Работа I основные сведения о деталях машин

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить основные виды, назначение и кон­структивные особенности наиболее распространенных типовых деталей машин и их соединений, материалы для их изготовления. Рассматриваются наиболее широко применяемые в строительных машинах механические передачи и их параметры.

Общие сведения о машинах

Большую часть производственных процессов современной хозяйственной деятельности человека выполняет машины.

Машина - совокупность деталей и механизма или несколь­ких связанных между собой механизмов, совершающих заданные движения с целью преобразования материалов, энергии или информации, т.е. выполняющих какую-либо работу.

Механизм - система подвижно соединенных между собой звеньев, совершаю­щих под действием приложенных к ним сил, определенные, зара­нее заданные, движения.

Механизмы преобразуют один вид дви­жения в другой, скорости и направления движения звеньев, а также силы и крутящие моменты.

Каждый механизм содержит подвижные и неподвижные звенья. Подвижное звено, получающее движение от приложенных внешних сил, называют ведущим; воспринимающее движение от ведущего - ведомым. Неподвижное звено, относительно которого совершает­ся движение, называют стойкой, станиной, рамой или корпусом.

Машины, преобразующие материал, называются машинами-орудиями. Они изменяют форму, свойства или состояние мате­риалов: машины для земляных, свайных, бетонных, отделочных работ, подъемно-транспортные, погрузочно-разгрузочные маши­ны и т.д.

Машины, преобразующие один вид энергии в другой, назы­ваются энергетическими или машинами-двигателями, машинами-генераторами. К ним относятся электрические двигатели и ге­нераторы, двигатели внутреннего сгорания, гидравлические двигатели, турбины и т.д.

Машины состоят (или собираются) из деталей, сборочных единиц, узлов и агрегатов.

Деталь - часть механизма или машины, изготовленная из однородного материала без сборочных операций.

Детали могут быть простыми (болт, винт, гайка, шпонка, ось и т.д.) и сложными (коленчатый вал, станина станка, корпус редуктора и т.п.). Изготовляются различными способами: отливкой, ков­кой, штамповкой, прокаткой, обтачиванием, фрезерованием и т.д..

Сборочные единицы - изделия собранные на предприятии -изготовителе из деталей и узлов для последующей сборки ма­шины.

Узел - законченная сборочная единица, состоящая из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение (сое­динительная муфта, подшипник качения, редуктор, гидравличе­ский насос и т.п.).

Машинный агрегат - укрупненный, обладающий полной взаимозаменяемостью, унифицированный узел (топливный насос, электрический двигатель и т.д.).

Машиностроительные материалы

Детали машин изготавливают из конструкционных материа­лов, которые обладают требуемой прочностью и способностью воспринимать силовые нагрузки. Они делятся на металлические неметаллические и композиционные.

Наиболее распространенными в машиностроении материалами являются металлы: черные и цветные. Черные, подразделяемые на чугуны и стали, представляют собой сплав железа с углеро­дом (содержание углерода от 0,025% до 2,14% для сталей, более 2,14% - для чугунов). Они обладают высокой прочностью и жесткостью, имеют сравнительно невысокую стоимость. Основ­ные недостатки черных металлов - высокая плотность и слабая коррозионная стойкость.

Из чугунов наиболее широко применяются серый, белый, ковкий и высокопрочный. Чугун серый (СЧ) обладает высокими литейными качествами, хорошо обрабатывается режущим инстру­ментом. Применяется для получения деталей сложной конфигура­ции: корпуса редукторов, шкивы, блоки цилиндров, зубчатые колеса и т.д.

Чугун белый (БЧ) отличается повышенной твердостью, тя­жело обрабатывается механическим способом. Применяется для отливки деталей, работающих на истирание: корпуса грунтовых насосов, рабочие органы камнедробилок, тормозные колодки и т.п.

Чугун ковкий (КЧ) получают путем специального отжига белого чугуна и применяют при крупносерийном и массовом про­изводстве для изделий сложной формы.

Чугун высокопробный (ВЧ) получают из серого путем моди­фицирования его в расплавленном состоянии присадками магния, церия или их сплавов. Прочность чугуна увеличивается в 2 -2,5 раза, возрастает относительное удлинение. Применяют для отливки крупноразмерных деталей машин сложной конфигурации: коленчатые валы, барабаны лебедок и т.д.

Из сталей в зависимости от назначения деталей и гарант тируемых механических или химических характеристик применяют;

а) стали углеродистые обыкновенного качества (марки от Ст-0 до От 6), .для крепежных деталей, фасонного проката об­щего применения, деталей передач, муфт и т.д.;

б) стали углеродистые качественные конструкционные (марки от 08 до 85) для абсолютного большинства деталей общемашиностроительного применения, подвергающихся механи­ческой» термической, химико-термической и др. видам обработ­ки;

в) стали легированные, конструкционные (марки 20Х, 35Х, ЗОХМА, 1бХГ,ЗОХГС и др.) применяют для высокоответственных деталей, подвергающихся термической или химико-термической обработке;

г) стали инструментальные углеродистые(марки от У7 до У13) для изготовления инструмента и деталей машин, которые должны обладать высокой твердостью и износостойкостью.

Цветные металлы (медь, цинк, олово, алюминий, магний и др.) в чистом- виде, как конструкционные материалы, приме­няются редко. Чаще всего они входят в состав цветных и легких сплавов.

Из цветных сплавов наибольшее распространение имеют бронзы и латуни. Бронза - сплав меди с оловом, алюминием, железом, кремнием и другими элементами, кроме цинка. Имеет высокую прочность, коррозионную стойкость и хорошие анти­фрикционные свойства. Применяется в ответственных конструк­циях: для втулок и вкладышей подшипников скольжения, венцов червячных колес, гаек ходовых винтов и т.д.

Латунь - сплав меди с цинком и другими элементами. Обладает высокой коррозионной стойкостью, пластичностью, хорошей антифрикционными качествами. Применяется для дета­лей, работающих в химически активной среде: втулки подшип­ников скольжения, элементы запорной арматуры, гайки нажимных винтов и т.п.

из легких сплавов широко применяют алюминиевые и маг­ниевые. Алюминиевые - в соответствии с основным компонентом получили названия: силумины ( алюминий - кремний), дюралюмины (алюминий- медь - марганец), магналии (алюминий - мар­ганец ). Магниевые - сплавы магния с марганцем, алюминием, цинком и другими элементами. Все эти сплавы имеют малую плотность (от 1,13 до 2,8 г/см³), высокие коррозионные свойства, хорошо обрабатываются резанием и давлением, работают в широком диапазоне температур.

Из неметаллических материалов применяют дерево, резину, кожу, графит, пластмассу и др. Пластмассы играют значитель­ную роль в обеспечении экономии черных и цветных металлов. Они обладает довольно высокой прочностью, антикоррозионной, химической стойкостью в агрессивных средах, малой плотностью, фрикционными или антифрикционными свойствами. Детали. из пластмасс получают высокопроизводительными методами, поэтому они имеют малую трудоемкость изготовления.. Примером служат: стеклопластики, поливинилхлориды, фторопласты, полистиролы и др.

Композиционные конструкционные материалы образуются объемным сочетанием химически разнородных компонентов с чет­кой границей раздела. Эти материалы обладают свойствами, которые не присущи какому из компонентов, взятому в от­дельности. Примером могут служить полимерные композиционные. материалы (пластмасса + наполнитель) и порошковые сплавы.