Основные критерии работоспособности

Основные понятия и опредеоения

Детали машин

Детали машин - раздел науки механики об общих методах расчета и рационального конструирования машин и механизмов.

Под деталью понимают изделие промышленного производства, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций.

Детали, соединенные между собой, образуют сборочную единицу. В том случае, если она выполняет заданные функции совместно с другими частями изделия, ее называют узлом.

Механизмом называют совокупность нескольких жестко соединенных деталей, связанных кинематическими парами, которые предназначены для преобразования одного вида движения в другой.

Машиной считается механическое устройство, преобразующее посредством движения энергию, материалы или информацию с целью облегчения физического и умственного труда человека. Основным типом машин на производстве являются технологические машины. предназначенные для выполнения технологических операций (изменение формы, размеров и свойств обрабатываемого предмета).

Жизненный цикл любой машины (узла, детали) можно разделить на три этапа:

• проектирование;
• создание (изготовление);
• эксплуатация.

Процесс проектирования можно разделить на следующие этапы:

· выбор принципиальной схемы машины с ориентацией на существующие аналоги (прототипы) в зависимости от назначения, технических и эксплуатационных условий;

· построение расчетной схемы конструкции;

· определение действующих нагрузок;

· выбор материалов с учетом механических свойств и стоимости;

• проектный (ориентировочный) расчет основных геометрических параметров;
• эскизное проектирование и детальная проработка;
• проверочный расчет по главным критериям работоспособности.

Из большого разнообразия деталей можно выделить детали общего применения, встречающиеся во всех типах машин (болты, гайки, валы, шпонки, подшипники, зубчатые колеса и т.п.). Эти детали и являются предметом изучения в курсе ДМ.

При конструировании и изготовлении деталей машин большое внимание уделяется стандартизации и унификации.

Под стандартизацией понимается установление отраслевых, государственных и международных норм (стандартов) качества, формы и размеров изделий или их элементов, обязательных для проектировщиков, изготовителей и потребителей продукции. Под унификацией понимается рациональное сокращение типов, видов и размеров изделий одинакового назначения.

Работоспособность - это состояние изделия (машины, узла, детали), при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями нормативов технической документации.

Основными критериями работоспособности ДМ являются критерии, регламентирующие основные эксплуатационные свойства изделия: прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость.

Прочность - главный критерий работоспособности, - есть свойство детали в определенных условиях и пределах, не разрушаясь (или не теряя своей формы), воспринимать приложенные нагрузки.

Наиболее распространенным методом оценки прочности ДМ является сравнение расчетных (рабочих) напряжений приложенных нагрузок с допускаемыми напряжениями - по условию прочности:

Напряжение [Допускаемое напряжение] (3.1)

Напряжение в свою очередь определяется по формулам сопротивления материалов в зависимости от вида нагружения и принятой расчетной модели:

(3.2)

В этих уравнениях:

· напряжение есть мера внутренней напряженности сил упругости, интенсивность внутренних сил в опасном сечении детали (сила упругости в точке опасного поперечного сечения, отнесенная к единице площади сечения детали) при деформации, обусловленной действием внешней нагрузки;

· нагрузка есть мера внешнего энергетического воздействия на деталь (сила, момент силы);

· внутренний силовой фактор есть мера сил упругости в опасном сечении детали;

· сопротивление есть характеристика формы и размеров детали в зависимости от вида нагрузки и способа ее приложения (передаточная функция).

Условия прочности при различных видах деформации:

· при растяжении-сжатии и изгибе

s [ s ] ; (3.3)

· при сдвиге

t [ t ] ; (3.4)

· при контактных деформациях 

s _к  [ s ]_к . (3.5)

Проектные и проверочные расчеты

В курсе ДМ имеют применение два вида расчетов: проектные и проверочные.

Проектный расчет выполняется с целью предварительного определения размеров детали по формулам для соответствующих критериев работоспособности по допускаемым напряжениям.

Проверочный расчет выполняется для установленных в проектном расчете размеров детали с целью проверки соответствия основным условиям прочности.