Досконалість конструкції деталі, машини оцінюють за її надійністью і економічностью

ЛЕКЦІЯ 2

 

Елементи теорії надійності.

Основні вимоги до конструкції деталей машин. Критерії роботоздатності.

 

Досконалість конструкції деталі, машини оцінюють за її надійністью і економічностью.

Під надійністью розуміють властивість виробу виконувати задані функції, зберігаючи в заданих межах свої експлуатаційні показники протягом потрібного відрізку часу чи потрібної наробки, зберігати свою працездатність.

Відмова - це подія, що полягає в порушенні працездатності. Розрізняють відмови функціональні (поламки) та параметричні (поступовий вихід параметрів за межі допустимих значень – зниження точності, коефіцієнта корисної дії, падіння компресії в двигуні ВЗ).

Деталі і вузли машин повинні відповідати основним критеріям роботоздатності: міцності, жорсткості, зносостійкості, теплостійкості, довговічності, вібростійкості.

Міцність - є головним критерієм працездатності. Це властивість матеріалу деталі в зазначених умовах та границях не руйнуючись сприймати ті чи інші певні дії.

Найбільш розповсюдженим методом оцінки міцності деталей машин є порівняння розрахункових напружень, виникаючих в деталях машин під дією навантажень, з допустимими для матеріалу деталі .

Умову міцності можна записати :

s£[s] або t£[t] ,

де s, t - розрахункові значення нормального або тангенційного напружень, відповідно, в небезпечному перерезі.

[s], [t] - допустимі значення напружень для матеріалу деталі.

Для оцінки надійності можуть бути вибрані інші показники. Розповсюджений метод оцінки міцності – це порівняння дійсного коефіцієнту запасу міцності n деталі з допустимим значенням [n].

В цьому випадку умову міцності можна виразити як: n>[n].

Неправильний вибір запасу міцності може призвести до руйнування деталей (в разі невиконання умови) або до підвищення маси виробу та збільшення матеріалоємності.

 

 

Розрізняють два види розрахунків на міцність: проектний та перевірочний.

Проектний дає змогу визначити геометричні розміри деталей за формулами, які відповідають головним критеріями роботоздатності за допустимими напруженнями.

Перевірочний розрахунок дає змогу за відомими геометричними параметрами перевірити виконання головної умови міцності. Допускається перевантаження до 5% та недовантаження до 15%.

Для того, щоб скласти математичний опис об’єкту розрахунку, в інженерні розрахунки вводять спрощення - реальні конструкції замінюють ідеалізованими моделями чи розрахунковими схемами. Виділяють головне, інші другорядні фактори відкидають чи, враховують коефіцієнтами. Значення коефіцієнтів виводять згідно даних практики.

Неточність розрахунків компенсують за розрахунок коефіцієнту запасу міцності.

 

Вироби, які вивчаються в курсі деталей машин, можна розподілити на дві групи:

1. Стандартні які випускає промисловість за певними стандартами;

2. Оригінальні, які проектуються після відповідних розрахунків на міцність.

Перша група виробів вибирається за певними критеріями, тобто робиться за умовами міцності порівняльна оцінка розрахункових параметрів з параметрами, табличними, допустимими для даного виробу.

Друга група виробів, яка проектується, розраховується в два етапи. Спочатку робиться проектний розрахунок, в основу якого закладаються властивості вибраного матеріалу (міцності характеристики). Визначаються геометричні параметри виробу. А потім робиться перевірочний розрахунок, порівнюються розрахункові параметри з допустимими для вибраного матеріалу.

 

До стандартних виробів, які входять до приводної установки транспортера, трансмісії або іншої с.г. машини відносяться:

1. Електродвигун;

2. Редуктор;

3. Муфти компенсуючі;

4. Підшипники кочення;

5. Паси пасових передач;

6. Ланцюги ланцюгових передач;

7. Шпонки для шпонкових з'єднань валів з колесами зубчастими, зірочками або шківами;

8. Вироби, що використовуються для з’єднання деталей та вузлів (гайки, шпильки, гвинти, болти).

 

Критеріями вибору вище перелікованих виробів являються кінематичні, геометричні, або параметри міцності та характеристики. В (таблиці 1) наведено перелік виробів та критеріїв, за якими ці вироби можуть бути вибрані.

При проектуванні виробів або виборі стандартних пропонується схема вирішення задачі:

1. Спершу треба визначити призначення виробу, принцип дії та будову.

2. Далі розглянути, які сили виникають на рухомих або нерухомих контактах.

3. Визначити напруження, які виникають від сил, та виявити максимальні напруження в небезпечних перерізах.

4. Визначити можливі види руйнувань від максимальних напружень.

5. І нарешті здійснити розрахунок на міцність, як засіб запобігання можливим руйнуванням для деталей, які проектуються, або визначивши критерії оцінки міцності (або інші характеристики) порівняти їх з допустимими значеннями міцністних характеристик (інших показників).

 

 

Стандартні вироби приводних установок та критерії вибору

ТАБЛИЦЯ 1

№ Назва виробу Критерії оцінки Умова вибору
1. Електродвигун Потужність потрібна Pдв.n.; Номінальна швидкість w дв.розрах. Рдв.n. £ Рдв.станд. При відповідній швидкості wном.дв.
2. Редуктор Передаточне число редуктора Uред.; Крутний момент на тихохідному валу Ттих. При відповідному Uред.станд. Ттих. £ [Т]табл.
3. Муфти компенсуючі пружні і жорсткі Діаметри валів, які з’єднуються dв1 і dв2; Номінальний крутний момент на валах Т1 і Т2 При відповідному більшому діаметрі вала dв Тном. ´ Кбезпеки £ [Т]табл.
4. Підшипники кочення Діаметр вала посадочний під підшипники; Динамічна вантажопідйомність Срозр. Срозр. £ [C]табл.  
5. Паси пасових передач Тип паса; Ширина паса плоского В; Товщина прошарка d; Товщина плоского паса (кількість прошарків Z).  
6. Ланцюги ланцюгових передач Крок ланцюга t; Питомий тиск в шарнірі [p] p £ [p]; n £ [n]; n ³ [n].
7. Шпонки призматичні шпонкових з’єднань Діаметр вала під маточину колеса dв; Крутний момент Т; Напруження зминання sзм. Напруження зрізу tзр.   sзм. £ [sзм.], tзр. £ [tзр.].