Условия статической определенности сил, действующих в машинах

При определении сил взаимодействия звеньев машин используют уравнение статики. Количество исходных величин должно соответствовать количеству независимых уравнений равновесия.

В общем случае для системы сил, действующих на звено могут быть составлены 6 уравнений равновесия проекции сил на основные координаты, а при наличии n звеньев можно составить 6n уравнений равновесия сил.

Условием статической определенности сил, действующих в различных механизмах выражается неравенством q<=6n (<= это меньше или равно), где q- общее количество искомых величин, n – количество звеньев.

Приведенная определенность сил: Сила приложенная к точке входного звена……… уравновешивающая сила.

 

 

30. (вопрос смертника) Приведенная и уравновешивающая силы. Теорема Жуковского.

Приведенная сила - сила, приложенная к точке входного звена, работа которой на некотором перемещении точки приложения равна сумме работ приводимых сил на соответствующих перемещениях. Сила, равная по модулю и противоположная по направлению приведенной - уравновешивающая сила. Точка звена механизма, к которой приложена приведенная и уравновешивающая силы - точка приведения.

Теорема Жуковского. Силы определяют из теоремы Жуковского о «жестком рычаге»: необходимое и достаточное условие равновесия сил и моментов сил, приложенных к некоторой системе тел, подверженных действию идеальных связей, состоит в равенстве нулю суммы величин работ всех сил и пар сил на соответствующих возможных перемещениях точек и звеньев их приложения.

Одним из способов определения приведенной силы Fпр является способ, предложенный проф. Н.Е. Жуковским. Уравнение, из которого может быть найдена Fпр, основано на равенстве мощностей: F∑пр·VA·cos(F∑пр VA)=∑Fi·Vi·cos(Fi Vi).

Рассмотрим какое-либо звено механизма, в т. В которого приложена сила Fi под углом αi к вектору скорости Vi этой точки (рис. а).

 

   Мощность силы Fi равна:                   Pi=Fi·Vi·cosαi.

Если вектор скорости т. В (план скоростей) повернуть на 90˚ и силу Fi приложить к концу вектора (в т. «b»), сохранив ее направление, то момент этой силы относительно полюса «p» будет равен (рис.25, б): Mi=Fi·hi=Fi·Vi·cosαi=Pi, т.е. равен мощности силы Fi. Таким образом, Fi можно найти, повернув на 90˚ план скоростей и приложив к нему все внешние силы, включая силы инерции, в соответствующих точках и сохраняя их направления. Тогда из уравнения моментов такого рычага:

 

 F∑пр·hпр=∑Fi·hi, получим: F∑пр=∑Fi·hi/hпр, где hi и hпр – кратчайшие расстояния от полюса плана скоростей до линии действия i-ой и приведенной сил.

Повернутый на 90˚ план скоростей с приложенными к нему силами называется жестким рычагом Жуковского.

 

Величина Fпр или Мпр зависит от положения механизма, поэтому можно построить диаграмму, например, Fпр(φ), являющуюся функцией положения звена приведения. Для этого необходимо последовательно определить значения Fпр методом рычага Жуковского для целого ряда положений механизма в пределах цикла (F1пр, F2пр,…) и отложить их на диаграмме (рис.26).

Приведенная сила Fпр или момент Мпр характеризует реакцию механизма на движение его входного звена по определенному закону, задаваемому двигателем. Сила или момент, равные по величине приведенной силе или моменту, но противоположные им по направлению называется уравновешенной силой Fур или моментом Мур. Эта сила или момент развивается двигателем и обеспечивает заданное движение входного звена.

Если к рычагу Жуковского приложить все внешние силы, включая силы инерции, а также Fур, то его можно рассматривать в равновесии, из условия которого: Fур·hур+∑Fi·hi=0 можно определить неизвестную Fур, а также найти мощность двигателя Pдв, требуемую для получения заданного движения входного звена в заданном положении:

 

                                   Pдв=Fур·VA·cos(FурVA)=Mур·ω.

31. Мощность привода. Коэффициент полезного действия.

Механический привод – механическое устройство, размещаемое между двигателем и рабочим органом машины и передающее механическую энергию с изменением скоростей, крутящих мо­ментов, а иногда и законов движения.

Механический привод включает источник энергии (механической или электрической), редуктор, ременную, цепную или зубчатую передачу.

Мощность определяет эффективность расхода энергии.

Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:

(по этой формуле определяется мощность рабочей машины привода Ррм)

F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.

Мощность двигателя равна Рдв = Ррм/ɳ, где ɳ, - общее КПД привода (соединение - последовательное).

 

КПД (Коэффициент полезного действия) — это характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах.

,

где  - коэффициент потерь, полезная работа (мощность)          (), затраченная работа (мощность) , .

Вследствие неизбежных потерь энергии на трение, электрическое сопротивление, нагревание окружающих тел и другое КПД всегда меньше или равен единице, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.

КПД теплового двигателя — отношение совершённой полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя. КПД теплового двигателя может быть вычислен по следующей формуле

,где Q1 — количество теплоты, полученное от нагревателя, Q2 — количество теплоты, отданное холодильнику.

КПД системы из n элементов равен:

1) элементы соединены последовательно

;

Поэтому следует стремиться к созданию простых конструкций с малым числом элементов.

2) элементы соединены параллельно

,

где  - коэффициент распределения энергии.

Низкое качество отдельных элементов меньше влияет на общее кпд при параллельном соединении. Сложные механизмы могут образовывать разветвлённую систему, состоящую из последовательного и параллельного соединённых более простых механизмов

Кпд первых тепловых машин - доли процента, современных двигателей внутреннего сгорания - 40-50%, электрических машин - 90-95%.

Наибольшим КПД обладают тепловые двигатели, работающие по циклу Карно.

32. Виды стандартов и государственная система стандартизации.

Вид стандарта определяется его содержанием в зависимости от объекта стандартизации.

Стандартизаци я – установление и применение правил с целью упорядочения деятель­ности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон при со­блюдении условий эксплуатации и требований безопасности.

Объекты стандартизации: продукция, работы, услуги.

Основной документ стандартизации – стандарт, т.е. утвержденный компетентным органом нормативно-технический докумен т, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации.

Различают:

стандарты основополагающие, имеют широкую область распространения и/или содержат общие положения для определенной области, могут применяться непосредст­венно в качестве стандарта или служить основой для разработки других стандартов и иных нормативных или технических документов, делятся на организационно-методиче­ские стандарты (устанавливают общие организационно-технические положения по проведению работ в определенной области) и общетехнические стандарты (устанавли­вают: научно-технические термины, многократно используемые в науке, технике, про­изводстве; условные обозначения различных объектов стандартизации — коды, метки, символы);

стандарты на продукцию (услуги), стандарт, устанавливающий требования, кото­рым должна удовлетворять продукция (услуга ) или группа однородной продукции (ус­луг), с тем чтобы обеспечить ее соответствие своему назначению, делятся на стандарт общих технических условий (содержит общие требования к группам однородной про­дукции) и стандарт технических условий (требования к конкретной продукции);

стандарты на процессы (работы), устанавливают требования к выполнению раз­личного рода работ на отдельных этапах жизненного цикла продукции (услуги) — раз­работка, изготовление, хранение, транспортирование, эксплуатация, утилизация для обеспечения их технического единства и оптимальности. Также должны содержать тре­бования безопасности для жизни и здоровья населения и охраны окружающей природ­ной среды при проведении технологических операций;

стандарты на методы контроля должны в первую очередь обеспечивать всесто­роннюю проверку всех обязательных требований к качеству продукции (услуги). Уста­навливаемые в стандартах методы контроля должны быть объективными, точными и обеспечивать воспроизводимые результаты, устанавливают средства испытаний и вспомогательные устройства, порядок подготовки и проведения испытаний, правила обработки и оформления результатов;

стандарты на термины и определения, нормативный документ, содержащий определения терминов, примеры их применения и т.д.

На территории РФ действуют следующие виды стандартов: государственные стандарты (ГОСТы); стандарты отраслей (ОСТы); стандарты предприятий; стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений. Кроме того, в Российской Федерации применяются международные (региональные) стандарты, правила, нормы и рекомендации по стандартизации.

ГОСТы разрабатываются на продукцию, работы и услуги, имеющие межотраслевое значение, и не должны противоречить законодательству РФ. Требования, устанавливаемые государственными стандартами, являются обязательными, если они касаются обеспечения безопасности продукции, работ, услуг, технической и информационной совместимости, взаимозаменяемости продукции, единства методов их контроля и единства маркировки. Принимаются Госстандартом России

Стандарты отраслей разрабатываются на продукцию, работы, услуги отраслевого значения и принимаются соответствующими государственными органами управления в пределах их компетенции. Они не должны нарушать обязательные требования государственных стандартов.

Стандарты предприятий могут разрабатываться и утверждаться предприятиями самостоятельно, и они также не должны входить в противоречие с обязательными требованиями государственных стандартов. Стандарты предприятий подлежат обязательному соблюдению другими хозяйствующими субъектами, если в договоре на разработку, производство и поставку продукции, на выполнение работ и оказание услуг сделана ссылка на эти стандарты.

Стандарты научно-технических, инженерных и других обществ разрабатываются и применяются ими для динамичного распространения и использования полученных в различных областях знаний результатов исследований и разработок (на принципиально новую продукцию, процессы или услуги, передовые методы испытаний, нетрадиционные технологии и способы управления производством).

 

33. Понятие качества продукции.

Понятие качества продукции регламентировано ГОСТ 15467-79 «Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения».

Качество продукции — совокупность свойств продукции, обуславливающих ее способность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением.

Качество связано с понятиями свойство продукции и полезность продукции. Свойство определяет объективные стороны объекта без оценивания важности этих свойств для потребителя, а полезность — способность продукции приносить пользу и удовлетворять конкретного потребителя.

Факторы, влияющие на качество продукции: общественные ожидания, субъективные настроения потребителей; качество проекта (совершенство конструкции); качество исполнения (совершенство технологий); уровень конкурентности рынка.

Факторы, влияющие на сохраняемость продукции: влажность, свет, состав воздуха, механические факторы, биологические.

В результате этих воздействий происходят различные изменения.

Основные группы показателей качества продукции:

· показатели назначения (определяют основные функциональные свойства продукции и обусловливают диапазон ее применяемости);

· показатели надежности (характеризуют способность продукции сохранению работоспособности при соблюдении определенных условий эксплуатации и технического обслуживания);

· показатели технологичности (связаны с совершенством конструктивно-технологических решений продукции, обусловливающих высокую производительность труда при изготовлении, ремонте и техническом обслуживании);

· показатели стандартизации и унификации (характеризуют насыщенность продукции стандартными, унифицированными и оригинальными частями, а также уровень унификации с другими изделиями);

· патентно-правовые показатели (характеризуют степень обновления технических решений, использованных в продукции, их патентную защиту, а также возможность беспрепятственной реализации продукции в нашей стране и за рубежом);

· эргономические показатели (характеризуют приспособленность продукции к антропометрическим, физиологическим, психофизиологическим и психологическим свойствам потребителя);

· эстетические показатели (связаны со способностью изделия к выражению красоты в предметно-чувственной форме);

· показатели транспортабельности (характеризуют приспособленность продукции к транспортированию, не сопровождающемуся ее использованием или потреблением);

· показатели безопасности (характеризуют особенности продукции, обусловливающие при ее эксплуатации или потреблении безопасность человека);

· экономические показатели характеризуют затраты на разработку, изготовление, эксплуатацию или потребление продукции, (различные виды затрат, себестоимость, цена и пр.).

34. Основные понятия о взаимозаменяемости деталей, узлов и механизмов.

Взаимозаменяемость - это пригодность одного изделия, процесса, услуги для использования вместо другого изделия, процесса, услуги с целью выполнения одних и тех же требований.

Виды: 1. полная взаимозаменяемость, 2. неполная, 3. внутренняя, 4. внешняя, 5. функциональная.

Точность обработки - степень соответствия действительных геометрических размеров параметрам, заданным чертежом.

Для оценка точности размеров детали используют укрупненную классификацию отклонений геометрических параметров:

1. отклонение размера, 2. отклонение расположения поверхностей, 3. отклонение формы, 4. волнистость поверхности, 5. шероховатость поверхности.

Источники погрешности обработки:

1. неточность станка, 2. неточность приспособления, 3. неточность режущего инструмента, 4. неточность установки инструмента, 5. неточность детали, 6. деформация детали, 7. деформация станка, приспособления, инструмента под действием силы резания, 8. температурные деформации при обработке детали, 9. неточность измерения и контроля размеров.

Погрешности - это рассеяние размеров, возникшее в результате воздействия большого числа факторов. Они делятся на систематические, случайные, грубые. 

35. Понятие о погрешности и точности размера

Точностью обработки называют степень соответствия действительных геометрических размеров параметров, заданных чертежом.

Погрешностью называют степень несоответствия действительных параметров заданным, т.е погрешность-это величина обратная точности.

Для оценки точности размеров деталей используют укрупненную классификацию отклонений геометрических параметров:

1. Отклонения размера
2. Отклонения расположения поверхностей
3. Отклонение формы
4. Волнистость поверхности
5. Шероховатость поверхности.

Источники погрешностей обработки:

1. Неточности станка
2. Неточности приспособления
3. Неточности режущего инструмента
4. Неточность установки инструмента
5. Неточности деталей
6. Деформация детали
7. Деформация станка, приспособления, инструмента под действием сил резания.
8. Температурные деформации при обработке деталей
9. Неточности измерения и контроля размеров.

Погрешности - это рассеяние размеров, возникающие в результате воздействия большого числа факторов.

Они делятся на систематические, случайные, грубые.