Основные требования к деталям и узлам машин. Понятия работоспособности, технологичности, экономичности.

Работоспособность - состояние изделия, при котором в данный момент времени его ос­новные параметры находятся в пределах, уста­новленных требованиями нормативно-технической документации и необходимых для выполнения его функциональной задачи.

При создании изделия стремятся не только достигнуть высокого технического уровня, но и максимально возможно снизить затраты труда, материалов и энергии на его проектирование, производство, эксплуатацию и утилизацию. Все это характеризует изделие как объект производства.

Конструкция изделия в первую очередь определяется его служебным назначением. Однако, конструктивное исполнение изделия может быть разным, при этом будут разными и затраты ресурсов. Эта разница и является результатом разного уровня технологичности изделия.

Технологичность — это совокупность свойств изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при его производстве, ремонте и утилизации.

Следует подчеркнуть, что технологичность конструкции изделия отражает не функциональные свойства изделия, а свойства его как объекта производства и эксплуатации.

Изделие можно считать технологичным, если оно не только соответствует современному уровню техники, экономично и удобно в эксплуатации, но в нем учтены и возможности применения наиболее экономичных, производительных процессов изготовления, ремонта и утилизации. Из этого следует, что технологичность — понятие комплексное.

С другой стороны, технологичность — понятие относительное, так как при разной программе выпуска изделия технологии изготовления и ремонта существенно различаются.

Кроме того, существует понятие экономичности. Так, например, требование прочности конструкции часто связано с необходимость увеличения размеров детали, требование же экономичности, наоборот, вызывает необходимость уменьшения размеров (в целях экономии материала). Однако в большинстве случаев требования экономичности и прочности могут быть согласованы путем применения более рациональной формы детали с одновременным ее облегчением.

Основные критерии работоспособности.

Важнейшие критерии работоспособности и расчета деталей машин это: прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость и надежность.

Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.

В настоящее время при расчёте на прочность используют как расчёт по допускаемым напряжениям, так и расчёт по допускаемому числу циклов нагружения. Основные неравенства расчёта по допускаемым напряжениям:

где

и   — наибольшие расчётные нормальное и касательное напряжения, соответственно;

и   — допускаемые нормальное и касательное напряжения, безопасные для прочности детали.

Жесткость – способность деталей сопротивляться изменению формы под действием сил, является, наряду с прочностью, одним из важнейших критериев работоспособности машин. В очень многих деталях машин напряжения значительно ниже предельных.

Жесткость деталей машин определяется собственной жесткостью деталей, рассматриваемых как брусья, пластинки или оболочки с идеализированными опорами, и контактной жесткостью, т.е. жесткостью поверхностных слоев в местах контакта.

Потеря деталями устойчивости характеризуется тем, что они, находясь под нагрузкой, после дополнительного упругого деформирования на малую величину не возвращаются в первоначальное состояние.

Большинство деталей машин выходят из строя из-за износа. Изнашивание представляет собой постепенное уменьшение размеров и изменение формы деталей по поверхности в результате трения.

Под виброустойчивостью понимают способность конструкций работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.

Надежность – свойство изделий выполнять в течение заданного времени или заданной наработки свои функции, сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели. Надежность изделий обуславливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Безотказность – свойство сохранять работоспособность в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для ремонтов и технического обслуживания.

Ремонтопригодность – приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость – свойство изделия сохранять требуемые эксплуатационные показатели после установленного срока хранения и транспортирования.

Техническое обслуживание позволяет поддерживать и восстанавливать требуемый уровень надёжности объектов за счёт организации периодических проверок состояния объектов, замены и ремонта некоторых элементов, регулировки параметров и устранения выявленных неисправностей. В состав технического обслуживания входят эксплуатационный уход и мелкий ремонт оборудования. Эксплуатационный уход – это чистка, регулярный наружный осмотр, смазка, проверка состояния масляных и охлаждающих систем, подшипников, наблюдение за состоянием крепёжных деталей и соединений, проверка состояния заземления и др. Мелкий ремонт оборудования – устранение мелких дефектов, подтяжка крепёжных деталей, частичная регулировка, замена предохранителей, прокладок, проверка общего состояния изоляции и др.

В  соответствии  с  особенностями  повреждений,  выявленных  в процессе технического обслуживания и износа составных частей оборудования с целью восстановления неисправностей и работоспособности объекта, осуществляются ремонтные работы. Ремонт, состоящий в замене и восстановлении отдельных частей оборудования и их регулировке, считается текущим. Ремонт, осуществляемый для восстановления исправности и ресурса работы объекта с заменой или восстановлением любых его частей, включая основные, и их регулировкой, называется капитальным.