Работа I основные сведения о деталях машин
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить основные виды, назначение и конструктивные особенности наиболее распространенных типовых деталей машин и их соединений, материалы для их изготовления. Рассматриваются наиболее широко применяемые в строительных машинах механические передачи и их параметры.
Общие сведения о машинах
Большую часть производственных процессов современной хозяйственной деятельности человека выполняет машины.
Машина - совокупность деталей и механизма или нескольких связанных между собой механизмов, совершающих заданные движения с целью преобразования материалов, энергии или информации, т.е. выполняющих какую-либо работу.
Механизм - система подвижно соединенных между собой звеньев, совершающих под действием приложенных к ним сил, определенные, заранее заданные, движения.
Механизмы преобразуют один вид движения в другой, скорости и направления движения звеньев, а также силы и крутящие моменты.
Каждый механизм содержит подвижные и неподвижные звенья. Подвижное звено, получающее движение от приложенных внешних сил, называют ведущим; воспринимающее движение от ведущего - ведомым. Неподвижное звено, относительно которого совершается движение, называют стойкой, станиной, рамой или корпусом.
Машины, преобразующие материал, называются машинами-орудиями. Они изменяют форму, свойства или состояние материалов: машины для земляных, свайных, бетонных, отделочных работ, подъемно-транспортные, погрузочно-разгрузочные машины и т.д.
Машины, преобразующие один вид энергии в другой, называются энергетическими или машинами-двигателями, машинами-генераторами. К ним относятся электрические двигатели и генераторы, двигатели внутреннего сгорания, гидравлические двигатели, турбины и т.д.
Машины состоят (или собираются) из деталей, сборочных единиц, узлов и агрегатов.
Деталь - часть механизма или машины, изготовленная из однородного материала без сборочных операций.
Детали могут быть простыми (болт, винт, гайка, шпонка, ось и т.д.) и сложными (коленчатый вал, станина станка, корпус редуктора и т.п.). Изготовляются различными способами: отливкой, ковкой, штамповкой, прокаткой, обтачиванием, фрезерованием и т.д..
Сборочные единицы - изделия собранные на предприятии -изготовителе из деталей и узлов для последующей сборки машины.
Узел - законченная сборочная единица, состоящая из ряда деталей, имеющих общее функциональное назначение (соединительная муфта, подшипник качения, редуктор, гидравлический насос и т.п.).
Машинный агрегат - укрупненный, обладающий полной взаимозаменяемостью, унифицированный узел (топливный насос, электрический двигатель и т.д.).
Машиностроительные материалы
Детали машин изготавливают из конструкционных материалов, которые обладают требуемой прочностью и способностью воспринимать силовые нагрузки. Они делятся на металлические неметаллические и композиционные.
Наиболее распространенными в машиностроении материалами являются металлы: черные и цветные. Черные, подразделяемые на чугуны и стали, представляют собой сплав железа с углеродом (содержание углерода от 0,025% до 2,14% для сталей, более 2,14% - для чугунов). Они обладают высокой прочностью и жесткостью, имеют сравнительно невысокую стоимость. Основные недостатки черных металлов - высокая плотность и слабая коррозионная стойкость.
Из чугунов наиболее широко применяются серый, белый, ковкий и высокопрочный. Чугун серый (СЧ) обладает высокими литейными качествами, хорошо обрабатывается режущим инструментом. Применяется для получения деталей сложной конфигурации: корпуса редукторов, шкивы, блоки цилиндров, зубчатые колеса и т.д.
Чугун белый (БЧ) отличается повышенной твердостью, тяжело обрабатывается механическим способом. Применяется для отливки деталей, работающих на истирание: корпуса грунтовых насосов, рабочие органы камнедробилок, тормозные колодки и т.п.
Чугун ковкий (КЧ) получают путем специального отжига белого чугуна и применяют при крупносерийном и массовом производстве для изделий сложной формы.
Чугун высокопробный (ВЧ) получают из серого путем модифицирования его в расплавленном состоянии присадками магния, церия или их сплавов. Прочность чугуна увеличивается в 2 -2,5 раза, возрастает относительное удлинение. Применяют для отливки крупноразмерных деталей машин сложной конфигурации: коленчатые валы, барабаны лебедок и т.д.
Из сталей в зависимости от назначения деталей и гарант тируемых механических или химических характеристик применяют;
а) стали углеродистые обыкновенного качества (марки от Ст-0 до От 6), .для крепежных деталей, фасонного проката общего применения, деталей передач, муфт и т.д.;
б) стали углеродистые качественные конструкционные (марки от 08 до 85) для абсолютного большинства деталей общемашиностроительного применения, подвергающихся механической» термической, химико-термической и др. видам обработки;
в) стали легированные, конструкционные (марки 20Х, 35Х, ЗОХМА, 1бХГ,ЗОХГС и др.) применяют для высокоответственных деталей, подвергающихся термической или химико-термической обработке;
г) стали инструментальные углеродистые(марки от У7 до У13) для изготовления инструмента и деталей машин, которые должны обладать высокой твердостью и износостойкостью.
Цветные металлы (медь, цинк, олово, алюминий, магний и др.) в чистом- виде, как конструкционные материалы, применяются редко. Чаще всего они входят в состав цветных и легких сплавов.
Из цветных сплавов наибольшее распространение имеют бронзы и латуни. Бронза - сплав меди с оловом, алюминием, железом, кремнием и другими элементами, кроме цинка. Имеет высокую прочность, коррозионную стойкость и хорошие антифрикционные свойства. Применяется в ответственных конструкциях: для втулок и вкладышей подшипников скольжения, венцов червячных колес, гаек ходовых винтов и т.д.
Латунь - сплав меди с цинком и другими элементами. Обладает высокой коррозионной стойкостью, пластичностью, хорошей антифрикционными качествами. Применяется для деталей, работающих в химически активной среде: втулки подшипников скольжения, элементы запорной арматуры, гайки нажимных винтов и т.п.
из легких сплавов широко применяют алюминиевые и магниевые. Алюминиевые - в соответствии с основным компонентом получили названия: силумины ( алюминий - кремний), дюралюмины (алюминий- медь - марганец), магналии (алюминий - марганец ). Магниевые - сплавы магния с марганцем, алюминием, цинком и другими элементами. Все эти сплавы имеют малую плотность (от 1,13 до 2,8 г/см3), высокие коррозионные свойства, хорошо обрабатываются резанием и давлением, работают в широком диапазоне температур.
Из неметаллических материалов применяют дерево, резину, кожу, графит, пластмассу и др. Пластмассы играют значительную роль в обеспечении экономии черных и цветных металлов. Они обладает довольно высокой прочностью, антикоррозионной, химической стойкостью в агрессивных средах, малой плотностью, фрикционными или антифрикционными свойствами. Детали. из пластмасс получают высокопроизводительными методами, поэтому они имеют малую трудоемкость изготовления.. Примером служат: стеклопластики, поливинилхлориды, фторопласты, полистиролы и др.
Композиционные конструкционные материалы образуются объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела. Эти материалы обладают свойствами, которые не присущи какому из компонентов, взятому в отдельности. Примером могут служить полимерные композиционные. материалы (пластмасса + наполнитель) и порошковые сплавы.