жұп элементіндегі қысымда байқалады. Бұл қысымдарды анықтаудың үйкеліс күшін есептеу үшін, талап етілетін тозуға төзімділікті және беріктікті алу үшін аса маңызы зор.

Ұсынылатын әдебиеттер

1. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем. – М.: Высш. шк., 1991.

2. Ю.Д. Первицкий. Расчет и конструирование точных механизмов. – Л.:Машиностроение, 1976.

3. Милосердин Ю.В., Лакин Ю.Г. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок. – М.: Машиностроение, 1978, 320с.

СДЖ арналған бақылау тапсырмалары

1. Келтірілген күштерді есептеудің графо-аналитикалық әдістері.

2. Кинематикалық жұптағы үйкеліс.

3. ПӘК есептеу.

4. өздігінен тоқтау.

5. Инерциялық жүктеулер және буындарды теңестіру.

6. Вибрация және вибрациядан қорғау.

7. Дәріс тақырыбы бойынша әр түрлі 10 тестілік тапсырма құрыңыз.

4-тақырып.. Механизмдердің жылдамдығын реттеу. (1 сағ.)

Дәріс жоспары

1. Қозғалыстың бір қалыпсыздық коэффициенті.

2. Жылдамдықты реттеу.

3. Жылдамдықты реттегіштер.

4. Айналмалы массалардың тепе-теңдігі.

Көптеген механизмдер үшін уақыт бойынша аса ұзақ болатын жұмысшы органы берілген функцияларды орындайтын тағайындалған қозғалыс болып табылады. Бірақ та бұл уақытта да кірістік буын қозғалысының бір мезеттік жылдамдығының тұрақтылығын орнату қиынға соғады, себебі механизм құрылысы немесе оның жұмыс істеуімен байланысты болатын көптеген себептер қозғалыстың әрбір циклінде  бұрыштық жылдамдығының үзіліссіз өзгеруіне (тербелісіне) алып келеді. Жылдамдықтың мұндай тербелістері механикалық жүйе қызметінің берілген іс-тәртібін бұзады және буындардың теңселісін тудырады, тозады, дәлдік төмендейді және тағы басқа зиянды құбылыстар туындайды.

Механизмдердегі қозғалыс жылдамдығын реттеудің басты міндеті оның тұрақтануы немесе мүмкін болатын (берілген) шектерде тербелістерді шектеу болып табылады.

Қозғалыстың бірқалыпсыздығының сандық көрсеткіші бірқалыпсыздық коэффициенті болып табылады

мұндағы _a – қарастырылатын буынның бұрыштық жылдамдық тербелісінің амплитудасы;

— оның тағайындылған қозғалысының орташа жылдамдығы.

Кірістік буынның бұрыштық жылдамдығының тербелісі периодты, периодты емесе және кездейсоқ болуы мүмкін. Периодты деп бұрыштық жылдамдық мәні тең аралықтағы уақыт бойынша (әдетте буынның айналу жиілігіне еселі) қайталанатын тербелістерді айтады. Жылдамдықтың периодтық тербелісі инерцияның келтірілген моменттері мен күштері – кірістік буынның бұрылу бұрышының периодтық функциясы болатын механизмдерде байқалады. Бұрыштық жылдамдықтың периодты емес және кездейсоқ тербелістері сәйкесінше қозғалыстағы энергия ағысының және кедергі күшінің өзгерістерінен туындайды.

Жылдамдықтың периодты тербелісіндегі бірқалыпсыздық коэффициентін [] механизмнің жылдам жүретін біліктерінің біріне маховик (механизмнің жүрісін реттейтін үлкен ауыр дөңгелек) деп аталатын инерциялық дөңгелекті орнату жолымен алуға болады. Жылдамдықтың периодты емес және кездейсоқ тербелістерін реттеу үшін жылдамдықты реттегіштер қолданылады.

Жылдамдықты автоматты реттегіштер схемасы 1-суретте берілген.

1-сурет

Реттегіштің негізгі бөлігі — реттелетін механизмнің буын жылдамдығының өзгерісіне орай әрекет жасайтын сезгіш элемент немесе датчик (механизмнің дұрыс істеп тұрғанын тексеретін прибор). Датчиктің с₁ сигналы жылдамдықтың таңдалған деңгейіне сәйкес келетін с₂ сигналымен салыстырылады және (с₁ - с₂) сәйкес келмеушілігі бар болса, онда реттегіш жүйеде қозғалыстағы энергия ағысына немесе кедергі күшіне әсер ететін реттегіштің жұмысшы органы (ЖО) іске қосылады. Бірінші түрге тахогенераторлы электроконтактілі және жіберуші реттегіштер жатады. Соңғы түрі негізінен сағаттық типтегі механизмдерде қолданылады. Екінші түрі тежегіш реттегіштер қажет болған жағдайда кедергі күшін арттырады және жылдамдықтың артып кетуіне жол бермейді.

Ұсынылатын әдебиеттер

1. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем. – М.: Высш. шк., 1991.

2. Ю.Д. Первицкий. Расчет и конструирование точных механизмов. – Л.:Машиностроение, 1976.

3. Милосердин Ю.В., Лакин Ю.Г. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок. – М.: Машиностроение, 1978, 320с.

СДЖ арналған бақылау тапсырмалары

1. Маховиктер. Маховиктерді қолдану.

2. Электроконтактілі реттегіштер.

3. Тежегіш реттегіштер.

4. Дәріс тақырыбы бойынша әр түрлі 10 тестілік тапсырма құрыңыз.

5-тақырып. Конструкциялық материалдардың механикалық қасиеттері. (1 сағ.)

Дәріс жоспары.

1. Деформация және кернеу.

2. Деформация түрлері.

3. Материалдардың механикалық қасиеттері.

4. Созылу және сығылу деформациясы.

5. Қаттылық анықтамасы.

6. Гук заңы

Механикалық жүйелерді жобалау, зерттеу және қолдану кезінде буын (бұйым) материалының деформациясы ескерілмей шешілетін есептер қатары (мысалы, кинематикада) туындайды. Бұл жағдайда механикалық жүйе моделінде буындар ретінде өте қатты денелерді пайдаланған дұрыс.

Дегенмен де, нақты бір жағдайларда механизмдерде деформация механизм жұмысының дәлдігін бұзуы мүмкін және бұйымдардың сынып қалуына соқтыру мүмкін. Мұндай қателіктерді болдырмау үшін және бұйымдар материалын дұрыс таңдап алу үшін механикалық жүйе моделі деформациялану қасиетін ескере отырып құрылу керек. Мұндай модель деформацияланатын қата дене механикасында оқытылады.

Есептеудің жалпы теориясын құру барысында материалдардың кедергісінде қателіктер (гипотезалар) қатары қабылданады, олардың көмегімен нақты денелерге аса дәл қасиеттер беріледі. Мысалы, дене серпімді қаситке ие деп, ал ол жасалған материал – біртекті, тегіс (бос кеңістігі жоқ) және изотропты деп саналады. Біртекті деп, материалы кез келген нүктеде бірдей қасиетке ие болатын денені айту қабылданған. Изотроптылық – дегеніміз дененің берліген нүктесі арқылы өтетін барлық бағыттарда материал қасиетінің бірыңғайлылығы. Кейбір материалдар изотропты қасиетке ие болмайды (мысалы, ағаш, текстолит), сондықтан да оларды анизотропты деп атайды.

Материалдардың механикалық сипаттамалары деформацияға беріктікті және кедергілікті бағалау үшін қажет.

Дененің деформациясы дегеніміз сыртқы әсерден, әсіресе сыртқы күштер әсерінен дененің бастапқы өлшемінің және формасының өзгеруі.

Бұйымның беріктігі дегеніміз ешбір бұзылусыз қандай да бір жүктемелерге төзе алу қасиеті. Қаттылық қасиеті бұйымдардың деформацияға кедергі жасай алу қасиетін береді.

Жүктеудің әр түрлі тәсілдерінде дененің (бұйымның, конструкция элементінің) деформациясының келесі түрлерін бөліп көрсетуге болады: осьтік созылу; осьтік сығылу деформациясы созылуға ұқсас, бірақ бағыттары қарама-қарсы; жылжу; бұралу; иілу.

Атап өтілген деформация түрлері қарапайым деп аталады. Дегенмен де, механикалық жүйенің көптеген бұйымдары әр түрлі күштік жүктеулер әсерінен бірмезгілде бірнеше деформацияға ұшырауы мүмкін. Осындай бірнеше қарапайым деформациялар жиынын күрделі деформация деп атау қабылданған.

Деформациялардың қарастырылған түрлері әр түрлі жүктемелерге ұшырайтын бұйымдарды беріктілікке және қаттылыққа тексеру есептеулерін жүргізгенде қажет болады.

Созылу деформациясының нәтижесінде дене материалында деформацияға кедергі жасайтын іштей өзара әсерлесетін атом аралық күштер пайда болады.

Дененің қандай да бір нүктесіндегі ішкі күштер интенсивтілігінің шамасын осы нүктедегі кернеу деп атау қабылданған.

Деформация нәтижесінде бұйымдар материалында ішкі күштер пайда болады, олардың интенсивтілігі  қалыпты және  жанамалық кернеумен қабылданған;

Бұл кернеулердің мәнін анықтау үшін қима әдісі қолданылады.

Функциялық қызметке тәуелсіз механикалық жүйелер типтік деп аталатын жалпы бөлшектер қатарынан тұрады. Оларды келесі топтарға бөлуге болады:

• Айналмалы қозғалысты беруге және түрлендіруге арналған бұйымдар (тісті, червякты және винттік дөңгелектер, фрикциялық берілісті роликтер, кулачки, кривошипы және тағы басқалар);

• Айналмалы бөліктерді қолдау және біріктіру үшін қолданылатын бұйымдар мен құрылғылар – осьтер және біліктер, әр түрлі подшипниктер және муфтылар;

• Арнайы серпімді қасиеті бар бұйымдар сезгіш элементтер, пружиналар т.б.;

• ажыратылатын қосылыстарға арналған бекіткіш бұймдар, мысалы, винттер, штифтеры, шпонкалар;

• механизмдердің корпустарындағы және тақшаларындағы бұйымдар мен құрылғылар.

Созылу және қысылу – қарапайым деформациялар. Созылу кезінде деформацияға және кернеуге плюс таңбасы, ал сығылу кезінде минус таңбасы қойылады. Серпімді деформация аймағында деформация және оны тудыратын күш арасында пропорционалды тәуелділік байқалады. Ол – Гук заңы деп аталатын табиғаттың негізгі заңдарының бірі. Созылу мен сығылудың экспериментті зерттеу беріктік пен қаттылыққа есептеулерде қолданылатын материалдың негізгі механикалық қасиеттерін алу мүмкіндігін береді.

Созылу диаграммасы. Берілген материал үшін механикалық сипаттамалар мәнін анықтау әдетте арнайы лабораториялық машинада дөңгелек немесе тіктөрбұрышты қиманың стандартты стерженін (үлгісін) созу жолымен орындалады.

‡лгіні жайлап созғанда, созу диаграммасын (графигін) F, l координатында жаза отырып, машина автоматты түрде F жүктемесін және l абсолютті созуын тіркейді. Материалдың механикалық сипаттамасын сандық тұрғыдан өрнектеу үшін «кернеу – деформация» шартты диграммасын қолданады, ол

және ,

мұндағы А₀ және l₀ – қиманың бастапқы ауданы және үлгі ұзындығы.

Қаттылықты анықтау. Қаттылық дегеніміз қандай да бір стандартты қатты дененің беттік қабатында механикалық әсерге бөгет жасай алу қасиеті. Қаттылық Бринелльдің немесе Роквеллдің аса кең таралған әдісімен анықталады. Бринелль әдісі шыныққан шарды үлгі бетіне апарып итерумен орындалады. Шарды итеру әсерінен туатын F күшінің, шардың әсерінен жасалатын дөңес бетінің А ауданына қатынасы, Бринелль бойынша қаттылық санын береді (МПа) НB = F/А.

Роквелл әдісі бойынша зерттегенде үлгі бетіне өткір алмаз конус (шкала С) немесе құрыш шар (шкала В) жаншылады. F күшінің мәніні және аспапа шкаласы бойынша конус (керн) үлгісінің ену тереңдігі Роквелл бойынша HRC қаттылық санын анықтайды.

Қаттылық саны мен материалдың уақыттық кедергісі арасында тәжірибелік тұрғыдан тағайындалған тәуелділік бар. Мысалы, көміртекті құрыш үшін _в = (0,35...0,4)НВ.

Гук заңы. Ағылшын ғалымы Р. Гук 1660 жылы денені осьтік созу (немесе сығу) кезінде серпімділік шегінде l деформация мен F жүктеме арасында нақты бір тәуелділік байқалатындығын тағайындады:

,

мұндағы l₀ — дененің алғашқы ұзындығы (стерженнің); А – оның көлденең қимасының ауданы; Е- созылу кезіндегі материалдың серпімділік модулі.

Серпімділік модулі Е – материалдың серпімді қасиетінің ең маңызды механикалық сипаттамасы.

Гука заңы күштердің күрделі жүйесі әсер еткенде де орындалады.

Ұсынылатын әдебиеттер

1. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем. – М.: Высш. шк., 1991.

2. Ю.Д. Первицкий. Расчет и конструирование точных механизмов. – Л.:Машиностроение, 1976.

3. Милосердин Ю.В., Лакин Ю.Г. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок. – М.: Машиностроение, 1978, 320с.

СДЖ арналған бақылау тапсырмалары

1. Беріктік, иілгіштік, серпімділік ұғымдары.

2. Деформация дегеніміз не, деформация түрлері?

3. Жанама және қалыпты кернеу арасында қандай айырмашылық бар?

4. Беріктік және қаттылық шарттары қалай қалыптасады?

5. Созылу диаграммасын сызыңыз. Созылуға зерттегенде материалдардың қандай механикалық сипаттамаларын алуға болады?

6. Қаттылықты өлшеудің қандай әдістері бар және олардың маңызы?

7. Материалды пайдалану шегі деп нені айтады?

8. Дәріс тақырыбы бойынша әр түрлі 5 тестілік тапсырма құрыңыз.

6-тақырып. Деформацияның негізгі түрлерінде беріктік пен қаттылыққа механизм элементтерін есептеу негізі. (3 сағ.)

Дәріс жоспары

1. Созылу кезінде беріктік пен қаттылыққа есептеу. Осьтік сығу. Температура өзгергенде туындайтын кернеу.

2. Иілу деформациясы. Таза иілгенде туындайтын кернеу. Жазық көлденең иілу. Иілгіш момент және көлденең күш. Иілгіш моменттердің және көлденең күштердің эпюрлары. Көлденең иілу кезіндегі қаттылық пен беріктікті есептеу.

3. Жылжыту және айналдыру. Таза жылжыту. Деформация және кернеу. Күрделі деформациялар.

4. Байланыстылы кернеу. Көлденең иілу. Тұрақтылыққа есептеу.

Созылу және сығылу - қарапйым деформациялар. Созылу кезінде деформацияға және кернеуге плюс таңбасы, ал сығылғанда минус таңбасы жазылады. Серпімді деформация аймағында оны тудыратын деформация мен күш арасында пропорционал тәуелділік байқалады. Бұл – Гук заңы деп аталатын табиғат заңдарының бірі. Созылу мен сығылуды тәжірибелік тұрғыдан оқып үйрену беріктіліке және қатылыққа есептеуде қолданылатын материалдың негізі механикалық сипаттамаларын алу мүмкіндігін береді.

Стерженнің осьтік созылуы дегеніміз (1, а сурет) әсер ету сызығы стерженнің көлденең осімен сәйкес келетін F күшінің деформациясы. Созылу деформациясы стерженнің ұзындығы және көлденең өлшемі өзгергенде пайда болады.

Стержень осіне перпендикуляр кез келген көлденең қимадағы созылу деформациясында (1, б сурет), мәнін қима әдісінің көмегімен табуға болатын  қалыпты кернеуі ғана пайда болады. Кернеу қима бойынша бірқалыпты таралатындықтан ( = const), стерженнің кесілген бөлігінің тепе-теңдік шартынан, серпімділіктің тең әсер етуші ішкі күштері мынаған тең R = F=A, осыдан

= F/A,

мұндағы F – созылуды тударатын күш; А – стерженнің көлденең қимасының ауданы.

Егер F күшінің бағыты 1, a суретте көрсетілгендей қарама-қарсы болса, онда стержень осьтік сығылу деформациясына ұшырайды. Созылу мен сығылуға арналған барлық есептеу формулалары бірдей, бірақ сығылу кезіндегі деформация мен кернеуге минус таңбасы қойылады.