Общие сведения о корпусных деталях

Станины несут на себе основные узлы машин, обеспечивают их правильное взаимное расположение и воспринимают основные силы, действующие в машине.

Плиты поддерживают машины и приводы машин, состоящие из отдельных агрегатов, а также вертикальные машины.

Коробки и другие корпусные детали заключают в себе или поддерживают механизмы машин.

Все детали этой группы можно объединить под общим названием корпусные детали.

Корпусные детали в значительной степени определяют работе способность и надежность машин по критериям виброустойчивости, точности работы под нагрузкой, долговечности (при наличия направляющих или других изнашиваемых поверхностей). В стационарных машинах корпусные детали составляют до 70—85% массы машин. Поэтому мероприятия по экономии материалов наиболее эффективны в отношении снижения массы корпусных деталей.

В курсе «ДМ и ОК» можно рассматривать только самые общие вопросы конструирования корпусных деталей, так как эти детали весьма специфичны и разнообразны.

Все корпусные детали можно разделить по назначению на следующие группы (рисунок 99):

1) станины, рамы;

2) основания, фундаментные плиты;

3) корпусные детали узлов.

Корпусные детали узлов можно разделить на:

а) корпусу коробки, цилиндры;

б) стойки, кронштейны и другие неподвижные поддерживающие детали;

в) столы, суппорты, ползуны и другие подвижные корпусные детали;

г) кожухи и крышки.

Корпусные детали применяют: с двумя габаритными размерами, значительно меньшими, чем третий, — длинные станины, поперечины, ползуны; с одним габаритным размером, значительно меньшим, чем два других, — плиты, плоские столы; с габаритными размерами одного порядка — коробки.

Критерии работоспособности и надежности корпусных деталей: прочность, жесткость, долговечность.

Прочность является основным критерием для корпусных деталей, подверженных большим нагрузкам, главным образом ударным и переменным.

Жесткость служит основным критерием работоспособности большинства корпусных деталей. Повышенные упругие перемещения в корпусных деталях обычно приводят к неправильной работе механизмов, понижению точности работы машин, способствует возникновению колебаний.

Долговечность по износу имеет большое значение для корпусных деталей с направляющими или цилиндрами, выполненными за одно целое, без накладок или гильз. Ресурс остальных корпусных деталей обычно больше срока службы машин по их моральному износу (старению конструкции).

 

 

а — простые станины горизонтальных машин; б — простые станины вертикальных машин; в — портальные станины; г — кольцевые станины, корпуса; д — станины поршневых машин, блоки цилиндров; е —несущие системы подъемно-транспортных машин; ж — основания, плиты; в — коробки; и — стойки, кронштейны; к — поперечины, ползуны; л — столы, салазки, суппорты; м — крышки, кожухи

 

Рисунок 99 – Корпусные детали:

 

Тема 23 Основы оценки работоспособности и надежности машин (0,5/0,25/0,25 часа)

План лекции:

1. Основные определения

2. Основные показатели надежности

3. Критерии работоспособности и расчета деталей машин

4. Понятия о прочности, жесткости, износостойкости, виброустойчивости

 

Надежность – свойство изделия сохранять во времени способность к выполнению требуемых функций в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Надежность характеризуют состояниями и событиями.

Работоспособность – состояние изделия, при котором оно способно нормально выполнять заданные функции.

Отказ – событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности.

Показатели качества изделия по надежности: безотказность, долговечность и ремонтопригодность.

Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени.

Долговечность – свойство изделия длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при соблюдении норм эксплуатации. Под предельным понимают такое состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна.

Ремонтопригодность – свойство изделия, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособности путем технического обслуживания и ремонта.

Временные понятия надежности: наработка, ресурс и срок службы.

Наработка – продолжительность или объем работы изделия (в часах, километрах пробега, числах циклов нагружения).

Ресурс – суммарная наработка изделия от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние (в часах, километрах пробега и др.).

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия от начала до перехода в предельное состояние. Выражают обычно в годах. Срок службы включает наработку изделия и время простоев.

Основными показателями надежности являются.

– по безотказности – вероятность безотказной работы и интенсивность отказов;

– по долговечности – средний и гамма–процентный ресурс;

– по ремонтопригодности – вероятность восстановления.

Под вероятностью P(t) безотказной работы понимают вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки не возникает отказ изделия.

Если за время t наработки из числа N одинаковых изделий были изъяты из–за отказов n изделий, то вероятность безотказной работы изделия:

, (1)

Вероятность безотказной работы сложного изделия равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных его элементов:

, (2)

Если:

то:

, (3)

Отсюда следует, что чем больше элементов в изделии, тем ниже его надежность.

Эксплуатация изделия с таким низким показателем P(t) нецелесообразна.

Интенсивность отказов (t). В разные периоды эксплуатации или испытаний изделий число отказов в единицу времени различно. Интенсивность отказов – отношение числа п отказавших в единицу времени t изделий к числу изделий (N – n), исправно работающих в данный отрезок времени, при условии, что отказавшие изделия не восстанавливают и не заменяют новыми:

, (1.4)

Вероятность безотказной работы можно оценить по интенсивности отказов:

, (1.5)

Для деталей машин в качестве показателя долговечности используют средний ресурс (математическое ожидание ресурса в часах работы, километрах пробега, миллионах оборотов) или гамма–процентный ресурс (суммарная наработка, в течение которой изделие не достигает предельного состояния с вероятностью, выраженной в процентах). Для изделий серийного и массового производства наиболее часто используют гамма–процентный ресурс: для подшипников качения, например, 90 %– ный ресурс.

Под вероятностью восстановления понимают вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния изделия не превысит заданное значение.

Основы надежности закладывает конструктор при проектировании изделия (точностью составления расчетной схемы). Определение показателей надежности выполняют методами теории вероятностей, их используют при выборе оптимальных вариантов конструкции. Надежность зависит также от качества изготовления (неточности влияют на распределение нагрузок в зоне силового взаимодействия) и от соблюдения норм эксплуатации.