Заключение. Основные методы повышения ресурса деталей машин

1, Оптимальное конструирование и упрочняющая технология - общие требования для повышения прочности:

• выравнивание напряжений по площади поперечного сечения и по объ­ёму детали;

• применение многопоточности передачи сил (шлицы вместо шпонок, планетарный редуктор вместо последовательного ряда зубчатых колёс);

• создание напряжений обратного знака путём предварительного напря­жения (дробеструйная обработка, обкатывание шариками и роликами, наклёп и др.),

• механические отделочные операции (чистовое точение, шлифование, полирование, шабровка);

• термическая и химико-термическая обработка (закалка поверхности, цементация, азотирование, нитроцементация, цианирование и др.); а так­же обработка ультразвуком, взрывом и т.д.

1. Оптимизация конструкции по усталостной прочности - исключение кон­центраторов напряжений:

• при конструировании валов предусматривать галтели; в месте напрессовки деталей увеличивать диаметр на 5%;

• шпоночные канавки выполнять дисковой, а не торцовой фрезой; приме­нять эвольвентные, а не прямобочные шлицы;

• при конструировании зубчатых колёс выполнять плавные переходные кривые; применять фланкированные или бочкообразные зубья;

• для болтового соединения предусматривать галтели у головки и схода резьбы, поднутрение гаек и высверливание длинных болтов;

• в подшипниках следует уменьшать зазор между деталями;

• в сварных соединениях предусматривать разделку кромок, в угловых швах давать плавные галтели.

3. Борьба с изнашиванием сопряжений и мероприятия по повышению на­дёжности. Меры по замедлению износа:

• разделение поверхностей смазкой (жидкой или твёрдой);

• сближение деталей при износе (компенсация износа);

• самоустановка деталей в процессе изнашивания (колодки тормоза);

• учёт переходных процессов при изнашивании деталей машин.

Характерный для большинства подвижных сопряжений вид кривой ди­намики износа во времени (рис. 64) установлен В.Ф.Лоренцом в нашей стране.

На кривой Лоренца различают три участка: I — неустановившийся процесс износа, с высокой начальной скоростью изнашивания у (приработ­ка); II - установившийся процесс, ко­гда скорость изнашивания почти по­стоянна; III — период выработочного (катастрофического) износа, до которого сопряжение, как правило, не эксплуатируется.

Рис. 64. Кривая динамики износа (кривая В. Лоренца)

Участок I неустановившегося износа значительно влияет на время рабо­ты до предельного состояния U_npед Сокращение времени приработки позволи­ло бы значительно увеличить ресурс t детали по износу (см. кривую 2, для ко­торой t₂ > t₁). Стремление к сокращению времени приработки и уменьшению начальной скорости изнашивания позволяет наметить некоторые мероприя­тия по повышению надёжности:

• разработка технологического процесса, дающего наиболее близкую к оптимальной шероховатость и направленность следов обработки;

• повышение точности изготовления, т.е. увеличения прилегания по макроповерхности, например, с помощью шабровки, хонингования, при­тирки;

• придание поверхности пары трения формы естественного износа: ус­тойчивой будет лишь такая форма изнашивающихся контактирующих поверхностей, которая соответствует энергетическому минимуму в за­данном относительном движении при установившемся процессе.

Вопросы для самопроверки

1. Машина, механизм, деталь, узел, привод машины - поясните приве­денные термины.

2. Объясните понятие надёжности и работоспособности конструкции. Основные мероприятия по повышению надёжности.

3. Напряжение и деформация - поясните понятия и приведите примеры конструкций, где тот или иной вид напряжений является главным.

4. Объясните понятия прочность, жёсткость, усталость, износ. Влияние Концентрации напряжений на прочность конструкций.

5. Какие виды трения вам известны. Влияние трения на износ.

6. Конструирование. Какие основные технические документы разрабатывают при конструировании.

7. Смесители, сушилки, центрифуги, конвейеры - назначение и устройство машин. Схемы электромеханического привода названных машин.

8. Критерии работоспособности. Приведите примеры конструкций, где тот или иной критерий является главным.

9. Конструкционные материалы. Укажите факторы, которые учитывают при выборе конструкционного материала.

10. Меры повышения эффективности конструкций машин.

11. ЕСДП — основные термины и системы посадок. Обозначение допус-крн и посадок на чертежах.

12. Механические передачи - их виды и основные характеристики. Срав­ните различные типы передач по передаточному числу, передаваемой мощно­сти и КПД.

13.Ремённые передачи - назначение и виды передач, принцип работы и характеристика, детали передачи и материалы для их изготовления.

14.Ремённые передачи — действующая нагрузка на детали передачи, Причины отказов и основы расчёта передачи.

1.5. Цепные передачи - назначение и виды передач, принцип работы и характеристика, детали передачи и материалы для их изготовления.

16. Цепные передачи - действующая нагрузка на детали передачи, причины отказов и основы расчёта передачи.

17. Фрикционные передачи — назначение и виды передач, принцип рабо­ты и характеристика, детали передачи и материалы для их изготовления.

18. Фрикционные передачи - действующая и расчётная нагрузка на дета­ли передачи, причины отказов и основы расчёта передачи.

19. Зубчатые передачи - назначение и виды передач, принцип работы и характеристика, детали передачи, материалы, методы и точность изготовления.

20. Зубчатые передачи - действующая и расчётная нагрузка на детали передачи, причины отказов и основы расчёта передачи.

21. Червячные передачи — назначение и виды передач, принцип работы и характеристика, детали передачи, материалы и точность изготовления.

22. Червячные передачи - действующая и расчётная нагрузка на детали передачи, причины отказов и основы расчёта передачи.

23. Валы и оси — назначение, конструирование и материалы валов. Поче­му расчёт вала разделяют на этапы — проектировочный и проверочный.

24. Опоры валов (подшипники) — назначение, виды подшипников и их расчёт. Почему подшипники качения получили преимущественное распростра­нение.

25. Муфты для соединения валов — назначение, конструкции и выбор уп­ругих муфт.

26. Резьбовые соединения - виды, характеристика болтовых соединений и расчёт болтов при сдвигающей нагрузке. Сравните варианты установки бол­тов с зазором и без зазора.

27. Шпоночные и шлицевые соединения - виды, характеристика и расчёт соединений. В чём преимущества шлицевого соединения по сравнению со шпоночным.

28. Сварные соединения - виды, характеристика и расчёт соединений сварным швом. Сравните соединения встык и внахлёстку.

29. Заклёпочные соединения - виды заклёпок, характеристика и расчёт на прочность заклёпочных швов. Оцените заклёпочные соединения в сравнении со сварными соединениями.

30. Соединения посадками - виды, характеристика и расчёт величины за­зора или натяга посадки. Приведите примеры подвижных и неподвижных со­единений деталей машин посадками.

Задачи на расчёт параметров посадок в соединениях деталей машин

Задачи на расчёт параметров посадок в соединениях деталей машин

Задачи на расчёт параметров посадок в соединениях деталей машин

Приложение. ЕСДП. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПОСАДКИ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ РАЗМЕРОВ

Таблица 6. ЕСДП. Система отверстия.

Рекомендуемые посадки при размерах от 10 до 500 мм

Основ-ное от-верстие

Основные отклонения валов

a

b

c

d

e

f

g

h

js

k

m

n

p

r

s

t

u

x

z

Посадки с зазором

Переходные посадки

Посадки с натягом

Н5

H5 g4

H5 h4

H5 js4

H5 k4

H5 m4

H5 n4

Нб

H6 f6

H6 g5

H6 h5

H6 js5

H6 k5

H6 m5

H6 n5

H6 p5

H6 r5

H6 s5

Н7

H7 c8

H7 d8

H7 e7

H7 e8

H7 f7

H7 g6

H7 h6

H7 js6

H7 k6

H7 m6

H7 n6

H7 p6

H7 r6

H7 s6

H7 t6

H7 u7

Н8

H8 c8

H8 d8

H8 e8

H8 f7

H8 f8

H8 h7

H8 h8

H8 js7

H8 k7

H8 m7

H8 n7

H8 s7

H8 u8

H8 x8

H8 z8

H8 d9

H8 e9

H8 f9

H8 h9

Н9

H9 d9

H9 e8

H9 e9

H9 f6

H9 f9

H9 h8

H9 h9

Н10

H10 d10

H10 h9

H10 h10

Н11

H11 a11

H11 b11

H11 c11

H11 d11

H11 h11

Н12

H12 b12

H12 h12

Примечание. Предпочтительные посадки выделены полужирным.

Таблица 7. ЕСДП. Система вала.

Рекомендуемые посадки при размерах от 10 до 500 мм

Основ­ной вал

Основные отклонения отверстий

A

B

C

D

E

F

G

H

Js

K

M

N

P

R

S

T

U

Посадки с зазором

Переходные посадки

Посадки с натягом

h4

G5 h4

H5 h4

Js5 h4

K5 k4

M5 h4

N5 h4

h5

F7 h5

G6 h5

Нб h5

Js6 h5

K6 k5

Мб h5

N6 h5

Ρ6 h5

h.6

D8 h6

E8 h6

F7 h6

F8 h6

G7 h6

H7 h6

Js7 h6

K7 k6

M7 h6

N7 h6

Р7 h6

R7 h6

S7 h6

T7 h6

h7

D8 h7

E8 h7

F8 h7

H8 h7

Js8 h7

K8 k7

M8 h7

N8 h7

U8 h7

h8

D8 h8

D9 h8

E8 h8

E9 h8

F8 h8

F9 h8

H8 h8

H9 h8

h9

D9 h9

D10 h9

E9 h9

F9 h9

H8 h9

H9 h9

H10 h9

hl0

D10 h10

H10 hlO

hll

A11 h11

B11 h11

C11 h11

D11 h11

Hll H11

h12

B12 h12

H12 h!2

Примечание. Предпочтительные посадки выделены полужирным.

Таблица 8. ЕСДП. Предельные отклонения размеров отверстий для предпочтительных полей допусков

Интервал размеров, мм	Предпочтительные поля допусков отверстий
	Н7	Js7	К7	N7	Р7	F8	Н8	Е9	Н9	Н11
	Предельные отклонения, мкм
Свыше 10 до 18	+18 0	+9 -9	+6 -12	-5 -23	-11 -29	+43 +16	+27 0	+75 +32	+43 0	+110 0
Свыше 18 до 30	+21 0	+10 -10	+6 -15	-7 -28	-14 -35	+53 +20	+33 0	+92 +40	+52 0	+130 0
Свыше 30 до 50	+25 0	+12 -12	+7 -18	-8 -33	-17 -42	+64 +25	+39 0	+112 +50	+62 0	+160 0
Свыше 50 до 80	+30 0	+15 -15	+9 -21	-9 -39	-21 -51	+76 +30	+46 0	+134 +60	+74 0	+190 0
Свыше 80 до 120	+35 0	+17 -17	+10 -25	-10 -45	-24 -59	+90 +36	+54 0	+159 +72	+87 0	+220 0
Свыше 120 до 180	+40 0	+20 -20	+12 -28	-12 -52	-28 -68	+106 +43	+63 0	+185 +85	+100 0	+250 0
Свыше 180 до 250	+46 0	+23 -23	+13 -33	-14 -60	-33 -79	+122 +50	+72 0	+215 +100	+115 0	+290 0

Таблица 9. ЕСДП. Предельные отклонения размеров валов для предпочтительных полей допусков 8-го, 9-го и 11 -го квалитетов

Интервал размеров, мм	Предпочтительные поля допусков валов
	е8	h8	d9	h9	d10	h11
	Предельные отклонения, мкм
Свыше 10 до 18	-32 -59	0 -27	-50 -93	0 -43	-50 -120	0 -110
Свыше 18 до 30	-40 -73	0 -33	-65 -117	0 -52	-65 -149	0 -130
Свыше 30 до 50	-50 -89	0 -39	-80 -142	0 -62	-80 -180	0 -160
Свыше 50 до 80	-60 -106	0 -46	-100 -174	0 -74	-100 -220	0 -190
Свыше 80 до 120	-72 -126	0 -54	-120 -207	0 -87	-120 -260	0 -220
Свыше 120 до 180	-85 -148	0 -63	-145 -245	0 -100	-145 -305	0 -250
Свыше 180 до 250	-100 -172	0 -72	-170 -285	0 -115	-170 -355	0 -290

Таблица 10. ЕСДП. Предельные отклонения размеров валов для предпочтительных полей допусков 6-го и 7-го квалитетов

Интервал размеров, мм	Предпочтительные поля допусков валов
	g6	h6	js6	k6	n6	p6	r6	s6	f7	h7
	Предельные отклонения, мкм
Свыше 10 до 18	-6 -17	0 -11	+5,5 -5,5	+12 +1	+23 +12	+29 +18	+34 +23	+39 +28	-16 -34	0 -18
Свыше 18 до 30	-7 -20	0 -13	+6,5 -6,5	+15 +2	+28 +15	+35 +22	+41 +28	+48 +35	-20 -41	0 -21
Свыше 30 до 50	-9 -25	0 -16	+8,0 -8,0	+18 +2	+33 +17	+42 +26	+50 +34	+59 +43	-25 -50	0 -25
Свыше 50 до 65	-10 -29	0 -19	+9,5 -9,5	+21 +2	+39 +20	+51 +32	+60 +41	+72 +53	-30 -60	0 -30
Свыше 65 до 80	-10 -29	0 -19	+9,5 -9,5	+21 +2	+39 +20	+51 +32	+62 +43	+78 +59	-30 -60	0 -30
Свыше 80 до 100	-12 -34	0 -22	+11,0 -11,0	+25 +3	+45 +23	+59 +37	+73 +51	+93 +71	-36 -71	0 -35
Свыше 100 до 120	-12 -34	0 -22	+11,0 -11,0	+25 +3	+45 +23	+59 +37	+76 +54	+101 +79	-36 -71	0 -35
Свыше 120 до 140	-14 -39	0 -25	+12,5 -12,5	+28 +3	+52 +27	+68 +43	+88 +63	+117 +92	-43 -83	0 -40
Свыше 140 до 160	-14 -39	0 -25	+12,5 -12,5	+28 +3	+52 +27	+68 +43	+90 +65	+125 +100	-43 -83	0 -40
Свыше 160 до 180	-14 -39	0 -25	+12,5 -12,5	+28 +3	+52 +27	+68 +43	+93 +68	+133 +108	-43 -83	0 -40
Свыше 180 до 200	-15 -44	0 -29	+14,5 -14,5	+33 +4	+60 +31	+79 +50	+106 +77	+151 +122	-50 -96	0 -46
Свыше 200 до 225	-15 -44	0 -29	+14,5 -14,5	+33 +4	+60 +31	+79 +50	+ 109 +80	+159 +130	-50 -96	0 -46
Свыше 225 до 250	-15 -44	0 -29	+14,5 -14,5	+33 +4	+60 +31	+79 +50	+113 +84	+169 +140	-50 -96	0 -46