Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
При освоении новых машин или модернизации ранее освоенных, при планировании их качества, аттестации и во многих других случаях необходимо знать и использовать классификацию деталей и сборочных единиц по различным параметрам и показателям.
Главными критериями оптимального выбора конструкции являются высокая производительность, экономичность, прочность и надежность, малые металлоемкость и энергоемкость, ремонтопригодность, простота и безопасность обслуживания и т. д. Показателем качества машины называется количественное выражение одного или нескольких ее свойств, применительно к опре деленным условиям ее создания и эксплуатации. Показатели качества подразделяются на единичные и комплексные (групповые).
Все показатели качества подразделяются на производственно-технологические и эксплуатационные. Первые определяют производственно-технологическую характеристику изделия и называются показателями технологичности, вторые характеризуют изделие как объект эксплуатации в соответствующей отрасли народного хозяйства или промышленности. Те и другие могут быть техническими и экономическими (ценностными). Одним из основных технических эксплуатационных качеств машины является надежность.
Основное противоречие в развитии современной техники заключается в том, что если не предпринимать необходимые меры по повышению надежности, то чем сложнее и точнее работа техники, тем менее она надежна. Отсюда следует, что решение проблемы надежности является не только важной технической, но и большой экономической задачей.
Первостепенное значение в обеспечении выпуска, машин высокого качества имеют методы повышения надежности машин и механизмов на основе четких требований к различным классам, типам и типоразмерам как целых машин, так и отдельных деталей и сборочных единиц.
Искусственные устройства, заменяющие ручной труд, делят на три группы: машины, аппараты и приборы.
Машина – это техническое изделие, работа которого посредством преобразования вещества, энергии, силы, движений, информации, частично или почти полностью заменяет, облегчает и приумножает результат физического и умственного труда человека. В машинах для выполнения производственных процессов в основном используют механические формы движения. Для механических машин характерны периодически повторяющиеся перемещения их составных частей и рабочих устройств, которые непосредственно выполняют производственные операции.
Аппаратами обычно называют искусственные сооружения, в которых происходят различные химические, тепловые и другие процессы, необходимые для изготовления или обработки изделий, продукта, материалов. Рабочие устройства аппаратов, как правило, неподвижны. Иногда аппараты включают устройства для транспортирования обрабатываемых объектов (транспортеры термических печей, загрузочные устройства и т. д.)
Приборы – устройства, используемые для автоматического контроля обрабатываемых объектов.
Различают две основные группы машин: энергетические и производственные.
В энергетических машинах один вид энергии превращается в другой. Примеры – гидротурбина, генератор, двигатель внутреннего сгорания.
Машины, в которых исходная энергия превращается в механическую, обычно называют двигателями. Обычно полученная механическая энергия с помощью так называемых преобразователей превращается в электрическую. Преобразователями являются генераторы различных типов.
Тип производственной машины зависит от производственного процесса, выполняемого машиной. Различают строительные, землеройные, грузоподъемные и другие машины. Самая большая группа – машины, используемые для обработки или изготовления изделий, материалов, продуктов. их называют технологическими, или рабочими машинами.
Основными элементами производственных машин являются их рабочие органы (например, режущие инструменты металлорежущих станков). Рабочий орган может быть непосредственно соединен с подвижной частью двигателя, но иногда непосредственное соединение невозможно, так как рабочий орган должен иметь другой вид движения или двигаться со скоростью, отличной от скорости двигателя. Тогда рабочий орган и подвижный элемент двигателя входят в состав специальных устройств, которые обеспечивают перемещение рабочих органов по заданным траекториям с заданными законами изменения их скоростей. Такие устройства называют механизмами. Механизм –искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования механического движения одного или нескольких тел в движения других тел. Механизмы входят в состав подавляющего большинства современных машин и приборов, являются одной из основных частей.
Всякая развитая машина состоит из комплекса трех основных механизмов: двигательного, передаточного и испол нительного. Наиболее общими для всех машин. являются передаточные механизмы. Двигательные и исполнительные механизмы, как правило, имеют большое количество специфических элементов.
Передачи вращательного движения предназначены переда вать энергию с одного вала на другой, как правило, с преобразованием, т. е. с уменьшением (реже с увеличением) угловых скоростей и с соответствующим изменением вращающих моментов,
Принята следующая условная классификация ма шин.
1. Рабочие машины— осуществляющие изменение формы, свойств, состояния и положения предмета труда. Сюда относятся станки для обработки металла, дерева, пластмасс; ткацкие и прядильные станки; подъемные краны; автомобили и тракторы, самолеты и т. д.
2. Машины - двигатели, предназначенные для преобразования любого вида энергии в механическую работу. Сюда относятся двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины, паровые машины, гидротурбины, электродвигатели и т. д.
3. Машины-преобразователи, или генераторы, предназначенные для преобразования механической работы в любой другой вид энергии (электрическую, тепловую и любую другую), например динамомашины — генераторы тока, холодильники и т. д.
4. Управляющие машины, используемые для автоматизации производства и управления производственными процессами, например, манипуляторы и т. д.
5. Электронно-вычислительные или логические машины, предназначенные для хранения, сбора, обработки и передачи информации, например, устройства памяти, следящие системы и т. д.
В комплексе машину-двигатель, передаточный механизм и исполнительную машину-орудие называют машинньгм агрегатом. Например, пресс, фрезерный станок, трактор, конвейер состоят из двигательного, передаточного и исполнительного механизмов, т. е. являются не только машинами-орудиями, но и машинными агрегатами.
В процессе производства машину собирают из отдельных деталей и узлов, которые условно именуются, изделиями. Установлены следующие виды изделий: деталь, сборочная единица, комплексы, комплекты.
Все изделия делятся на неспецифицированные, т. е. не имеющие составных частей (детали), а также состоящие из двух и более составных частей, соединенных сборочными операциями — специфицированные (сборочные единицы, комплексы и комплекты). Стандартом установлены определения основных видов изделий.
Деталью называется изделие, изготовленное из однородного материала. (монолит), без использования монтажных и сборочных операций, например: шкив; зубчатое колесо, винт, гайка, вал, коробка, согнутая из одного куска листового материала, и т. д.
Сборочная единица представляет собой изделие, состоящее из нескольких составных частей, соединенных между собой с помощью сборочных, монтажных операций, например редуктор, сварной корпус, муфта, коробка скоростей.
При разработке конструкторской документации. на сборочную единицу составляется спецификация (СП) — основной документ, определяющий полный состав специфицируемого изделия..
Комплексом называют два или более специфицируемых изделия, не соединенных с помощью сборочных. операций, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций, например поточная линия, состоящая из нескольких станков,. телефонная станция и т. д
Комплектом называют два или более изделия, не соеди ненных сборочными операциями и представляющие набор изделий вспомогательного характера, например комплект запасных частей и принадлежностей, комплект измерительной аппаратуры и т.д.
Несмотря на значительное многообразие устройств современных машин, разнообразие используемых в них деталей и сборочных единиц, можно отметить большое число изделий общего назначения, имеющих единую методику расчета и конструирования для различных отраслей машиностроения. К ним прежде всего относятся детали и сборочные единицы для передачи вращательного движения: валы, оси, муфты, шкивы, зубчатые колеса, червяки и червячные колеса, звездочки, опоры валов и т. д.; стандартные изделия, используемые для передачи заданного движения от одной детали к другой: шпонки, штифты, болты, гайки и т. д.; другие соединения, например шпоночные, шлицевые, клиновые, сварные, заклепочные и т. д.
Первостепенное значение в обеспечении выпуска, машин высокого качества имеет стандартизация — процесс установления и применения обязательных правил и норм с целью упорядочения деятельности и получения максимального производственного эффекта при выполнении минимальных требований.
Стандартизация деталей, сборочных единиц и изделий обеспечивает:
При конструировании следует стремиться к применению стандартных и покупных изделий. Такой метод конструирования сокращает сроки проектирования, позволяет быстро изготовить новое изделие, удешевляет конструкцию.
При проектировании новых машин конструкторы обязаны знать о наличии тех или иных стандартов, рекомендованных в данном конструкторском бюро. Несоблюдение стандарта преследуется по закону.
Стандарт — это результат конкретной работы по стандартизации, выполненной на основе достижений науки, техники и практического опыта.
Унификация и типизация являются методами стандартизации.
Унификация — наиболее распространенный и эффективный метод стандартизации, заключающийся в рациональном сокращении числа типов, видов и размеров объектов одинакового функционального назначения.
Типизация — один из методов стандартизации, который заключается в разработке типовых (по виду и размерам) предметов труда, оборудования, изделий, а также типовых технологических процессов.
Огромное значение в разработке новых проблем имеют единые международные физические и математические знаки, единые правила оформления чертежей и условных графических обозначений.
Стандартизация и унификация являются непременными условиями организации производства современных машин.
Показатели назначения характеризуют соответствие изделия его целевому назначению и свойства, определяющие функции, для выполнения которых изделие предназначено.
Группа показателей назначения состоит из подгрупп: классификационные, функциональной и технической эффективности, конструктивные, состава и структуры продукции.
Классификационные характеризуют принадлежность продукции к определенной классификационной группе. К ним относятся: мощность двигателя, емкость ковша экскаватора или кузова машины, содержание углерода и легирующих элементов в стали и др.
Функциональные и технической эффективности характеризуют полезный эффект от эксплуатации или потребления продукции, прогрессивность технических решений, реализованных в данной продукции. К ним относятся: производительность, точность выполнения операций, удельная энергоемкость работ и т. д.
Конструктивные, характеризуют основные проектно-конструкторские решения, удобство монтажа и установки, взаимозаменяемость продукции. К конструктивным показателям, например, относятся: габаритные и присоединительные размеры, наличие дополнительных устройств, например, домкрата для автомобиля.
Состава и структуры продукции – выражают количество в обработанных материалах примесей и их структурные состояния. Например: эффективность обработки сырья и материалов, массовая доля компонент, концентрация примесей в газообразных и жидких средах, коэффициент механизации или автоматизации.
Надежность – свойство изделия сохранять в установленных пределах времени значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения, транспортировки и других действий.
Надежность изделия – комплексное свойство, которое в зависимости от назначения и условий эксплуатации может включать: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, устойчивость работы, живучесть и т. д.
Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени, или его наработка в определенных условиях эксплуатации.
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность, с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта, до его предельного состояния, оговоренного технической документацией.
Ремонтопригодность – свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем обнаружения и устранения дефекта и неисправности технической диагностикой, обслуживанием и ремонтом. Это свойство обусловлено, в основном, компоновочным решением изделия.
При оценке технического уровня показатели экономного расходования сырья, материалов, топлива и других видов ресурсов выражаются как безразмерные относительные характеристики или через удельные значения. К показателям экономного использования ресурсов относятся коэффициент полезного действия (КПД) и удельные показатели расходования ресурсов при работе изделия.
Коэффициент полезного действия характеризует совершенство машинной техники в части экономного расходования энергии при выполнении полезной работы.
Удельными показателями расходования ресурсов , например, являются:
Технологичность рассматривается как совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимизации затрат труда, материальных и финансовых средств, времени и других ресурсов при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте. Показатели технологичности характеризуют свойства изделий, обуславливающие оптимальное распределение затрат материалов, средств, труда и времени при подготовке производства и изготовлении, эксплуатации, ремонтах и утилизации данного изделия.
Экологические показатели характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду в процессе эксплуатации технического изделия. При обосновании необходимости учета экологических показателей для оценки качества изделия проводится анализ его работы с целью выявления возможных вредных химических, механических, световых, звуковых, биологических, радиационных и других воздействий на окружающую природную среду. Экологические показатели техники подразделяют на три основные группы:
Значительный эффект при проектировании новых машин дают унификация и нормализация деталей, узлов и агрегатов.
Унификация может быть внутренней (в пределах данного изделия) и внешней (заимствование изделий с других машин данного или смежного завода).
Нормализация — регламентирование конструкции и типоразмеров широко применяемых изделий (деталей, узлов, агрегатов) с помощью ограничителей, определяющих минимум нормалей, обязательных для данной отрасли и удовлетворяющих потребности проектируемого класса машин. Ограничительные отраслевые нормали широко используются, например, для ограничения номенклатуры материалов, стандартных изделий и т. д.
Классификация методов создания современных унифицированных машин весьма многообразна, причем возможно сочетание двух, или нескольких методов в одной машине. Главными здесь являются: секционирование, конвертирование, метод базового агрегата, компаундирование, модифицирование, агрегатирование, универсализация машин и т, д.
Секционирование — разделение машины на одинаковые секции и образование производных машин, увеличением числа унифицированных секций. Секционированию хорошо поддаются транспортно-подъемные устройства (ленточные, скребковые транспортеры). Секционирование здесь сводится к построению каркаса машины из набора унифицированных секций при использовании однотипных приводной и натяжной станций и увеличении длины несущего полотна.
Конвертирование предусматривает использование базовой машины или основных ее элементов для создания агрегатов одинакового назначения, близких или различных по рабочему процессу. Примером могут служить поршневые двигатели внутреннего сгорания, переведенные с одного вида топлива на другой, или бензоиновые карбюраторные двигатели, конвертируемые в газовые. Метод базового агрегата основан на применении базового агрегата, превращаемого в машины различного назначения присоединением к нему специального, например навесного, оборудования. Наибольшее применение метод находит в проектировании сельскохозяйственных, дорожных, погрузочных и других машин, где в качестве базового агрегата используют тракторное или автомобильное шасси.
Компаундирование — параллельное соединение машин или агрегатов с целью увеличения общей мощности или производительности комплекса. Спариваемые агрегаты могут использоваться как независимые агрегаты или быть связаны друг с другом синхронизирующими или транспортными устройствами. Примером компаундирования первого типа является парная установка двух судовых двигателей, работающих на один винт, а также установка двух двигателей в крыльях самолета.
Модифицирование — улучшение конструкции машины с целью приспособления ее к новым условиям работы, к обработке новых видов продукции без изменения основной конструкции. Сюда входит замена материалов в конструкции для приспособления к новым климатическим условиям, изменение с этой целью системы смазки, применение антикоррозионных покрытий,
Агрегатирование — создание новых машин путем сочетания унифицированных агрегатов, представляющих собой автономные узлы, устанавливаемые в различном числе и комбинациях на общей станине. Основные преимущества агрегатирования: сокращение стоимости, сроков проектирования, упрощение обслуживания и ремонта, возможность легкой переналадки машин.
Универсализация преследует цели расширения функций машин, увеличение диапазона выполняемых ими операций, расширение номенклатуры обрабатываемых изделий. Она увеличивает приспособляемость машин к требованиям производства и повышает коэффициент их использования. В качестве примера можно привести строгально-фрезерные станки, совмещающие операции фрезерования и строгания, или блюминги слябинги, рассчитанные на выпуск заготовок для сортового и листового проката.
Оптимальными называются такие значения показателей качества машин и другой машиностроительной продукции, при которых достигается либо наибольший эффект от эксплуатации при заданных затратах на их создание и эксплуатацию, либо обеспечивается заданный эффект при наименьших затратах, либо наибольшее отношение полезного эффекта к затратам.
Если при условии заданных затрат добиваются наилучшего значения обобщенного показателя качества, характеризующего наибольший эффект от эксплуатации, этот показатель рассматривается как критерий оптимизации, а заданные затраты являются ограничением.
Если же минимизируются затраты на создание и эксплуатацию изделия, критерием оптимизации выступают затраты, а заданное значение обобщенного показателя качества – ограничением при оптимизации.
Задачей конструктора является создание машин, наиболее полно отвечающих потребностям рынка, дающих наибольший экономический эффект и обладающих высокими технико-экономическими показателями.
Главными критериями являются высокая производительность, экономичность, прочность и надежность, малые металлоемкость и энергоемкость, ремонтопригодность, простота и безопасность обслуживания и т. д. Кроме того, современные машины должны удовлетворять всем требованием дизайна, иметь хорошую отделку и т. д.
Удельный вес каждого из этих факторов в оценке целесообразности проектируемой машины зависит от ее назначения:
в машинах-генераторах и преобразователях энергии главными являются кпд, экономичность;
в машинах-орудиях — производительность, надежность, степень автоматизации, в том числе вспомогательных операций;
в металлорежущих станках — производительность, точность обработки, диапазон выполняемых операций;
в приборостроении — чувствительность, точность;
в транспортной технике, авиации — расход энергии топлива, малая масса, высокий кпд двигателя.
Как правило, общими критериями оценки машин являются также и прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость, надежность.
Прочность — важнейший критерий работоспособности деталей машин. Детали машин в процессе работы не должны разрушаться под действием возникающих в них напряжений. Выбрав предварительно материал, следует произвести расчет на прочность. Если результаты расчетов будут неудовлетворительны, то либо увеличивают размеры деталей, либо подбирают более прочные материалы, либо подвергают деталь термической или термохимической обработке.
Жесткость — способность детали сопротивляться изменению формы под действием. нагрузок. Например, недостаточная жесткость нарушает правильную работу зубчатых передач и может привести к разрушению зубьев.
Износостойкость — важный критерий работоспособности трущихся деталей машин, связанный с постепенным уменьшением размеров или изменением формы деталей по поверхности в результате трения. Износ деталей снижается с увеличением твердости и снижением шероховатости трущихся поверхностей и при условии хорошей смазки.
Теплостойкость. Как известно, работа машины сопровождается выделением теплоты, которое вызывается трением; чрезмерное тепловыделение понижает работоспособность деталей и ухудшает качество работы машины. При необходимости производят тепловой расчет так, чтобы выделенная теплота была равна или меньше отводимой.
Виброустойчивость—способность конструкции работать в заданном режиме колебаний. Это особенно важно для современных быстроходных машин. Практическое значение имеют обычно низкочастотные колебания, для выявления которых производят необходимые расчеты или балансировку системы.
Важнейшим показателем является технологичность проектируемой машины. Под технологичностью понимают совокупность признаков, обеспечивающих наиболее экономичное, быстрое и производительное изготовление изделий с применением прогрессивных методов обработки при одновременном повышении качества, точности и взаимозаменяемости частей.
Технологичность зависит от масштаба и типа производства. Штучное и мелкосерийное производство предъявляет к технологичности одни требования, крупносерийное и массовое производство — другие. Признаки технологичности специфичны также для деталей различных методов изготовления.