- •В.А. Жулай детали машин
- •190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
- •Рецензенты:
- •Основные условные обозначения
- •Общие сведения о деталях машин и истории их развития
- •Краткий исторический обзор
- •Основные понятия и задачи курса деталей машин. Основные направления развития конструкций машин
- •Классификация деталей машин
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Последовательность и этапы проектирования
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Виды нагрузок, действующих на детали машин
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Основные критерии работоспособности и расчета деталей машин
- •2.4.1. Прочность
- •Выбор запаса прочности и допускаемых напряжений
- •В основу положено уравнение линейного суммирования повреждений
- •Жесткость
- •Износостойкость
- •2.4.4. Теплостойкость
- •2.4.5. Виброустойчивость
- •2.4.6. Надежность
- •Контрольные вопросы
- •3. Соединения
- •3.1. Неразъемные соединения
- •3.1.1. Сварные соединения
- •3.1.2. Паяные и клеевые соединения
- •3.1.3. Соединения с натягом
- •3.1.4. Заклепочные соединения
- •Расчет на прочность элементов заклепочного шва
- •Расстояние между рядами заклепок
- •Условие прочности на срез:
- •Условие прочности на смятие:
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Разъемные соединения
- •3.2.1. Резьбовые соединения
- •Силовые соотношения и расчет на прочность резьбовых соединений.
- •С учетом (3.28) формула (3.27) примет вид
- •3.2.2. Шпоночные соединения
- •3.2.3. Шлицевые и профильные соединения
- •3.2.4. Штифтовые соединения
- •Для односрезного соединения
- •Условие прочности на смятие:
- •3.2.5 Клеммовые соединения
- •Контрольные вопросы
- •4. Механические передачи
- •4.1. Общие сведения. Основные кинематические и энергетические соотношения
- •Кинематические и энергетические соотношения в передаточных механизмах
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Фрикционные передачи и вариаторы
- •Создаваемый момент трения
- •Расчет на прочность фрикционной передачи
- •Фрикционные вариаторы
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Ременные передачи
- •Кроме того, натяжения в ветвях f1 и f2 связаны с передаваемой окружной силой Ft условием:
- •Напряжение от окружного усилия, передаваемого ремнем:
- •Напряжения от изгиба ремня
- •4.4. Зубчатые передачи
- •Классификация зубчатых передач
- •4.4.1. Геометрия и кинематика цилиндрических прямозубых передач
- •4.4.2. Основы расчета на контактную прочность и изгиб
- •4.4.3. Косозубые и шевронные колеса. Особенности их расчета
- •4.4.4. Конические зубчатые передачи
- •В соответствии со схемами (см. Рис. 4.27, 4.28)
- •Основы расчета на контактную прочность и изгиб конической передачи
- •4.4.5. Планетарные передачи
- •4.4.6. Волновые передачи
- •4.4.7. Передачи Новикова
- •4.5. Червячная передача
- •Области применения червячных передач
- •Расчет па прочность червячной передачи
- •4.6. Передача винт-гайка
- •4.7. Рычажные механизмы
- •4.8. Цепная передача
- •Силы в цепной передаче
- •5. Валы и оси. Подшипники.
- •5.1. Валы и оси
- •Материалы
- •5.2. Подшипники
- •5.2.1. Подшипники скольжения
- •Материалы
- •5.2.2. Подшипники качения
- •Условные обозначения подшипников качения
- •Смазывание подшипников
- •Поля допусков отверстий под подшипники
- •5.2.3. Уплотняющие устройства
- •5.3. Общие сведения о редукторах
- •Схемы редукторов
- •Смазывание редукторов
- •Муфты. Упругие элементы. Смазочные материалы. Сапр
- •6.1. Муфты
- •Классификация муфт Муфты подразделяют:
- •Подбор муфт и проверка па прочность основных элементов
- •Фрикционная муфта
- •6.2. Пружины и рессоры
- •6.2.1. Основные понятия
- •6.2.2. Конструирование и расчет цилиндрических витых пружин
- •Шаг пружины сжатия в ненагруженном состоянии
- •Длина пружины в ненагруженном состоянии
- •6.3. Смазочные материалы
- •6.3.1. Смазочные масла
- •Классификация трансмиссионных масел
- •Соответствие классов вязкости и групп трансмиссионных масел по гост 17479.2-85 классификациям sae j306с и арi
- •6.3.2. Пластичные смазки
- •6.3.3 Твердые смазочные материалы
- •6.3.4. Твердые смазочные покрытия
- •6.3.5. Ротапринтная смазка
- •6.3.6. Магнитные смазочные материалы
- •6.3.7. Антифрикционные самосмазывающиеся материалы
- •6.4. Автоматизация проектирования узлов и деталей машин
- •6.4.1. Структура и функционирование сапр
- •6.4.2. Типовые процедуры и маршруты сапр
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Жулай владимир алексеевич
- •190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
2.4.4. Теплостойкость
Работа машин сопровождается тепловыделением, вызываемым рабочим процессом машин и трением в их механизмах. Тепловыделение, связанное с рабочим процессом, особенно интенсивно у тепловых двигателей, электрических машин и машин для обработки горячих строительных материалов.
В результате нагрева могут возникать следующие вредные для работы машин явления.
1. Понижение несущей способности деталей, наблюдаемое у деталей из сталей при температурах выше 300 … 400° С и у деталей из большей части пластмасс при температурах выше 100 … 150° С. Это связано с понижением основных механических характеристик материалов, в частности временного сопротивления и предела выносливости, с охрупчиванием – потерей пластичности во времени и, наконец, с появлением ползучести. Ползучесть, т. е. малая непрерывная пластическая деформация при длительном нагружении, становится основным критерием работоспособности для отдельных деталей машин: лопаток и дисков турбин, элементов паровых котлов высокого давления и др. Ползучесть очень опасна в связи с возможностью выборки (сведения к нулю) зазоров у вращающихся или поступательно-перемещающихся деталей. Расчеты на ползучесть основываются на задании допустимых пластических перемещений за определенный срок службы.
В деталях с заданными постоянными деформациями (затянутые крепежные винты, детали на посадках с натягом и т. п.) наблюдается самопроизвольное постепенное падение напряжений натяга, т. е. релаксация напряжений.
2. Понижение защитной способности масляного слоя, разделяющего трущиеся детали машин, и, как следствие, появление повышенного износа или заедания.
3. Изменение зазоров в подвижных соединениях вследствие обратимых температурных деформаций. Выход из строя подшипников и других замкнутых подвижных сопряжений часто связан с захватыванием шейки вала или ползуна вследствие уменьшения зазора до нуля.
Сохранение работоспособности деталей по критериям 2 и 3 обеспечивается совместными тепловыми и гидродинамическими расчетами.
4. Изменение свойств трущихся поверхностей, например снижение коэффициента трения в тормозах.
5. Понижение точности машины вследствие обратимых температурных деформаций.
Это особенно относится к точным машинам, например прецизионным металлорежущим станкам.
На точность и работоспособность машины влияют температурные деформации:
вызываемые равномерным нагревом деталей из конструкционных материалов с различными коэффициентами линейного расширения;
вызываемые неравномерным нагревом в связи с наличием местных источников теплоты (трущиеся пары, встроенные электродвигатели) и с общим быстрым изменением температуры в помещении, так как мелкие детали быстро достигают новой температуры, а крупные – медленно.
Расчетам на прочность при повышенных температурах и расчетам температурных деформаций должны предшествовать или совмещаться собственно тепловые расчеты – определение температур.
Теплообразование в механизмах, связанное с работой трения, подсчитывают непосредственно или по передаваемой механизмом мощности и КПД. Теплообразование, связанное с рабочим процессом, устанавливают при расчете последнего.
Средние установившиеся температуры определяют по уравнению теплового баланса: тепловыделение за единицу времени приравнивают теплоотдаче. При расчете теплоотдачи пользуются ее усредненными коэффициентами.
В основе расчета лежит уравнение теплового баланса:
, (2.22)
где Wтв – количество тепла, выделяемое при работе, ккал/ч;
Ato – поверхность, охлаждаемая в процессе работы, м2;
Ktn – коэффициент теплопередачи, зависящий от скорости обдуваемого воздуха, ккал/(м2 0С);
tm – температура масла (tm = 65 … 75 0 С);
toc – температура окружающей среды (toc = 18 … 20 0 С).
Для решения более сложных тепловых задач (установления температурных полей в деталях машин, определения неустановившихся температур) используют методы, рассматриваемые в теории теплопередачи, в том числе методы подобия, комбинирования из точных решений для элементов простых форм, методы конечных разностей и конечных элементов.