д Е Т А Л І М А Ш И Н
Тема 3.1. Основні положення.
План
1. Деталі машин, їх класифікація.
2. Вимоги до машин і деталей машин.
3. Основні критерії працездатності машин та їх деталей. Застосування деталей машин і механізмів у сільськогосподарській техніці.
1. Деталі машин, їх класифікація.
У багатьох галузях народного господарства виробничі процеси здійснюються машинами. Сучасні машини багаторазово підвищують продуктивність фізичної і розумової праці людини. Машини настільки міцно ввійшли в життя суспільства, що в даний час важко знайти такий предмет або продукт споживання, який був би виготовлений або доставлений до місця споживання без допомоги машин. Без машин неможливий сучасний розвиток науки, медицини, мистецтва які потребують сучасних інструментів і матеріалів, були б не можливі швидкі темпи будівництва, а також не могли б задовольнятися споживчі потреби населення в предметах широкого споживання.
Конструкції машин постійно вдосконалюються згідно з вимогами експлуатації та виробництва, а також на основі можливостей, що виявляються з розвитком науково–технічних досліджень, з появою нових матеріалів і способів надання їм потрібних форм та властивостей.
Машиною називається механічний пристрій, виконуючий рух для перетворення енергії, матеріалів або інформації з метою заміни або полегшення фізичної і розумової праці людини.
В залежності від функціонального призначення машини діляться на класи:
машини-двигуни – енергетичні машини призначенні для перетворення любого виду енергії в механічну (ДВЗ, електродвигуни і т.п.);
технологічні машини, призначенні для змінювання розмірів, форми, властивостей або стану предмета (металорізальні верстати, преси, машини харчової та хімічної промисловості);
транспортні машини, призначенні для переміщення людей, вантажів (ескалатори, транспортери, підйомні крани і т.п.);
обчислювальні машини: ЕОМ, комп’ютери і т.п.
Метою курсу ”Деталі машин” є вивчення будови машини, принцип роботи, розрахунки і проектування деталей машин і механізмів загального призначення. Вивчаються кінематичні розрахунки, основи розрахунків на міцність і жорсткість, методи конструювання, раціональний вибір матеріалів і способи з'єднання деталей.
Задача курсу ”Деталі машин” заключається в тому, що виходячи із заданих умов роботи деталей і складальних одиниць загального призначення отримати навики їх розрахунку і конструювання; вивчити методи, правила і норми проектування, забезпечуючи виготовлення надійних і економічних конструкцій.
Деталь – виріб, виготовлений із матеріалу однієї марки без використання складальних операцій.
Складальна одиниця – виріб, який складається з двох і більше деталей з’єднаних між собою за допомогою складальних операцій для сумісної роботи.
2. Вимоги до машин і деталей машин.
Загальні вимоги до деталей машин – роботоздатність, надійність, технологічність, економічність, безпечність, екологічність і естетичність.
Р о б о т о з д а т н і с т ь – вимога, що визначає такий стан деталі чи складальної одиниці, при якому вона здатна виконувати задані функції з параметрами заданими технічною документацією.
Н а д і й н і с т ь – вимога, що визначає такий стан деталі чи складальної одиниці, при якому вона здатна виконувати задані функції з параметрами заданими технічною документацією на протязі наперед заданого проміжку часу.
Т е х н о л о г і ч н і с т ь – вимога до деталей чи складальних одиниць у їх найбільшій простоті і мінімальних витратах матеріалів, часу та праці при виробництві, експлуатації та ремонті.
Е к о н о м і ч н і с т ь – вимога до деталей чи складальних одиниць у мінімальній вартості проектування, виробництва, експлуатації та ремонті.
Б е з п е ч н і с т ь – вимога до деталей чи складальних одиниць у їх придатності до нормальної експлуатації протягом визначеного технічною документацією строку служби без аварійних руйнувань, небезпечних для обслуговуючого персоналу і суміжного виробничого обладнання.
Е к о л о г і ч н і с т ь – вимага до деталей чи складальних одиниць у їх здатності виконувати функції без шкідливого впливу на навколишнє середовище.
Е с т е т и ч н і с т ь - вимога до деталей чи складальних одиниць в удосконаленні їх зовнішніх форм, їх красивий зовнішній вигляд.
3. Основні критерії працездатності машин та їх деталей. Застосування деталей машин і механізмів у сільськогосподарській техніці.
Критерії роботоздатності деталей машин: міцність, жорсткість, зносостійкість, теплостійкість, вібростійкість, корозійна стійкість.
М і ц н і с т ь – здатність деталей чинити опір руйнуванню. Оцінюють міцність допустимими напруженнями, запасами міцності та іншими способами. У загальному вигляді умови міцності записують такими співвідношеннями:
; 
; 
,
(1.1)
де 
,
- нормальні
напруження, відповідно розрахункове і допустиме;
, 
- дотичні напруження,
відповідно розрахункове і допустиме;
, 
- коефіцієнти запасу міцності,
відповідно розрахунковий і допустимий.
Ж о р с т к і с т ь – здатність
деталей чинити опір зміні форми при дії експлуатаційних
навантажень. Оцінюють жорсткість співставленням робочих деформацій деталей
(прогинів, кутів повороту перерізів 
,
кутів закручування 
та інші) при дії
експлуатаційних навантажень з допустимими деформаціями:
;
;
,
(1.2)
де
,
-
прогини, відповідно розрахунковий і допустимий; 
, 
- кути повороту перерізів,
відповідно розрахунковий і допустимий; , 
-
кути закручування, відповідно розрахунковий і допустимий.
З н о с о с т і й к і с т ь – здатність деталей чинити опір спрацюванню внаслідок тертя рухомих поверхонь, що контактують. Наука про тертя і спрацювання має назву “Триботехніка”. Зносостійкість часто оцінюється за умовою обмеження тиску в контакті деталей
,
(1.3)
де 
, 
- питомий тиск у контакті,
відповідно розрахунковий і допустимий. Наведений розрахунок умовний і не дає
повного уявлення про ступінь надійності деталей в умовах тертя.
Т е п л о с т і й к і с т ь – здатність деталей не втрачати своїх експлуатаційних показників при змінах температури. З метою виявлення впливу нагріву деталей на їх роботу виконуються теплові розрахунки – визначення температур або кількості теплоти.
, 
, 
.
(1.4)
У записаних умовах взяті такі позначення: 
,
-
температура, відповідно розрахункова і допустима; 
, 
- кількість тепла, відповідно
розрахункова і допустима; 
,
- умова
обмеження теплової напруженості пари тертя, відповідно розрахункова і
допустима, де -
питомий тиск і 
-
відносна швидкість деталей у парі тертя.
В і б р о с т і й к і с т ь – здатність деталей працювати в заданому діапазоні експлуатаційних режимів без недопустимих коливань. Коливання та вібрації найчастіше проявляються через недостатню жорсткість деталей, їх неврівноваженість. Розрахунки на стійкість проти вібрації виконують для окремих деталей. Наприклад, розрахунок валів для запобігання поперечним коливанням полягає в перевірці умови відсутності резонансу під час усталеного режиму роботи. Відповідно до цієї умови фактична кутова швидкість (ω)
, 
.
(1.5)
Тут 
- критична
кутова швидкість, що відповідає резонансним коливанням.
К о р о з і й н а с т і й к і с т ь - здатність деталей протистояти дії зовнішніх хіміко-термічних впливів. Для захисту від корозії застосовують антикорозійні покриття або виготовляють деталі із спеціальних корозійно-стійких матеріалів.
Всі процеси у матеріальному виробництві, будівництві, транспорті, енергетиці та сільському господарстві пов’язані з використанням машин. Тому машинобудування є технічною основою розвитку виробництва. Тільки при наповнені всіх галузей господарства високопродуктивними машинами, впровадження комплексної механізації та автоматизації виробництва можна досягти такого підвищення продуктивності праці та розширення випуску різної продукції, щоб були задоволені всі матеріальні і духовні потреби суспільства. Цим пояснюється провідна роль вітчизняного машинобудування в соціально-економічному розвитку країни.
Запитання для самоконтролю:
1. Що вивчається у розділі «Деталі машин» ?
2. Що називається деталлю і складальною одиницею ?
3. Назвіть загальні вимоги до деталей машин.
4. Що називається роботоздатністю, надійністю, технологічністю ?
5. Що називається економічністю, безпечністю, екологічністю і естетичністю ?
6. Назвіть основні критерії роботоздатності деталей машин.
7. Що називається міцністю, жорсткістю, зносостійкістю?
8. Що називається теплостійкістю, вібростійкістю, корозійною стійкістю ?