Детали машин и основные требования к ним.

Любая машина (механизм) состоит из деталей. Детали, составляющие машину, связаны между собой тем или иным образом (связи подвижные и неподвижные).

Связи подвижные – это различного рода шарниры, подшипники и др.

Связи неподвижные – болтовые, сварные, шпоночные и др.

Деталь – это такая часть механизма, которую изготавливают без сборочных операций. Детали могут быть простыми (гайка, шпонка и т.п.) или сложными (коленчатый вал, корпус редуктора и др.). Детали частично или полностью соединяются в узлы.

Узел – представляет собой законченную сборочную единицу, состоящую из ряда деталей.

Сложные узлы могут включать в себя несколько простых узлов (подузлов), например, редуктор включает: подшипники, валы, с насаженными на них зубчатыми колесами.

Основные требования конструкций деталей машин – это надежность и экономичность.

Надежность – свойство детали сохранять во времени свою работоспособность.

Экономичность определяет стоимость материала, затраты на производство и эксплуатацию.

Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин:

• Прочность

• Жесткость

• Износостойкость

• Теплостойкость

• Виброустойчивость

Прочность является главным критерием работоспособности большинства деталей. Непрочные детали не могут работать.

Жесткость – характеризуется изменением размеров и формы деталей под нагрузкой.

Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения. Изнашивание выводит из строя большое число деталей машин. Оно значительно увеличивает стоимость эксплуатации, вызывая необходимость проведения периодических ремонтных работ.

Коррозия является причиной преждевременного разрушения многих машин, из-за коррозии ежегодно теряется до 10% металла.

Теплостойкость – нагрев деталей машин может вызвать вредные последствия: понижение прочности материала, изменение зазоров в сопряженных деталях.

Виброустойчивость – вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводит к разрушению деталей.

Механические передачи. Классификация механических передач.

Механической передачей называется механизм, который преобразует параметры движения двигателя при передаче исполнительным органом машины. Например, передать вращательный момент на ведущие колеса автомобиля и др.

В машиностроении применяют механические, гидравлические, пневматические, электрические передачи. Наиболее распространены механические передачи. Их применяют не только как самостоятельные, но и в сочетании с другими видами передач.

Все механические передачи разделяют на две основные группы:

1. Передачи, основанные на использовании трения (ременные, фрикционные).

2. Передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червячные, цепные, винтовые).

В каждой передаче различают два основных вала: входной и выходной или ведущий и ведомый. Между этими валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.

Основные характеристики передач.

Основными характеристиками Передач являются:

• Мощность Р₁, на входе и Р₂ на выходе, Вт

• Быстроходность, выражается частотой вращения n₁ на входе и n₂ на выходе, мин^-1

• Угловые скорости ω₁ и ω₂, с^-1

• Вращательные моменты на входе Т₁ и на выходе Т₂

Кроме основных различают производные характеристики:

1. Коэффициент полезного действия (КПД)

В многоступенчатых передачах:

2. Передаточное отношение, определяемое в направлении потока

мощности:

Производственные характеристики часто используют в замен основных, например, передачу можно определить с помощью характеристик Р₁, n₁, i, 𝜂.

При i>1 (n₁>n₂) передача понижающая или редуктор.

При i<1 (n₂>n₁) передачи повышающая или мультипликатор.

Наибольшее распространение имеют понижающие передачи, т.к. частота вращения исполнительного механизма в большинстве случаев меньше частоты вращения двигателя.

Передачи выполняют с постоянным или переменным (регулированным) передаточным отношением.

Регулирование передаточного механизма может быть ступенчатым и бесступенчатым.

Ступенчатое регулирование выполняет коробка скоростей с зубчатыми колесами, а бесступенчатое регулирование – с помощью фрикционных или цепных вариантов.

Механические передачи ступенчатого регулирования с зубчатыми колесами обладает высокой работоспособностью, бесступенчатого – меньшей нагрузочной способностью.

При расчете передач часто используется следующая зависимость между различными параметрами:

Выражение мощности Р (Вт), через окружную (тангенциальную) силу F_t (Н), и окружную скорость V (м/с) колеса, шкива, барабана и др.

Выражение вращающегося момента Т (Н∙м), через мощность Р (Вт) и угловую скорость ω (с^-1).

Связь между вращающимся моментом на одном Т₁ и другом Т₂ валах, через передаточное отношение и КПД – 𝜂 в линии передачи между этими валами в направлении потока мощности.