Доклад: Эксплуатационные свойства машин и механизмов
Доклад: Эксплуатационные свойства машин и механизмов
Министерство
образования и науки РФ
Институт
инженерных технологий, регионального
предпринимательства
и информатики (ИРПИ)
Доклад
По дисциплине
: «Основы проектирования и конструирования»
На тему : « Эксплуатационные
свойства машин и механизмов»
Выполнила: Пышкина Н.В.
Студент 5 курса
Экономического факультета
Проверил: Попов В.В.
г.Покров
2010 г.
План
1. Основные сведения о машинах и механизмах
2. Этапы жизненного цикла машины
3. Классификация машин и механизмов
4. Классификация деталей и сборочных единиц
5. Принципы построения механизмов, их структура
6. Анализ и синтез механизмов
7. Эксплуатационные свойства машин и механизмов
Список используемой литературы
1.
Основные сведения о машинах и механизмах
Определение понятий:
механизм, машина, прибор, узел, деталь.
Механизм – искусственно
созданная система тел; предназначенная для преобразования движения одного или
нескольких твердых тел (входных звеньев) в требуемые движения других тел
(выходных звеньев). Указанное преобразование происходит циклически неопределенно
длительное время.
Машина – устройство;
выполняющее механические движения для преобразования энергии; материалов и
информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда
человека. ЭВМ, строго говоря, машиной не является, так как механические
движения здесь используются для выполнения вспомогательных операций.
Основные
показатели, которым должна удовлетворять машина: производительность;
экономичность; прочность; надежность; масса и металлоемкость; габариты;
энергоемкость; объем и стоимость ремонтных работ; расходы на оплату труда
операторов; технический ресурс; степень автоматизации; простота и безопасность
обслуживания; удобство управления, сборки и разборки. Кроме того, машина должна
отвечать требованиям технической эстетики. Общая структура машины приведена в
таблице 2.1.
Значимость
каждого из вышеперечисленных показателей зависит от функционального назначения
машины.
Таблица
2.1
Структура
машины
Машина |
Двигатель |
Преобразователь
(передаточный механизм) |
Рабочий
орган (исполнительный механизм) |
Двигатель
– источник энергии для машины. По своей природе двигатель может быть
электрический; гидравлический; внутреннего сгорания; паровая (газовая) турбина.
Рабочий
орган – предназначен для выполнения рабочей функции машины.
Прибор
– эксплуатационно-автономное изделие, выполняющее функции измерения, контроля,
регулирования, управления. Входной величиной служит измеряемая величина
(давление, температура, скорость, напряжение, сила тока и т.п.). Выходная
величина зависит от способа выдачи информации. Если информацию воспринимает
человек, как в приборах непосредственной оценки и регистрирующих, выходной
величиной является показание отсчетного (записывающего) устройства. В приборах
систем автоматического управления (САУ) выходной параметр воспроизводится в
виде электрической, пневматической или другой величины, удобной для усиления и
передачи на расстояние.
Узел
(сборочная единица) – часть машины (механизма), состоящая из нескольких более
простых элементов (деталей).
Деталь
– часть изделия (изделие), в которой нет разъемных и неразъемных соединений, то
есть изготовленная из однородного по наименованию и марке материала без
применения сборочных операций. Некоторые детали специального назначения
приведены в таблице 2.2.
Таблица
2.2
Детали
специального назначения
Двигатель |
Рабочий
орган |
Двс –
цилиндры; поршни; клапаны.
Электрические
– роторы; статоры.
Турбины –
лопатки.
Гидравлические
– плунжеры; поршни; штоки.
|
Автомобили
– ходовые колеса.
Трактора –
гусеницы.
Суда
(морские; воздушные; речные) – винты.
Станки –
патроны; суппорты; челноки
|
2.
Этапы жизненного цикла машины
Определение
потребности, планирование, проектирование и конструирование, изготовление,
испытание, хранение, транспортировка, эксплуатация, ремонт и техническое
обслуживание, утилизация.
Новая
техника – слишком дорогое мероприятие, для того, чтобы заниматься ее
приобретением «от нечего делать» или потому, что так «левая нога хочет». Она
вызывается к жизни только очень серьезно обоснованной потребностью.
Потребность в новой технике возникает при необходимости модернизировать
производство (увеличить его объем, внедрить более прогрессивный техпроцесс) или
освоить новый вид продукции. Важно правильно определить объем потребности [5].
Планирование
новой техники следует рассматривать как часть научно-исследовательской работы,
направленной на подбор и подготовку исходного материала, который необходим для
разработки ТЗ на проектирование. При краткосрочном планировании (на 5 – 10 лет)
следует оценить перспективный уровень развития конструкции создаваемой машины.
При среднесрочном и долгосрочном планировании (на 20 – 30 лет) необходимо
определить значимость имеющихся новых открытий и изобретений, цель и
техническую стратегию [8].
В
процессе планирования следует установить: -функциональное назначение машины;
-основные технико-экономические параметры; потребность и предполагаемый объем
изготовления; -новые материалы и виды заготовок; -новые техпроцессы,
потребность в оборудовании и технологической оснастке; -новые формы и методы
организации и управления производством; эффективность (экономическая или иная)
от создания новой машины.
Методы
планирования:
-метод
экстраполяции – применяется при краткосрочном планировании;
-метод
экспертных оценок – применяется, если нет систематизированной информации о
прошлом или когда научно-техническое развитие в значительной степени зависит от
принимаемых решений, а не от технических возможностей;
-метод
моделирования, в основу которого должно быть положено целесообразное
прогнозирование процесса развития конструкции в будущем (математическое моделирование).
При
проектировании и конструировании разрабатывают графические (чертежи, схемы,
графики и т.п.) и текстовые (пояснительные записки /ПЗ/, расчеты /РР/,
спецификации и т.п.) конструкторские документы. Они должны определять состав и
устройство проектируемого изделия и содержать данные, необходимые для его
разработки, изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.
Процессы
изготовления и испытаний машин взаимосвязаны и дополняют друг друга. В общем и
достаточно ответственном случае серийному изготовлению предшествует
изготовление, отладка и доводка опытного образца машины, его промышленные
испытания, внесение в конструкцию выявленных в ходе испытаний изменений,
государственные испытания и приемка опытного образца. Далее в процессе освоения
новой машины следует изготовление технической документации головной серии,
изготовление головной серии и ее промышленные испытания. Вслед за этим
разрабатывают серийную документацию, подготавливают производство к серийному
выпуску и, наконец, организуют серийный выпуск. Серийно выпускаемые изделия
после схода с конвейера подвергают испытаниям (массовым или выборочным) для
объективной оценки надежности и качества изготовления. Так, серийно выпускаемые
автомобили подвергают обязательной обкатке в объеме 100% серии.
Для
проведении испытаний как метода контроля должны быть описаны
-методы
отбора образцов (проб);
-оборудование,
материалы и реактивы;
-подготовка
к испытанию;
-проведение
испытаний;
-обработка
результатов.
Изготовленное
изделие не сразу может быть реализовано или после немедленной реализации не
сразу запущено в эксплуатацию. В этом случае изделие должно храниться. Для
правильного хранения необходимо:
-создать
условия хранения продукции на складах (в хранилищах), обеспечить сохранность ее
качества и товарного вида;
-определить
место хранения (навес, закрытый склад, отапливаемое помещение и т.д.);
-обеспечить
защиту продукции от влияния внешней среды (влаги, солнечной радиации, вредных
испарений, плесени, грызунов и др.);
-определить
(при необходимости) температурный режим хранения; требования к срокам
периодических осмотров хранимой продукции, регламентным работам;
предпочтительные методы консервации и косервационные материалы.
Для
доставки на склад или потребителю изделие необходимо транспортировать. Это
предполагает выбор приемлемого транспортного средства (своим ходом, крытые или
открытые вагоны, трюмы или палубы судов, воздушный транспорт и т.п.), способы
крепления и укрытия изделий на этих средствах и т.п. Судя по мемуарам академика
А.Н. Крылова, это очень ответственная работа. Для сохранения качества и
количества продукции необходимо определить особенности ее погрузки и выгрузки,
а также требования к обращению с продукцией после транспортирования (необходимость
выдержки в нормальных условиях после транспортирования при отрицательных
температурах, порядок расконсервации и т.п.).
Период
эксплуатации (использования по прямому назначению) изделия начинается со дня
его ввода в действие и заканчивается при наступлении предельного состояния,
обусловленного либо снижением эффективности, либо требованиями безопасности.
При этом должны неукоснительно соблюдаться:
-правила
и требования, отражающие особенности обращения с изделием на всех стадиях
эксплуатации;
-правила
предосторожности, которые необходимо соблюдать во время подготовки изделия к
работе и при его работе, квалификационные требования к персоналу, обеспечивающие
выполнения этих правил;
-требования
к месту, где будет установлено изделие для временной или постоянной
эксплуатации;
-операции
по установке изделия на месте эксплуатации;
-рекомендации
по защите изделия от внешних воздействий (атмосферных явлений, газов,
электромагнитных полей и т.д.);
-правила
и порядок заправки изделия топливом, смазочными материалами, жидкостями, газами
и т.д.;
-правила
настройки и регулирования изделия;
-состав
обслуживающего персонала и других специалистов;
-наиболее
эффективные режимы работы изделия;
-правила
измерения параметров, регулирования и настройки изделия;
-правила
проверки технического состояния изделия с целью установления его пригодности
для дальнейшего использования по прямому назначению.
Поддержание
работоспособного состояния изделия в течение всего срока эксплуатации
обеспечивается за счет ремонтов и технического обслуживания,
предназначающихся для обнаружения и устранения неисправностей и отказов (любых
вынужденных остановок /см. выше/). Ремонты бывают текущие и капитальные, их
периодичность устанавливается для каждого конкретного изделия в соответствии с
опытом его эксплуатации. Техническое обслуживание изделия проводится:
-при
подготовке к работе, хранению, транспортированию;
-для
изделий, работающих по прямому назначению, находящихся на кратковременном и
длительном хранении или транспортируемых;
-после
использования (работы) изделия или транспортирования.
Изделия,
исчерпавшие ресурс долговечности, подлежат утилизации. Дословно этот термин
означает – употребление с пользой. При этом должен соблюдаться
дифференцированный подход: металлоконструкция, как правило, отправляется в
металлолом; отдельные не исчерпавшие ресурса детали, узлы или агрегаты – для
дальнейшего использования в других аналогичных изделиях (подменный фонд,
запчасти); радиоактивные детали подлежат захоронению.
3.
Классификация машин и механизмов
Классификационные
признаки: по типу объектов преобразования, по выполняемой функции, по уровню
сложности, по степени оригинальности, по типу производства.
По
типу объектов преобразования различают машины для переработки:
-энергии
(например, кинематической /механического движения/, электрической);
-материалов
(вещества) – дробилки, мельницы, прокатные станы;
-информации
(приборы контрольно-измерительной аппаратуры).
По
выполняемой функции машины делят на две большие группы: машины-двигатели и
рабочие машины. Машинами-двигателями называют такие машины, в которых один вид энергии
(электрической, тепловой, сжатого воздуха, поднятой воды и т.п.) преобразуется
в энергию движения исполнительных органов рабочих машин. К рабочим машинам
относят машины, предназначенные для облегчения и замены физического труда
человека по изменению формы, свойств, состояния, размеров и положения
обрабатываемых материалов и объектов, а также для облегчения и замены его
логической деятельности по выполнению расчетных операций и операций контроля и
управления производственными процессами. К ним относятся подъемно-транспортные,
вычислительные машины, всевозможные станки для обработки материалов, устройства
робототехники и др. Характерным для машины является совершение полезной работы
[1].
В
зависимости от способа управления движением различают машины:
-ручного
управления – при этом оператор находится на встроенном в машину рабочем месте
(автомобиль) или в непосредственной близости от машины (металлорежущие станки).
Ручное управление может быть дистанционным (кран-балка),
-полуавтоматического
действия – часть операций управляется вручную, а часть – автоматически (в
токарном полуавтомате – загрузка заготовок осуществляется вручную),
-автоматического
действия – все операции осуществляются по заданной программе (станки с ЧПУ,
промышленные роботы).
Многочисленные
разновидности машин отличаются осуществляемыми с их помощью производственными
процессами. Их сходство определяется наличием в машинах механизмов,
предназначенных для передачи и преобразования движения. Существуют машины, не
имеющие механизмов – электродвигатель.
По
уровню сложности машины бывают простые и сложные, причем сложность определяется
не столько количеством элементов, сколько сложностью связей между ними (сравним
летательные аппараты – дельтаплан и самолет).
По
степени оригинальности бывают серийные и уникальные машины. Уникальность может
заключаться в том, что серийному изделию придают какие-то особенные свойства
(например, «Жигули» с бамперами из золота; лифт с креслом и телевизором), а
может заключаться в том, что создается машина для выполнения ранее не
выполнявшейся функции (например, летательный аппарат очень большой
грузоподъемности – экранолет; самосвал грузоподъемностью 1000 т).
По
типу производства различают машины:
-для
индивидуального и мелкосерийного производства – универсальные, предназначенные
для выполнения различных видов однотипных технологических операций над
достаточно разнородными объектами (токарно-винторезный станок).
-для
крупносерийного и массового производства – специализированные, предназначенные
для выполнения операций одного вида (зубошлифовальный станок), и специальные,
предназначенные для строго определенных операций (сварочный автомат на
конвейере).
4.
Классификация деталей и сборочных единиц общего назначения
Выше
были рассмотрены примеры деталей специального назначения. Но объектом
рассмотрения в данном курсе являются детали преобразователей, передаточных
механизмов (передач), являющихся составной частью практически любой
технологической машины (технологического механизма), предназначенной для выполнения
той или иной полезной функции.
Кроме
того, в данном курсе рассматриваются детали устройств, предназначенных для
обслуживания передаточных механизмов, обеспечивающих нормальное (в соответствии
с техническими требованиями) функционирование этих механизмов – соединений
(разъемных и неразъемных), валов, муфт, подшипников, направляющих и
вспомогательных устройств.
Упрощенная
классификация этих так называемых деталей общего назначения приведена в таблице
2.3.
Таблица
2.3
Детали
и сборочные единицы общего назначения
Преобразователь(передаточныймеханизм)
|
Соединения |
Неразъемные |
Клееные |
– |
Паяные |
– |
Сварные |
– |
Заклепочн. |
заклепки |
Разъемные |
Резьбовые |
Болты;
винты; гайки; шайбы |
Шпоночные |
Шпонки |
Клиновые |
Клинья |
Передачи |
Вращательного
движения
|
Зацеплением |
Зубчатые |
Зубчатые
колеса |
Червячные |
Червяки; червячные
колеса |
Цепные |
Цепи;
звездочки |
Трением |
Ременные |
Ремни;
шкивы |
Фрикционные |
Фрикцион.
колеса |
Кулачковые |
Кулачки |
Поступательного
движения
|
Рычажные |
Кривошипы;
шатуны; коромысла; кулисы |
Кулачковые |
Кулачки; эксцентрики;
тарелки; толкатели |
Винт-гайка |
Х. винты,
гайки |
Валы и оси |
- |
Муфты |
Постоянные |
Полумуфты;
пальцы; втулки; сухари; обоймы |
Сцепные |
Диски;
конусы; кулачки |
Подшипники |
Качения |
Шарики;
ролики; кольца; сепараторы |
Скольжения |
Корпуса;
вкладыши |
Направляющие |
Поступательного
движения |
Скольж-я |
Скалки;
призмы |
Качения |
Сепараторы |
Вращательного
движения |
Скольжения |
Опоры: на
призмах, кернах, сф. |
Качения |
Подш.
качения |
Упр. трен. |
Подвески |
Возд. или
жидк. трен |
Магниты |
Основания |
Корпуса;
станины |
Вспомогательные
устройства |
Для защиты
от вибраций и ударов |
Пружины; рессоры |
Для
уравновешивания и накопления энергии |
Маховики;
маятники; грузы; шаботы |
Для смазки
и защиты от загрязнений |
Масленки;
крышки; кожухи; ограждения |
Устройства
управления |
Маховички;
рычаги; рукоятки |
Страницы: 1, 2
|