1.17. Справочная информация

100Н – это много или мало? Для сравнения и более точного определения величины действующей силы рассмотрим несколько простых примеров.

1. За что принимают физики силу, которая за 1 секунду изменяет скорость летящего килограмма картошки на 1м/с?

Ответ: физики принимают такую силу за единицу измерения силы тяжести - 1 ньютон. Кстати, разные другие физические силы физики тоже любят измерять в ньютонах. Чтоб никто не обижался.

2. Наутро после встречи с друзьями физиками и математиками английский ученый Исаак Ньютон так ослабел, что его сила стала равна всего двум ньютонам. Сможет ли усталый ученый удержать в руках стакан с кефиром массой 200 грамм?

Ответ: сможет, сможет. Сила в 2 ньютона позволяет удержать целых 204 грамма кефира. Или такое же количество грамм рассола.

3. Какую силу должен прилагать пятиклассник Егор Букин, чтобы одной рукой держать за шивороты в воздухе трех первоклассников, общая масса которых 53 кг?

Ответ: 530 Н. Для трех первоклассников этого вполне достаточно.

4. Какая сила тяжести действует на один килограмм картошки, висящий у дяди Пети в авоське за окном?

Ответ: на этот килограмм, как и на всякое другое висящее за окошком тело массой в один килограмм, действует сила тяжести, равная 9,8 ньютонов.

5. Счастливый жених, масса которого 55 кг, несет на руках красавицу невесту, масса которой 110 кг. С какой силой эта парочка давит на пол?

Ответ: 1617 ньютонов - вот сила, которую выдерживает пол. Пол-то выдержит, жениха жалко. Надорвется, бедняга.

6. Тяжелоатлет, масса которого 60 кг, замахнулся на легкоатлета гирей, масса которой 10 кг. В свою очередь легкоатлет массой в 70 кг целится в тяжелоатлета копьем массой 1 кг. На кого из них действует меньшая сила тяжести?

Ответ: на тяжелоатлета с гирей действует сила тяжести в 686 ньютонов, а на легкоатлета с копьем - 695,8 ньютонов. Тяжелоатлету легче.

7. Дед, взявшись за репку, развивает силу тяги до 600Н, бабка до 100Н, внучка до 50Н, жучка до 30Н, кошка до 10Н и мышка до 2Н. Чему равна равнодействующая всех этих сил, направленных по одной прямой в одну и ту же сторону? Справилась бы с репкой эта компания без мышки, если силы, удерживающие репку в земле, равны 791Н?

Ответ: модуль равнодействующей силы, равный сумме модулей сил, с которыми дедка тянет за репку, бабка за дедку, внучка за бабку, жучка за внучку, кошка за жучку, а мышка за кошку, будет равен 792Н. Вклад мускулистой мышки в этот могучий порыв равен 2Н. Без мышкиных ньютонов дело не пойдет.

8. Сможет ли нечистая сила величиной не более 1000 ньютонов голыми руками поднять из гроба покойника, масса которого 120 кг?

Ответ: не бойтесь, не сможет.

5.4 Задание на работу

Пример задания на ЛР: используя разработанную 3D модель объекта, исследовать ее на прочность, по методике предложенной выше.

5.5. Объекты исследования, оборудование, материалы и наглядные пособия

Для выполнения работы применяеются:

- IBM-совместимый ПК с ОC Windows XP, 7, 8;

- Система автоматизированного проетировния КОМПАС 11.0 и выше.

5.6. Порядок выполнения работы

1. Внимательно изучить теоретические сведения, приведенные в методических указаниях по выполнению лабораторной работы.

2. Исследовать спроектированную ранее 3D модель объекта на прочность

5.7. Содержание отчета

Отчет должен содержать экранные копии иллюстрирующие процесс исследования на прочность спроектированной ранее 3D модели объекта .

6. Лабораторная работа №5 Материальное нормирование

Цель работы: овладеть навыками определения материальных затрат на изделие с учетом всех технологических отходов и потерь.

Теоретические сведения.

1.18. Материальное нормированиею

В ходе материального нормирования определяется расход материала на изделие с учетом всех технологических отходов и потерь. Так как подавляющее большинство деталей машин изготавливаются из металлопроката, рассмотрим нормирование данного вида материалов.

Нормирование листового (лист, лента) и длинномерного (круг, шестигранник, швеллер и т.д.) проката принципиально отличается. Рассмотрим нормирование длинномерного проката. Ввиду большого разнообразия применяемых профилей целесообразно ввести понятие поперечного размера длинномерного проката, т.е. определяющего размера его поперечного сечения, приводимого в стандартном обозначении материала. В таблице 2.8 приведены поперечные размеры для большинства применяемых в машиностроении профилей.

Пусть нормируемая деталь имеет длину L и поперечный размер C. По таблицам [Коганов И.А., Станкеев А.А. Расчет припусков на механическую обработку. - Тула, ТулПИ, 1973. - 192с. и др.] исходя из заданных значений шероховатости и точности находятся общие припуски на обработку по длине T_L и по поперечному размеру T_C и рассчитываются размеры заготовки:

, (5.1)

где L_З - длина заготовки;

C_З - поперечный размер заготовки.

Таблица 5.1 - Поперечные размеры металлопроката.

Профиль	Поперечный размер
Двутавр	Высота
Квадрат	Сторона
Круг	Диаметр
Проволока	Диаметр
Профиль трапециоидальный	Высота
Сегмент	Высота шпонки
Тавр	Высота
Уголок неравнополочный	Ширина большей полки
Уголок равнополочный	Ширина полки
Швеллер	Высота
Шестигранник	Размер под ключ

Далее технолог назначает оборудование для отрезки деталей от заготовки, тем самым по определяя потери на отрезку W_ДЗ и зажим W_ЗАЖ. Можно подразделить все оборудование, применяемое для работы с металлопрокатом, на группы с близкими значениями потерь на отрезку и зажим и назначить средние величины потерь в зависимости от размера обрабатываемого материала. Тогда потери определятся как дискретные функции:

W_рез=f₃(M, S) (5.2)

W_заж=f₄(M, S), (5.3)

где М - группа оборудования;

S - обрабатываемый размер исходного материала.

Разбиение оборудования на группы производится по принципу действия оборудования [Нормирование расхода материальных ресурсов в машиностроении: Справочник: В 2 т./Г.М. Покараев, А.А. Зайцев, О.В. Карасев и др.; Под общ. Ред. Г. М . Покараева и др. - М.: Машиностроение, 1988. - 372с.: ил.]. Выделяют 10 основных групп (таблица 5.2)

Таблица 5.2 - Группы оборудования, применяемые в работе с металлопрокатом.

№ группы	Оборудование
1	Механическая ножовка
2	Токарные и токарно-револьверные станки
3	Дисковые ножницы
4	Гильотинные ножницы
5	Ленточная пила
6	Абразивный диск
7	Фрикционная резка
8	Анодная резка
9	Газовая резка
10	Фрезерование

Потери на зажим характерны не для всех групп оборудования, а для гильотинных ножниц и токарных станков (группы 2 и 4). Согласно отраслевому стандарту [ОСТ 3-14.320-82. Отраслевая система технологической подготовки производства. Обработка металлов резанием. Операционные припуски и допуски. - М., ЦГМС, 1982. - 52с.], в случае использования гильотинных ножниц потери составляют 125мм при обработке листа до 20мм толщиной. При обработке длинномерного проката на токарных станках длина зажима определяется длиной обрабатываемого прутка: при длине менее 2500мм - 20мм, более - 45мм.

Таблица 5.3 - Потери на отрезку, мм.

min размер, мм	max размер, мм	Гр. 1	Гр. 2	Гр. 3	Гр. 4	Гр. 5	Гр. 6	Гр. 7	Гр. 8	Гр. 9	Гр. 10
0	6	2	2	1	2	1	2	1.6	1.5	3	2
6	10	2	2	2	3	1	2	2	1.5	3	3
10	18	2	2.5	2	4	1.5	2	3	1.5	3	4
18	30	2	3	2.5	4	1.5	2	4	1.5	3	5
30	50	2	4	3	4.5	1.5	2	5	1.5	3.5	6
50	80	2	5	4	5	2	2	6	1.5	4.5	6
80	120	2.5	5	4.5	6	2.5	2.5	8	2	5	6.5

Зная размеры заготовки и назначенную конструктором марку материала, из определенного стандартом сортамента выбирается материал с длиной L_МАТ и поперечным размером C_МАТ такими, что L_МАТL_З и C_МАТC_З. Сортамент на круглый прокат представлен в ГОСТ 1208-73, 1535-71, 175-72, 18175-72, 18175-78, 18175-79, 19703-74, 19905-74, 2060-73, 2060-75, 2590-71, 2590-70, 2591-71, 5781-82, 5949-75, 7417-75, 7419-74. Диаметр материала должен быть равным или превышать рассчитанный с учетом припуска диаметр заготовки. Длина материала L_МАТ выбирается произвольно из стандартного ряда 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000мм.

Рис. 5.27 Схема раскроя длинномерного проката.

Теперь нужно определить число заготовок, получаемых из материала N_ЗМ и отход на некратность материала W_НКМ:

(5.4)

, (5.5)

где int - операция выделения целой части числа.

Схема размещения деталей, потерь и отходов в материале в случае использования единичных заготовок показана на Рис. 5 .27.

Для определения подетальной нормы расхода материала важны не абсолютные, а приведенные отходы и потери. Приведенным называется отход W’, отнесенный к числу заготовок из материала N_ЗМ:

W’=W/N_ЗМ (5.6)

По (5.6) находятся приведенные потери на отрезку W’_РЕЗ, зажим W’_ЗАЖ и приведенный отход на некратность W’_НКМ.

Для определения массы заготовки М_З необходимо знать массовую характеристику используемого материала, в качестве которой применяются либо плотность материала, либо масса одного метра длины длинномерного проката (для сложных профилей - тавра, двутавра, трапеции). Для круга, шестигранника, квадрата масса метра длины при известной марке (и плотности) материала рассчитывается очевидным образом.

Норма расхода материала M на одну деталь (в кг) находится как

(5.7)