 |
Требования к машинам и критерии их качества
|
|
|
|
Лекция 1 (2часа)
Лекции написаны по программе курса с традиционным названием «Детали машин, ПТМ и М» для технических специальностей заочного образования.
Общее количество часов, отведенное на дисциплину «Детали машин, ПТМ и М» в БНТУ составляет для студентов заочников 60 часов, из которых 12 часов – лекции, 24 часа – практические занятия, 24 часа – лабораторные работы.
Введение
Современное общество отличается от первобытного использованием машин.
Применение предметов, усиливающих возможности рук (палки, камни), и особенно освоение дополнительных источников энергии (ветер, костёр, лошадь, течение рек и т.п.) не только позволило человечеству выжить, но и обеспечило в дальнейшем победу над превосходящими силами природы. Жизнь людей, даже самых отсталых племён, теперь немыслима без различных механических устройств и приспособлений (греч. "механа" – хитрость). Без этого курса теперь невозможна подготовка инженера-механика любой специальности.
Исторически сложившиеся в мире системы подготовки инженеров при всех национальных и отраслевых различиях имеют единую четырёхступенчатую структуру:
1. Сначала в средней школе, затем на младших курсах Вузов изучаются ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУКИ, которые представляют собой системы знаний о наиболее общих законах и принципах нашего мира. Это - физика, химия, математика, информатика, теоретическая механика, философия, психология, экономика, история и т.п.
2. Далее изучаются ПРИКЛАДНЫЕ НАУКИ, которые изучают действие фундаментальных законов природы в частных областях жизни, таковыми являются техническая термодинамика, теория прочности, материаловедение, сопротивление материалов, теория механизмов и машин, прикладная механика, вычислительная техника и т.п.
|
|
|
3. На старших курсах (3-й и выше) студенты приступают к изучению ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН, таких как НАШ КУРС, а также "Основы стандартизации", "Технология обработки материалов" и т.п.; отраслевые различия здесь ещё сравнительно невелики.
4. Обучение завершается освоением СПЕЦИАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН, которые и составляют квалификацию инженера соответствующей специальности.
При этом подлинно высококвалифицированным специалистом, способным решать конкретные инженерно-технические проблемы становится лишь тот, кто усвоит взаимосвязь и преемственность между фундаментальными, прикладными, общетехническими и специальными знаниями.
Курс "Детали машин" непосредственно опирается на курсы "Сопротивление материалов" и "Теория механизмов и машин", которыми, мы надеемся, студенты овладели в совершенстве. Кроме того, для успешного выполнения расчётно-графических работ необходимы хорошие знания предмета "Инженерная графика" иумение пользоваться стандартами, поскольку многие элементы машин и механизмов унифицированы и стандартизованы. Более того, стандартизованы основные расчеты и элементов машин и механизмов.
Определим базовые понятия в самом начале работы для систематизации учебного материала и во избежание двусмысленного толкования. Расположим понятия по степени сложности.
ДЕТАЛЬ – (франц. detail – кусочек) – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций
(ГОСТ 2.101-68).
ЗВЕНО – группа деталей, образующая подвижную или неподвижную относительно друг друга механическую систему тел.
СБОРОЧНАЯ ЕДИНИЦА – изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций (ГОСТ 2.101-68).
|
|
|
УЗЕЛ – законченная сборочная единица, состоящая из деталей общего функционального назначения.
МЕХАНИЗМ – система деталей, предназначенная для передачи и преобразования движения.
АППАРАТ – (лат. apparatus – часть) прибор, техническое устройство, приспособление, обычно некая автономно-функциональная часть более сложной системы.
АГРЕГАТ – (лат. aggrego – присоединять) унифицированный функциональный узел, обладающий полной взаимозаменяемостью.
МАШИНА – (греч. "махина" – огромная, грозная) система деталей, совершающая механическое движение для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения труда. Машина характерна наличием источника энергии и требует присутствия оператора для своего управления. Проницательный немецкий экономист К. Маркс заметил, что всякая машина состоит из двигательного, передаточного и исполнительного механизмов.
АВТОМАТ – (греч. "аутомотос" – самодвижущийся) машина, работающая по заданной программе без оператора.
РОБОТ – (чешск. robot – работник) машина, имеющая систему управления, позволяющую ей самостоятельно принимать исполнительские решения в заданном диапазоне.
ДЕТАЛИ МАШИН – научная дисциплина, занимающаяся изучением, проектированием и расчетом деталей машин и узлов общего назначения.
Цель данного курса - подготовить специалистов способных создавать машины и механизмы для различных отраслей промышленности. Процесс разработки машин имеет сложную, разветвлённую неоднозначную структуру и обычно называется широким термином
ПРОЕКТИРОВАНИЕ – создание прообраза объекта, представляющего в общих чертах его
основные параметры.
КОНСТРУИРОВАНИЕ - весь процесс от идеи до изготовления машин, цель и конечный результат конструирования – создание рабочей документации (ГОСТ 2.102-68), по которой можно без участия разработчика изготавливать, эксплуатировать, контролировать и ремонтировать изделие.
Здесь также требуется дать базовые понятия:
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ – документ, составляемый совместно заказчиком и разработчиком, содержащий общее представление о назначении, технических характеристиках и принципиальном устройстве будущего изделия.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ – дополнительные или уточнённые требования к изделию, которые не могли быть указаны в техническом задании (ГОСТ 2.118-73).
|
|
|
ТВОРЧЕСТВО – специфическая материальная или духовная деятельность, порождающая нечто новое или новую комбинацию известного.
ИЗОБРЕТЕНИЕ – новое решение технической задачи, дающее положительный эффект.
ЭСКИЗИРОВАНИЕ – процесс создания эскиза (франц. es quisse – из размышлений), предварительного рисунка или наброска, фиксирующего замысел и содержащего основные очертания создаваемого объекта.
КОМПОНОВКА – расположение основных деталей, узлов, сборочных единиц будущего объекта.
РАСЧЁТ – численное определение усилий, напряжений и деформаций в деталях, установление условий их нормальной работы; выполняется по мере необходимости на каждом этапе конструирования.
ЧЕРТЁЖ – точное графическое изображение объекта, содержащее полную информацию об его форме, размерах и основных технических условиях изготовления.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА – текстовый документ (ГОСТ 2.102-68), содержащий описание устройства и принципа действия изделия, а также технические характеристики, экономическое обоснование, расчёты, указания по подготовке изделия к эксплуатации.
СПЕЦИФИКАЦИЯ – текстовый табличный документ, определяющий состав изделия (ГОСТ 2.102-68).
ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ – первый этап проектирования (ГОСТ 2.119-73), когда устанавливаются принципиальные конструктивные и схемные решения, дающие общие представления об устройстве и работе изделия.
ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ – заключительный этап проектирования (ГОСТ 2.120-73), когда выявляются окончательные технические решения, дающие полное представление об изделии.
РАБОЧИЙ ПРОЕКТ – полный комплект рабочей документации (текстовой и графической ГОСТ 2.102-68; 2.106-68), в которой содержится полная информация о конструкции, изготовлении, эксплуатации и ремонте машины.
Проектирование машин выполняют в несколько стадий, установленных ГОСТ 2.103-68. Для единичного производства это:
1. Разработка технического предложения по ГОСТ 2.118-73.
2. Разработка эскизного проекта по ГОСТ 2.119-73.
|
|
|
3. Разработка технического проекта по ГОСТ 2.120-73.
4. Разработка документации для изготовления изделия.
5. Корректировка документации по результатам изготовления и испытания изделия.
Требования к машинам и критерии их качества
Поскольку человеку свойственно хотеть всего, сразу и даром, то требования к машинам многообразны и часто противоречивы, однако их можно условно разделить на основные взаимосвязанные группы:
è технологические требования;
è экономические требования;
è эксплуатационные требования (работоспособность, надежность, и пр.);
Технологичность деталей обеспечивается: формой их простейших поверхностей (цилиндрической, конической и др.), удобной для обработки механическими и физическими методами; применением материалов, пригодных для безотходной обработки (давлением, литьем, сваркой и т. п.), и ресурсосберегающей технологии; стандартной системой допусков и посадок и другими средствами и методами.
Экономичность деталей и узлов достигается оптимизацией их формы и размеров из условия минимума материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости производства, за счет максимального коэффициента полезного действия в эксплуатации при высокой надежности; высокой специализацией производства и т. д. При оценке экономичности учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт.
Эстетичность. Совершенство и красота внешних форм деталей, узлов и машин существенно влияют на отношение к ней со стороны обслуживающего персонала. Соблюдение требований эргономики позволяет существенным образом повысить не только эстетические показатели, но и производительность машины.
Качество машины, т.е. её максимальное соответствие всем этим требованиям невозможно без неустанного внимания инженера на всех стадиях "жизни" машины.
Качество закладывается на стадии проектирования, обеспечивается на стадии производства и поддерживается в процессе эксплуатации.
Степень соответствия требованиям характеризуют критерии качества (греч. "крит эрион" – узкое место) – некие конкретные параметры (греч. "пара мэтрос" – измеряемый), т.е. измеряемые или вычисляемые величины.
Однако известно, что полное удовлетворение всех требований – абсолютно невыполнимая задача, поэтому всегда приходится идти на компромисс, обозначая главные требования и обеспечивая соответствующие им критерии качества. Отметим поэтому лишь основные требования к деталям и машинам.
|
|
|
