1155

2

УДК 621. 86. 01

Детали машин и подъемно-транспортные устройства [Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 35.03.02 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / В. В. Ткачев, П. Н. Щеблыкин, Р. Г. Боровиков, Н.А. Бородин, А.В. Князев; Министерство науки и высшего образования РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 16 с.

Печатается по решению учебно-методической комиссии по направлению «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол №3 от 19 ноября 2018 г.)

Рецензент: заведующий кафедрой эксплуатации транспортных и технологических машин ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», доктор технических наук Е.В. Пухов

3

Введение

Целью самостоятельной работы студентов является овладение фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, а также опытом творческой и исследовательской деятельности.

К современному выпускнику вуза общество предъявляет достаточно широкий перечень требований, среди которых немаловажное значение имеет наличие определенных способностей и умения самостоятельно добывать знания из различных источников, систематизировать полученную информацию. Формирование такого умения происходит в течение всего периода обучения через участие студентов в практических занятиях, выполнение контрольных заданий и тестов, написание курсовых и выпускных квалификационных работ.

В образовательном процессе выделяется два вида самостоятельной работы – аудиторная, под руководством преподавателя, и внеаудиторная.

Аудиторная самостоятельная работа по дисциплине выполняется на учебных занятиях под непосредственным руководством преподавателя и по его заданию.

Внеаудиторная самостоятельная работа выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия.

При этом самостоятельная работа студентов играет решающую роль в ходе всего учебного процесса, поскольку она способствует развитию ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня.

4

1Лекции

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование излагаемого материала. Нужно конспектировать лекции таким образом, чтобы отразить всю основную информацию, сообщаемую преподавателем во время занятия. При этом следует обращать внимание на формулировки, характерные для определенных тем дисциплины, формулы, схемы, а также на практическом использовании материала.

Конспект пишется для последующего чтения и это значит, что формы записи следует делать такими, чтобы их можно было легко и быстро прочитать спустя некоторое время и на их основании подготовиться к текущему или промежуточному контролю.

Необходимо стремиться к четкости записи, ее последовательности, выделяя темы, подтемы, используя цифровую и буквенную нумерацию (римские и арабские цифры, большие и малые буквы), красные строки, выделение абзацев, подчеркивание определений и оформления ключевых элементов занятия чернилами другого цвета.

Желательно оставлять в конспектах поля, на которых делать отметки из литературы, дополняющие материал лекции, а также указывающие на особую значимость определенных теоретических положений. Следует обращать внимание на акценты и выводы, которые делает преподаватель, отмечая при этом наиболее важные моменты в лекционном материале.

Если при изучении материала определенные темы вызывают затруднение, то непосредственно по окончании лекции, или же во время консультаций, следует обратиться за разъяснением к преподавателю.

2 Лабораторные занятия

Лабораторные занятия дают возможность в большей степени проявить себя, показать свою активность, самостоятельность, способность применять полученные теоретические знания. Занятия позволяют закрепить знания, полученные во время лекций и самостоятельной работы с учебной литературой; расширить и углубить представления по наиболее актуальным теоретическим и практическим проблемам; сформировать и развить практические навыки и умения пользования реальными конструкциями механизмов, необходимые для работы на производстве.

При выполнении работ, прежде всего, необходимо ознакомиться с лабораторным оборудованием и техникой безопасности при работе с ним. Затем на основании соответствующих методических указаний следует произвести необходимые измерения и выполнить требуемые расчеты. При этом необходимо учитывать, что все расчеты должны быть выполнены в системе СИ, а полученные данные должны удовлетворять установленным критериям.

5

3 Практические занятия

На практических занятиях студенты закрепляют знания, полученные на лекциях и лабораторных занятиях, а также применяют их при проведении конкретных расчетов передач, узлов и соединений.

При выполнении расчетов необходимо придерживаться следующей методики:

-внимательно прочитать условие задачи или задания;

-определиться с тем, какие исходные величины или параметры даны и что они собой представляют;

-выяснить, какие параметры или величины требуется рассчитать, а какие выбрать из справочных материалов;

-понять, какие дополнительные исходные данные можно получить из справочных материалов;

-большое внимание обращать на единицы измерения всех величин, фигурирующих в задаче или задании;

-понять алгоритм решения данной задачи (при необходимости построить схему или проанализировать формулы, используемые при решении);

Темы занятий предполагают выполнение заданий, согласно варианту. При необходимости получения дополнительных сведений или значе-

ний каких-либо величин студент может использовать дополнительной литературой.

4 Курсовой проект

Курсовое проектирование позволяет получить навыки практического расчета и конструирования деталей и сборочных единиц современных конструкций механических приводов подъемно-транспортных устройств.

При выполнении курсового проекта необходимо провести анализ условий работы рассчитываемых деталей проектируемого механического привода, продумать рациональность конструктивных решений с учетом технологических, эксплуатационных и монтажных требований, правильно и рационально выбрать стандартные детали и сборочные единицы, обеспечивающие надежность и малые габариты конструкции.

Конструирование валов, подбор подшипников и расчет шпонок являются самыми ответственными и трудоемкими разделами курсового проекта, от которых в значительной степени зависят многие размеры всего проектируемого механического привода. При выполнении данных разделов необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Для того чтобы диаметр заготовки и количество стружки, снимаемой при обработке, были минимальными различия между диаметром основных рабочих частей вала и его уступами должны быть максимально возможно малыми; диаметр наибольшего уступа (ступени) следует назначать равным диаметру заготовки.

6

2.Число ступеней вала должно быть минимальным. Каждая ступень вала при обработке на токарных и шлифовальных станках - дополнительный переход, новый мерительный инструмент.

3.Длины участков вала различных диаметров следует по возможности назначать одинаковыми. В данном случае обработка валов может быть выполнена наиболее производительно.

4.Между ступенями необходимо предусматривать канавки для выхода шлифовального круга, если поверхности этих ступеней требуют шлифования. Канавки следует делать лишь в тех случаях, когда это допускается условиями прочности при расчете вала на выносливость.

5.При выборе типа подшипника необходимо принимать во внимание, что примерная стоимость подшипников: шариковых – 1; роликовых – 1,15; радиаль- но-упорных шариковых – 1,15; роликовых конических – 1,2. Кроме того, с повышение класса точности подшипников их стоимость существенно возрастает.

5.Вместо призматических шпонок применять сегментные, если это возможно по условиям прочности. Призматические шпонки требуют пригонки, сегментные в этом не нуждаются.

6.Все шпоночные пазы располагать по одной образующей вала. Это позволит обрабатывать на станках все пазы с одной установки.

5 Подготовка отдельных тем дисциплины, вынесенных на самостоятельное изучение

Тема «Основные критерии работоспособности и расчета деталей ма-

шин» [1].

При изучении данной темы основное внимание необходимо уделить рассмотрению понятия работоспособности изделия. Тщательного изучения требует вопрос о выборе критериев работоспособности для различных узлов машин. Необходимо уяснить выбор способа расчета на прочность деталей и соединений. Особое внимание необходимо уделить способам повышения прочности изделий. Следует выяснить, по каким параметрам производят выбор допускаемых значений напряжений. Важно понять отличие прочности изделия от жесткости и износостойкости. Необходимо разобраться в основных путях повышения теплостойкости и виброустойчивости изделий.

Вопросы для самопроверки:

1.Что такое работоспособность изделия?

2.Какие существуют способы расчета по прочность?

3.Как устанавливают допускаемые значения напряжений?

4.В чем отличие прочности от жесткости?

5.Какие бывают виды жесткости? 6.Что такое износостойкость?

7.Назовите пути повышения износостойкости деталей.

7

Тема «Типы соединений деталей машин. Резьбовые соединения. Классификация и геом. параметры. Расчет резьбового соединения» [1], [3], [6].

При изучении данной темы необходимо разобраться какие типы соединений относятся к разъемным, а какие неразъемным. При этом следует обратить внимание на соединения с гарантированным натягом, поскольку именно данный тип соединения относят к неразъемным не смотря на то, что его можно разобрать без разрушения или повреждения соединяемых деталей. Необходимо уяснить, в чем отличие крепежных резьб от резьб для винтовых механизмов. Основное внимание необходимо уделить рассмотрению геометрических параметров резьб и способов их определения. Следует понять, чем отличаются друг от друга болт, винт и шпилька. Тщательного изучения требует вопрос расчета резьбовых соединений на сдвиг и растяжение в зависимости от различных величин затяжки и действующих нагрузок.

Вопросы для самопроверки:

1.В чем отличие разъемных соединений от неразъемных?

2.Какой тип соединения получил наибольшее распространение в конструкциях подъемно-транспортный устройств?

3.Какой главный критерий расчета большинства типов соединений?

4.Какие существуют профили резьбы?

5.В чем отличие способа расчета незатянутого резьбового соединения?

6.По каким напряжениям рассчитывают резьбовые соединения?

7.Как влияет диаметр болта на расчетное значение напряжений?

Тема «Шпоночные и шлицевые соединения. Классификация и расчет на прочность шпоночных и шлицевых соединений» [1], [3], [5].

При изучении данной темы необходимо разобраться с классификацией шпоночных соединений, а также уяснить в каких случаях применяют тот или иной тип шпонок. Необходимо понять, что собой представляет шлицевое соединение и в чем заключаются его преимущества по отношению к шпоночному. Следует разобраться, какие существуют способы центрирования шлицевых соединений. Особое внимание нужно уделить расчету на прочность прямобочных шлицевых соединений.

Вопросы для самопроверки:

1.К какому типу относятся соединения с помощью клиновых шпонок?

2.В каких случаях применяют направляющие и скользящие призматические шпонки?

3.По каким напряжениям рассчитывают шпоночные соединения?

8

4.Почему шлицевое соединение по сравнению со шпоночным может передавать больший крутящий момент?

5.Какая форма шлицов находит наибольшее применение в современном машиностроении?

6.Как влияет число шлицов на расчетное напряжение?

Тема «Заклепочные соединения. Классификация заклепочных соединений. Расчет заклепочных швов» [1], [5].

При изучении данной темы необходимо уяснить область применения заклепочных соединений, а также их основные достоинства и недостатки. Следует разобраться с классификацией заклепочных соединений, а также понять в каких случаях применяют тот или иной тип заклепок. Нужно понять, в чем преимущество «горячего» способа образования заклепочного соединения. Тщательного изучения требует вопрос об условиях применения плотных и прочноплотных заклепочных швов. Особое внимание необходимо уделить расчету заклепочных швов при действии растягивающей силы.

Вопросы для самопроверки:

1.В чем заключаются достоинства заклепочных соединений?

2.Как называется головка заклепки, образуемая при сборке соединения?

3.В каких случаях применяют заклепки для односторонней клепки?

4.Для чего применяют накладки при образовании заклепочного соединения?

5.По каким напряжениям производят расчет на прочность заклепочных соединений?

6.Как влияет толщина соединяемых деталей на расчетное значение напряжений?

7.Как влияет диаметр стержня заклепки на расчетное значение напряжений?

Тема «Сварные соединения. Виды сварных соединений и типы швов. Расчет сварных швов» [1], [5].

При изучении данной темы необходимо понять за счет каких сил обеспечивается сборка сварных соединений, а также какие виды сварки получили наибольшее распространение при соединений деталей машин. Следует уяснить основные достоинства и недостатки сварных соединений. В частности, важно понять, в чем заключается экономия металла при сварном соединении по отношению к шпоночному. Нужно разобраться от чего зависит форма кромок в соединении. Тщательного изучения требует вопрос о видах сварных соединений и типов сварных швов. При этом нужно понять особенности применения каждого типа шва в зависимости от действующих нагрузок.

9

Особое внимание необходимо уделить расчету стыковых и угловых сварных швов при действии растягивающей силы и изгибающего момента, а также при их совместном действии. При этом нужно рассмотреть условия прочности соединений и выбор допускаемых напряжений.

Вопросы для самопроверки:

1.Почему сварные соединения вытесняют шпоночные из конструкций современных подъемно-транспортных устройств?

2.Как называются сварные швы угловых, тавровых и нахлесточных соединений?

3.Как называется угловой сварной шов, расположенный перпендикулярно действию растягивающей силы?

4.Как называется вид соединения, при котором свариваемые детали частично перекрывают друг друга?

5.Какой тип сварных соединений получил наибольшее применение в конструкциях современных машин?

6.По каким напряжениям рассчитывают стыковые сварные швы?

Тема «Соединения с гарантированным натягом: классификация и расчет»

[1], [5].

При изучении данной темы необходимо понять за счет чего обеспечивается неподвижность соединения, а также выяснить, что называется натягом. При этом следует уяснить, что данный тип соединений относят к неразъемные, поскольку при повторной сборке качество соединения ухудшается. Необходимо определить основные виды сборки данного соединения и какое из них применяют наиболее широко. Следует обратить внимание на форму соединяемых деталей. Особое внимание необходимо уделить расчету соединения в зависимости от различных вариантов нагружения.

Вопросы для самопроверки:

1.Как называется положительная разность диаметра вала и диаметра отверстия?

2.Для чего применяют нагрев насаживаемой на вал детали?

3.Как влияет величина крутящего момента на условие прочности?

4.Как влияет осевая сила на неподвижность соединения?

5.Какие существую виды сборки соединения?

Тема «Механические передачи: классификация и основные характери-

стики» [1], [3], [5].

При изучении данной темы необходимо разобраться в назначении, области применения и классификации механических передач. При этом нужно

10

понять отличие передач зацеплением от передач трением, а также уяснить необходимость введения передач между двигателем и рабочим органом машин. Следует обратить внимание на особенности работы передач с гибкой связью (ременных и цепных), а также месте их расположения в конструкциях современных приводов машин и подъемно-транспортных устройств. Особое внимание необходимо уделить основным и дополнительным характеристикам передач, выяснив при этом их роль на стадии проектирования проводов.

Нужно понять отличие передаточного отношения от КПД, а также особенности его определения при расчетах многоступенчатых передач.

Вопросы для самопроверки:

1.В чем назначение механических передач?

2.Работа каких передач основана на принципе зацепления?

3.Какие передачи передают движение за счет сил трения?

4.В чем заключается принцип работы планетарных передач?

5.Как определяется передаточное отношение передачи?

6.В чем назначение мультипликатора?

7.Как изменяется скорость от ведущего звена к ведомому в зависимости от передаточного отношения?

Тема «Зубчатые передачи. Виды разрушений зубьев. Критерии работоспособности и расчета передач» [1], [5].

При изучении данной темы необходимо понять принцип работы зубчатой передачи. Следует выяснить основные достоинства и недостатки зубчатых передач. При этом необходимо обратить внимание на постоянство передаточного отношения и сложность изготовления деталей передач. Нужно изучить виды разрушений зубьев и их взаимосвязь с напряжениями, возникающими при работе передачи. Также следует понять причины разрушения зубьев в зависимости от условий эксплуатации. Важно выяснить меры предотвращения поломок зубьев. Внимание следует уделить расчету на прочность зубчатых передач по контактным напряжениям и напряжениям изгиба.

Вопросы для самопроверки:

1.Что собой представляет принцип зацепления?

2.Как называется меньшая деталь из пары зубчатых колес?

3.Какая форма зубьев получила наибольшее распространение в конструкциях современных передач?

4.Какая зубчатая передача позволяет передавать движения между валами, геометрические оси которых пересекаются?

5.Что собой представляет передача с зацеплением Новикова?

6.В чем особенности работы гипоидной зубчатой передачи?

7.Как определяется передаточное число зубчатой передачи?