Передачи. Обоснование необходимости применения передач в современной технике. Основные и производственные параметры передач.

Основные понятия: машина, узел, деталь. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.

Деталь является такой частью машины, которую изготовляют без сборочных операций. Детали могут быть простыми (гайка, шпонка и т.п.) или сложными (коленчатый вал, корпус редуктора, станина станка и т.п.)

Узел представляет собой законченную сборочную единицу, состоящую из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение (подшипник, муфта, редуктор и т.п.). Сложные узлы могут включать несколько простых узлов (подузлов); например, редуктор включает подшипники, валы с насаженными на них зубчатыми колесами и т.п. Механизм - система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения др. твердых тел. Обычно в механизме имеется одно входное звено, получающее движение от двигателя, и одно выходное звено, соединенное с рабочим органом машины или указателем прибора. Различают механизмы плоские, у которых точки звеньев описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях, и пространственные.

2. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин:

Работоспособность деталей оцениваются по прочности, износостойкости, жесткости, теплостойкости, вибрационной устойчивости.

Прочность является главным критерием работоспособности для большинства деталей. Факторы, влияюшие на велечину необходимого запаса прочности конкретной детали, весьма многочисленны и разнообразны: степень ответственности детали, однородность материала и надежность его испытаний, определение расчетных нагрузок и т.д.

Кроме обычных видов разрушения (поломок) деталей, в практике наблюдают случаи разрушения их поверхности. Последние связаны с контактными напряжениями.

Контактные напряжения возникают в месте соприкосновения двух деталей в тех случаях, когда размеры площадки касания малы по сравнению с размерами деталей

При расчете величины к.н. различают 2 характерных случая:

а) первоначальный контакт в точке

б) первоначальный контакт по линии

Величина напряжений считается по формуле:

Износ - процесс постепенного уменьшения размеров деталей в результате трения. При этом может изменяться и форма деталей.

Интенсивность износа, а следовательно, и срок службы детали зависят от величины давления на поверхность соприкосновения и скорости скольжения, коэффициента трения.

Различают несколько видов: Абразивный износ, износ при заедании, износ при коррозии и др. Самым важным является абразивный износ.

Жесткость является одним из основных критериев расчета. По условиям жесткости определяют размеры деталей.

Расчеты на жесткость предусматривает ограничение упругих деформаций деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы. Такими условиями могут быть, например:

· Условия работы сопряженных деталей

· Технологические условия

Теплостойкость - нагрев деталей машин может вызывать следующие вредные последствия:

· Понижение прочности материала и появление ползучести

· Понижение защищающей способности масляных пленок, а следовательно, увеличение износа деталей

· Изменение зазоров в сопряженных деталях

Виброустойчивость – вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. В некоторых случаях вибрации снижают качество работы машин.

 

 

3. Методы определения коэффициента запаса прочности.

Завышенные значения допускаемых напряжений приводят к неограниченной стоимости. Заниженные приводят к поломке. Допускаемые напряжения определяются как: [Ϭ]=Ϭ_пред/S [t]=t_пред/S

Коэффициент запаса прочности определяют либо табличными, либо методом дифференцирования. Производят путем поочередного рассмотрения с учетом коэффициента прочности.

 

 

Расчет на долговечность.

В процессе работы ремень за один пробег испытывает переменные на­пряжения (см. рис.13). При многократном действии переменных напря­жений возникают усталостные повреждения ремня (изменение его толщи­ны, разрушение элементов несущего слоя и т. п.).

В основе современных методов расчета ремней на долговечность лежит уравнение кривой усталости и определение максимального напряжения в ремне. Упрощенный расчет ремней на долговечность производят исходя из прогибов ремня.

Критерием долговечности вэтом случае является число пробегов ремня до появления признаков усталостного разрушения

U=v/L≤[U], (43)

где U — действительное число пробегов ремня за 1 с; и — скорость рем­ня, м/с; L — длина ремня, м; [U] — допускаемое число пробегов за 1 с. Для скоростных плоскоременных передач [U] ≤ 5.

На долговечность особенно влияет напряжение изгиба, изменяющееся по пульсирующему циклу. Наибольшее напряжение в ремне получается при огибании шкивов. Для уменьшения напряжений изгиба рекомендуется выбрать оптимальное значение отношения . В табл.1 для плоскоременных передач приведены рекомендуемые и допустимые значения , при которых практически обеспечивается среднестатистическая долговеч­ность ремня (около 3000—5000 ч).

 

Расчёт лобового и флангового угловых сварных швов на прочность (рассмотреть случаи нагружения растягивающей силой, изгибающим и крутящим моментом).. 32. Комбинированные сварные швы. Методика их расчёта на растяжение, срез и изгиб

 

33.Резьбовые соединения. Достоинства и недостатки. Классификация резьб. Разъёмными называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделий. Наиболее распространёнными в машиностроении видами разъёмных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

Классификация резьб

1)По форме поверхности, на которой образована резьба (рис. 4.3.1):
- цилиндрические; - конические.

Рисунок 4.3.1 Виды резьбы по форме поверхности

2) По форме профиля резьбы: - треугольные (рис.4.3.2.а), - трапециидальные (рис. 4.3.2.б), - упорные (рис.4.3.2.в), - прямоугольные (рис.4.3.2.г), - круглые (рис. 4.3.2.д).

Рисунок 4.3.22 Формы профиля резьбы

3) По направлению винтовой линии: правая и левая.
4) По числу заходов: однозаходные, многозаходные (заходность определяется с торца по количеству сбегающих витков).
5) По назначению: -крепёжные, -крепёжно-уплотняющие, -резьбы для передачи движения.

Крепежные резьбы применяют в резьбовых соединениях. Они имеют треугольный профиль, который характеризуется большим трением, предохраняющим резьбу от самоотвинчивания, высокой прочностью и технологичностью.

Крепежно-уплотняющие резьбы применяют в соединениях, где требуется герметичность. Эти резьбы также треугольного профиля, но без радиальных зазоров.

Резьбы для передачи движения применяются в винтовых механизмах и имеют трапецеидальный или прямоугольный профиль, который характеризуется меньшим трением.

 

Определение кпд в резьбе

Расчёт передачи винт-гайка.

Основные понятия: машина, узел, деталь. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин.

Деталь является такой частью машины, которую изготовляют без сборочных операций. Детали могут быть простыми (гайка, шпонка и т.п.) или сложными (коленчатый вал, корпус редуктора, станина станка и т.п.)

Узел представляет собой законченную сборочную единицу, состоящую из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение (подшипник, муфта, редуктор и т.п.). Сложные узлы могут включать несколько простых узлов (подузлов); например, редуктор включает подшипники, валы с насаженными на них зубчатыми колесами и т.п. Механизм - система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения др. твердых тел. Обычно в механизме имеется одно входное звено, получающее движение от двигателя, и одно выходное звено, соединенное с рабочим органом машины или указателем прибора. Различают механизмы плоские, у которых точки звеньев описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях, и пространственные.

2. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин:

Работоспособность деталей оцениваются по прочности, износостойкости, жесткости, теплостойкости, вибрационной устойчивости.

Прочность является главным критерием работоспособности для большинства деталей. Факторы, влияюшие на велечину необходимого запаса прочности конкретной детали, весьма многочисленны и разнообразны: степень ответственности детали, однородность материала и надежность его испытаний, определение расчетных нагрузок и т.д.

Кроме обычных видов разрушения (поломок) деталей, в практике наблюдают случаи разрушения их поверхности. Последние связаны с контактными напряжениями.

Контактные напряжения возникают в месте соприкосновения двух деталей в тех случаях, когда размеры площадки касания малы по сравнению с размерами деталей

При расчете величины к.н. различают 2 характерных случая:

а) первоначальный контакт в точке

б) первоначальный контакт по линии

Величина напряжений считается по формуле:

Износ - процесс постепенного уменьшения размеров деталей в результате трения. При этом может изменяться и форма деталей.

Интенсивность износа, а следовательно, и срок службы детали зависят от величины давления на поверхность соприкосновения и скорости скольжения, коэффициента трения.

Различают несколько видов: Абразивный износ, износ при заедании, износ при коррозии и др. Самым важным является абразивный износ.

Жесткость является одним из основных критериев расчета. По условиям жесткости определяют размеры деталей.

Расчеты на жесткость предусматривает ограничение упругих деформаций деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы. Такими условиями могут быть, например:

· Условия работы сопряженных деталей

· Технологические условия

Теплостойкость - нагрев деталей машин может вызывать следующие вредные последствия:

· Понижение прочности материала и появление ползучести

· Понижение защищающей способности масляных пленок, а следовательно, увеличение износа деталей

· Изменение зазоров в сопряженных деталях

Виброустойчивость – вибрации вызывают дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводят к усталостному разрушению деталей. В некоторых случаях вибрации снижают качество работы машин.

 

 

3. Методы определения коэффициента запаса прочности.

Завышенные значения допускаемых напряжений приводят к неограниченной стоимости. Заниженные приводят к поломке. Допускаемые напряжения определяются как: [Ϭ]=Ϭ_пред/S [t]=t_пред/S

Коэффициент запаса прочности определяют либо табличными, либо методом дифференцирования. Производят путем поочередного рассмотрения с учетом коэффициента прочности.

 

 

Передачи. Обоснование необходимости применения передач в современной технике. Основные и производственные параметры передач.

Механической передачей называют механизм, который преобразует параметры движения двигателя при передачи рабочим органам машины. Необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и рабочими органами машины связана с решением различных задач.

Согласование режима работы двигателя с режимом работы рабочих органов машины осуществляется с помощью передач. Роль понижающей передачи в современном машиностроении значительно возросла в связи с широким распространением быстроходных двигателей. В некоторых случаях передачи используют как преобразователи вращательного движения в поступательное, винтовое и др.

Все механические передачи разделяют на две основные группы:

· Передачи, основанные на использовании трения

· Передачи, основанные на использовании зацепления

Основные характеристики передач:

· Мощность N1 на входе и N2 на выходе, кВт; · Быстроходность, которая выражается частотой вращения n1 на входе n2 на выходе об/мин.

 

Производственные характеристики:

Коэффициент полезного действия:

Где Nr –мощность, потерянная в передаче;

Передаточное отношение, определяемое в направлении потока мощности:

I=n₁/n₂

 

При расчете передач часто используются следующие зависимости между различными параметрами:

Выражение мощности N, через окружную силу F_t и окружную скорость v:

Выражение вращательного момента T через мощность N и частоту вращения n:

 

5.Основы теории контактных напряжений. Расчеты зависимости определяющие контактные напряжения для случаев начального касания в точке и по линии. Кроме обычных видов разрушения деталей, в практике наблюдают случаи разрушения их поверхности. Последние связаны с контактными напряжениями.

Контактные напряжения возникают в месте соприкосновения двух деталей в тех случаях, когда размеры площади касания малы по сравнению с размерами деталей (сжатие 2-х шаров, шара и плоскости, 2-х цилиндров и т.п.).

При расчете величины контактных напряжений различают 2-а случая:

· Первоначальный контакт в точке (2-а шара, шар и плоскость и т.п.)

· Первоначальный контакт по линии (2-а цилиндра с параллельными осями, цилиндр и плоскость и т.п.).

До приложения удельной нагрузки q цилиндры соприкасались по линии, а под нагрузкой по узкой площадке. При этом max нормальные напряжения σH располагаются на продольной оси симметрии контактной площадки. Для тел из стали и других материалов с коэффициентом Пуассона m»0,3 Здесь

Где E_пр и ρ­_пр –приведенные модуль упругости и радиус кривизны; E₁, E₂, R₁, R₂ –модули упругости и радиусы цилиндров.