Детали приборов и машин

Детали приборов и машин – это предмет, изучающий назначение, классификацию и основы расчета деталей общего типа. Машины и механизмы –это механические устройства, облегчающие труд и повышающие его производительность.

Деталь – это изделие, полученное из однородного по марке материала без сборочных операций.

Сборочная единица – изделие, полученное с помощью сборочных операций.

Механизм – комплекс деталей и сборочных единиц, созданных с целью выполнения определённого вида движения ведомого звена с заранее заданным движением ведущего звена.

Машина – это комплекс механизмов, созданный с целью превращения одного вида энергии в другой, либо для совершения полезной работы, с целью облегчения человеческого труда.

Машины могут быть разной степени сложности – от простейших (рычаг, клин, винт, наклонная плоскость), до вычислительных машин. Энергетические машины преобразуют один вид энергии в другой. Например, генераторы преобразуют механическую энергию вращения в электрическую энергию, электродвигатели наоборот –превращают электроэнергию в механическую энергию вращения. Хотя механизмы и позволяют получить выигрыш в силе или скорости, возможности такого выигрыша ограничиваются законом сохранения энергии. В применении к машинам и механизмам он гласит: энергия не может ни возникать, ни исчезать, она может быть лишь преобразована в другие виды энергии или в работу. Поэтому на выходе машины или механизма не может оказаться больше энергии, чем на входе. К тому же в реальных машинах часть энергии теряется из-за трения. Это правило носит название Основного закона механики.

Потери энергии в механизме определяются коэффициентом полезного действия КПД.

Где: N_вых –количество энергии на выходе механизма

N_вх –количество энергии на входе механизма

Например: КПД электродвигателя высок, достигает 99%, поэтому его применение экономично. КПД двигателей внутреннего сгорания (ДВС) не превышает 45%, КПД рычажных и зубчатых передач, часто применяемых в приборах, исполнительных механизмах и дистанционных приводах, составляет 90-95%. Если у какого либо механизма КПД =90 %, то это означает, что из 100% поданной к механизму энергии только 90% пойдет на совершение полезной работы. Оставшиеся 10% будут утеряны безвозвратно в результате трения и т.п.

Виды соединений. При производстве приборов и машин применяют различные соединения. Все соединения делятся на разъемные и неразъемные соединения. Разъемные соединения –резьбовые, шпоночные, зубчатые и шлицевые, клиновые, клеммовые, штифтовые, фрикционные. Неразъемные соединения –сварные, паяные, заклепочные, клеевые, прессовые.

Резьбовые соединения наиболее распространены. Резьба – это винтовая канавка выполненная на цилиндрической (цилиндрическая резьба) или конической (коническая резьба) (К) поверхности. Резьба различается по виду профиля канавки –треугольная, прямоугольная, трапецевидная, круглая. Чаще всего встречаются резьбы с треугольным профилем: метрическая резьба (М) с углом профиля 60º, дюймовая (трубная) (G) с углом профиля 55º. Резьбы характеризуются диаметром стержня на который нанесена винтовая канавка – это диаметр резьбы, и расстоянием между соседними витками резьбы – шагом резьбы.

Кроме того резьбы могут иметь разное назначение: крепежные резьбы, уплотнительные –для создания герметичных соединений, ходовые –для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. По числу заходов винтовой канавки бывают однозаходные и многозаходные. По направлению вращения винтовой канавки правые и левые. Внутренние выполнены на внутренней поверхности (гайки) наружные выполнены на наружной поверхности (болты, винты, шпильки).

Пример обозначения: Болт М10×1,5 - 60 ГОСТ 15589-70

Где: М –обозначение метрической резьбы; 10 –диаметр резьбы; 1,5 –шаг резьбы. 60- длина стержня болта; ГОСТ 15589 –Государственные стандарт на данный вид болта. 70 –год выхода стандарта.

Шпоночное соединение - соединение вала с надетой на него деталью при помощи шпонки. Для установки шпонки на валу и в детали должны быть шпоночные пазы, расположенные в осевом направлении. Шпонки различаются по форме. Бывают призматические, клиновые, сегментные, тангенсные, круглые. По способу установки шпонки бывают напряженные (запрессованные с натягом) и свободные (установленные с зазором). Длинные шпонки могут служить в качестве направляющих и позволяют детали перемещаться по валу.

Достоинства: простота конструкции, надёжность в работе. Недостатки: шпоночный паз – концентратор напряжений, ослабляющий конструкцию.

Шлицевое соединение – это соединение деталей машин, в котором выступающие на одной детали (валу) зубья входят в пазы (шлицы) другой детали. Детали в шлицевом соединении могут быть подвижными или неподвижными одна относительно другой. По виду зубьев и шлицев бывают: прямобокие, треугольные, эвольвентные.

Шлицевое соединение позволяет передавать больший крутящий момент, чем шпоночное соединение, но изготовление деталей для такого соединения сложный и дорогостоящий процесс.

Заклепочные соединения зарекомендовали себя как одни из наиболее прочных и надежных соединений, поэтому они применяются в авиаракетостроении, судостроении, строительстве мостов и других сооружений. Заклёпочные соединения хорошо выдерживают ударные нагрузки позволяют визуально контролировать качество и надежность соединений. Заклепочные соединения классифицируются по назначению для создания прочных и/или плотных герметичных соединений, по взаимному расположению заклепок в шве на однорядные, многорядные, шахматные.

Недостатки: отверстия – концентраторы напряжений и снижают прочность, утяжеляют конструкцию, шумное производство.

Сварочное соединение. Сварка – это процесс соединения деталей путём их нагрева до температуры плавления, либо пластической деформацией с целью создания неразъёмного соединения. При монтажных и ремонтных работах и для изготовления простых деталей чаще всего применяют электродуговую и газовую сварку.

Электродуговая сварка для расплавления металла использует энергию электрической дуги, которая горит между электродом и свариваемым материалом при прохождении постоянного тока большой величины. В электродуговой сварке применяют различные электроды, которые предназначены для сварки различных материалов (стали обыкновенной, стали легированной, стали нержавеющей и т.п.) Кроме того для защиты расплавленного металла от окисления применяют защитные газы (аргон –при аргонной сварке, углекислый газ), которые так же создают среду для горения дуги.

Газовая сварка использует горючие вещества: ацетилен, газ пропан, бензин, керосин. При обычном горении на воздухе эти вещества не могут выделить достаточного количества тепла для расплавления металла, поскольку в воздухе недостаточно кислорода для столь интенсивного горения. Поэтому в газовую горелку дополнительно подается кислород.

Существуют и другие виды сварки: электроконтактная, плазменная, лазерная ультразвуковая, сварка электронным лучом, сварка трением, сварка взрывом, которые применяются в высокотехнологичных производствах приборов и машин.

По виду и расположению сварочного шва подразделяют: фланговые, лобовые швы; сплошные, прерывистые, шахматные. Соединения сваркой бывают стыковые, внахлестку, тавровые, угловые. Если применяется предварительная подготовка свариваемых кромок (разделка, отбортовка), то говорят о сварке с разделкой кромок.

Клеевое соединение, неразъёмное соединение деталей приборов и машин, строительных конструкций, изделий лёгкой промышленности и др., осуществляемое с помощью клея. Клеевые соединения позволяет скреплять различные, в том числе и разнородные материалы, обеспечивая равномерное распределение напряжений. Клеевые соединения используют при изготовлении изделий из стали, алюминия, латуни, текстолита, гетинакса, стекла, фанеры, древесины, ткани, пластмассы, резины и др. материалов. Эти материалы можно соединять в различных сочетаниях.

Достоинства: не утяжеляет конструкцию, низкая стоимость, не требует специалистов, возможность соединять любые детали любой толщины, бесшумность процесса.

Недостатки: “старение” клея, низкая теплостойкость, необходимость предварительной зачистки поверхности.

Механические передачи – это механизмы, предназначенные для передачи движения. Бывают зубчатые, червячные, цепные, фрикционные, ременные.

Зубчатая передача осуществляется за счет зацепления зубчатых колес между собой. Зубчатая передача наиболее универсальна и поэтому широко распространена во всевозможных машинах и механизмах, позволяет передавать большие моменты вращения и мощности между параллельными, пресекающимися, скрещивающимися валами, а так же расположенными под углом друг к другу. В реечных зубчатых передачах происходит преобразование вращательного движения в поступательное и наоборот.

Фрикционные передачи работают так же как и зубчатые, но передача в них осуществляется за счет трения между соприкасающимися валками. По сравнению с зубчатыми передачами фрикционные передачи не могут передавать значительные моменты и мощности. Их работа менее надежна, поэтому применяются они сравнительно редко.

Цепные передачи передают значительные моменты и мощности, но только между параллельно расположенными валами. Их работа надежна а устройство простое. Также они дешевле зубчатых.

Ременная передача –самый старый вид передачи. Это наиболее дешевый и надежный вид передачи почти не требующий обслуживания, осуществляется ремнями различной формы сечения. Его работа бесшумна. Ремень амортизирует толчки, ударные нагрузки и вибрации. В случае заедания ведомого вала ведущий шкив не остановится, а будет проскальзывать. Таким образом, ремень предохранит машину от поломок.

Червячные передачи – передают вращение между червяком и червячным колесом. Они так же как и зубчатые передачи могут передавать большие моменты и мощности, но имеют низкий КПД На трение между червяком и червячным колесом тратится значительная часть энергии. Эти передачи обладают ценным свойством самоторможения. Например, червячный редуктор используется в подъемном механизме. В случае обесточивания электродвигателя механизма или другой поломки поднимаемый груз не упадет под действием силы тяжести, а останется висеть в таком же положении до восстановления работоспособности механизма. Это важно с точки зрения техники безопасности.

Валы и оси –детали, часто встречающиеся в приборах и машинах, бывают прямые и коленчатые; гладкие и ступенчатые; цельные и полые внутри

Вал – это деталь, предназначенная для поддержания других деталей с целью передачи вращательного момента. В процессе эксплуатации вал испытывает изгиб и кручение.

Ось – это деталь предназначенная только для поддержания насаженных на неё других деталей, в процессе работы ось испытывает только изгиб.

Подшипник – опора вала или оси, обеспечивающая вращение, или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку на другие части конструкции, например на корпус. Подшипник неотъемлемая часть любой машины или прибора.

Основные типы подшипников:

· подшипники качения;

· подшипники скольжения;

· газодинамические подшипники (удерживают вращающуюся деталь потоком газа);

· гидростатические подшипники (удерживают вращающуюся деталь жидкостью под давлением;

· магнитные подшипники (удерживают деталь магнитным полем).

Основные типы которые применяются в машиностроении и приборостроении —это подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипник качения -опора вращающейся части механизма прибора или машины обычно состоящая из внутреннего и наружного колец, тел качения и сепаратора, разделяющего тела качения и направляющего их движение.

Тела качения подшипников бывают различной формы.

Каждый вид подшипника имеет свои особенности преимущества и недостатки, обуславливающие его применение в том или ином приборе или машине.

Подшипник скольжения, опора пли направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу.

Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника обеспечивает; низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды и может быть; жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для не металлических подшипников), пластичной (на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.), твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.) и газообразной (различные инертные газы, азот и др.).

Муфты – это устройства, предназначенные для соединения валов с целью передачи вращательного момента и обеспечивающие остановку узла без выключения двигателя, а так же предохраняющие работу механизма при перегрузках.

Жесткие муфты наиболее просты и дешевы. Соединяют жестко между собой два вала.

Упругие муфты за счет деформации упругих элементов позволяют компенсировать неточности установки двух валов.

Управляемые зубчатые, кулачковые и фрикцонные муфты позволяют разъединять валы машин и агрегатов.

Предохранительные муфты разъединяют валы посредством разрушения элементов муфты при превышении заданного момента, например при заклинивании вала и предохраняют прибор или машину от разрушения.

Обгонные муфты позволяют передавать вращение только в одном направлении.

Центробежные муфты включаются только при достижении определенных оборотов за счет центробежной силы грузов.

Комбинированные муфты сочетают в себе свойства различных муфт. Муфты подбираются по таблице ГОСТа.

Допуски и посадки. Существует всего 18 квалитетов точности (01, 1, 2, 3 … 15, 16, 17), в соответствии с которыми изготавливаются детали приборов и машин. 01 квалитет –самый высокий (точный), 17 квалитет –самый низкий (грубый). Квалитеты с 01 по 4 применяются в особо точном приборостроении. При ручной слесарной обработке можно добиться 13-14 квалитета точности. При обработке на токарном станке 7-8 квалитета, на шлифовальном 5-6 квалитета. Квалитет точности определяет разброс размеров (допусков) относительно нулевого размера (номинального) в которые необходимо уложиться при изготовлении детали. Этот разброс называется полем допуска, в котором есть верхний предел (верхнее отклонение) и нижний предел (нижнее отклонение). Чем выше точность изготовления детали (квалитет) тем сложнее её изготовить.

Существует три вида посадок: Посадка с зазором, посадка с натягом, переходная посадка. Вид посадки определяется размерами сопрягаемых деталей: вала и отверстия. Валом в машиностроении и приборостроении называют охватываемую деталь, отверстием –охватывающую деталь. Если размер вала больше размера отверстия, то получится посадка с натягом, иначе посадка с зазором. Вид посадки зависит от того как выбрано поле допуска (допуск на размер)

Свойства материалов их применение при производстве деталей приборов и машин. Все конструкционные материалы применяемые в машиностроении и приборостроении разделяются на металлические и неметаллические материалы. Свойста всех материалов делятся по: физическим (прочность, пластичность, электротеплопроводность), химическим (стойкость к агрессивным средам, химическая инертность), технологическим (литейные свойства, обрабатываемость резанием, ковкость)

Свойства металлических материалов. Металлы обладают характерными им свойствами: металлический блеск, электро и теплопроводность, твердость, прочность, пластичность.

Металлы подразделяются на черные, цветные, драгоценные.

К черным металлам относятся чугуны и стали –сплав железа и углерода. Чугуны обладают большим по сравнению со сталями содержанием углерода. Чугуны бывают серыми, белыми, ковкими. Стали, в зависимости от содержания в них углерода и легирующих элементов подразделяются на 1. Сталь обыкновенного качества, 2. Сталь конструкционная качественная, 3. Углеродистая сталь. 4. Инструментальная сталь. 5. Легированная сталь.

К цветным металлам относятся: медь, олово, алюминий, цинк, свинец, титан, никель, кобальт, вольфрам и др. Металлы в чистом виде непригодны для производства, поэтому из них получают сплавы. Например бронза –сплав меди и олова обладает хорошими литейными свойствами и низким коэффициентом трения, поэтому используется для изготовления вкладышей подшипников скольжения. Латунь –сплав меди с цинком. Хорошо обрабатывается, поэтому получил широкое распространение в качестве конструкционного материала. Дюралюмины –сплавы алюминия и других материалов так же получили широкое применение благодаря своим свойствам: легкость, прочность, теплоэлектропроводность. Наиболее ценным в электротехнике является медь, которая обладает хорошей электропроводностью, пластичностью, способностью навиваться проволокой, что позволяет создавать из неё различные электрические машины.

Драгоценные материалы так же обладают многими полезными свойствами, но из за высокой стоимости их применение ограничено. Например золото из за своей химической стойкости используется в качестве материала для неокисляемых деталей. Им покрывают контакты и токоведущие части электротехнических приборов.

Среди неметаллических материалов наибольшее распространение получили пластмассы, благодаря своей невысокой стоимости, стойкости к коррозии и способности изготавливать из неё детали сложной конфигурации. К неметаллическим материалам так же относят резину, кожу, бумагу, ткани и смазочные материалы (масла и смазки)

Виды ремонта средств КИП и А. Основными задачами участка КИП и А являются ремонт средств КИП и А, их периодическая поверка. В зависимости от объема ремонтных работ различаются следующие виды ремонтов: текущий, средний, капитальный.

Текущий ремонт средств КИП и А производит эксплуатационный персонал участка КИП и А.

Средний ремонт предусматривает частичную или полную разборку и настройку измерительной, регулирующей или других систем приборов; замену изношенных деталей, чистку контактных групп, узлов и блоков.

Капитальный ремонт регламентирует полную разборку прибора или регулятора с заменой деталей и узлов, пришедших в негодность; градуировку, изготовление новых деталей и опробование прибора после ремонта с последующей поверкой.

Поверка прибора –определение соответствия прибора всем техническим требованиям, предъявляемых к прибору. Методы поверки определяются заводскими техническими условиями, инструкциями и методическими указаниями. Государственная поверка осуществляется государственной метрологической службой. Ведомственная поверка осуществляется самим предприятием при наличии такого права.

Организация рабочего места слесаря КИП и А. Слесари КИП и А в зависимости от структуры предприятия выполняют как ремонтные, так и эксплуатационные работы. В задачу эксплуатации средств КИП и А, установленных на производственных участках и цехах, входит обеспечение бесперебойной, безаварийной работы приборов контроля, сигнализации и регулирования, установленных в щитах, пультах и в отдельных схемах. Рабочее место слесаря в зависимости от выполняемых работ может включать: щиты, пульты и мнемосхемы с установленной аппаратурой, приборы; стол-верстак с источниками регулируемого переменного и постоянного тока, подвод сжатого воздуха; необходимый инструмент, испытательные приспособления и стенды. Кроме того на рабочем месте должна быть необходимая техническая документация –монтажные принципиальные схемы автоматизации, инструкции заводов –изготовителей приборов.

На рабочем месте должны поддерживаться санитарно –бытовые условия.

Для осуществления ремонта и поверки на участке должна иметься конструкторско-технологическая документация, регламентирующая производство ремонта каждого вида измерительной техники. В эту документацию включаются нормативы по среднему и капитальному ремонту, нормах расхода запасных частей, материалов. Для складирование средств, запасных частей, материалов и инструментов должны иметься соответствующие стеллажи.

Промышленная безопасность. Вредные и опасные производственные факторы. На человека в процессе его трудовой деятельности могут воздействовать опасные (вызывающие травмы) и вредные (вызывающие заболевания) производственные факторы.

Вредный производственный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего, в определённых условиях, приводит к заболеванию или снижению работоспособности.

Опасный производственный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего, в определённых условиях, приводит к травме или другому внезапному ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор, в зависимости от интенсивности и продолжительности воздействия, может стать опасным.

Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на:

Физические: подвижные части производственного оборудования, разрушающиеся конструкции, повышенная запыленность и загазованность, повышенная или пониженная температура и влажность, шум и вибрации, магнитные и электрические поля, наличие ультразвуковых, электромагнитных и ионизирующих излучений, высокое напряжение, расположение рабочего места на значительной высоте.

Химические: различные сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), применяемые на производстве, оказывающие токсическое, раздражающее, концерогенное, мутагенное действие, влияющие на репродуктивную функцию.

Биологические: патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, грибы, простейшие) и продукты их жизнедеятельности. Микроорганизмы (растения и животные).

Психофизиологические: физические перегрузки, нервно-психические перегрузки, умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов (зрение, слух), монотонность труда, эмоциональные перегрузки.

Для снижения действия опасных и вредных производственных факторов необходимо соблюдать меры по охране труда и технике безопасности принятые на производстве, пользоваться средствами индивидуальной защиты (СИЗ), соблюдать режим труда и отдыха и личную осторожность.

Дата добавления: 2014-01-04