Критерии работоспособности деталей машин

Требования к машинам и критерии их качества

Требования к машинам многообразны и часто противоречивы. Отметим лишь основные требования к деталям и машинам:

надежность - свойство объекта сохранять во времени способность к выполнению заданных функций (ГОСТ 27.002-83);

работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции;

технологичность – изготовление изделия при минимальных затратах труда, времени и средств при полном соответствии своему назначению;

экономичность – минимальная стоимость производства и эксплуатации.

Основными критериями качества машин считают:

мощность– скорость преобразования энергии;

производительность- объем работы (продукции, информации), выполняемой в единицу времени;

коэффициент полезного действия – доля дошедшей до потребителя энергии (мощности);

габариты – предельные размеры;

энергоемкость - расход топлива или электричества отнесенный к объему работы;

материалоемкость – количество конструкционного материала машины, отнесенного к единице мощности;

точность – свойство машины работать в заданных пределах возможных отклонений параметров, например размеров;

плавность хода – минимальные ускорения при работе машины.

Критерии работоспособности деталей машин

Успешная работа деталей и машин заключается в обеспечении работоспособности и надежности. Детали машин выходят из строя по различным причинам, которые определяются условиями эксплуатации деталей. Причины отказа отдельных деталей передач, соединений и т.п. называют критериями работоспособности. Различают следующие основные критерии работоспособности: прочность, жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, теплостойкость, виброустойчивость и точность.

Прочность – способность детали выдерживать приложенные нагрузки без разрушения – является обязательным и важнейшим критерием работоспособности деталей машин. Рассматривается прочность по характеру нагрузок: статическая, усталостная и ударная. Различают следующие виды нагрузок, действующих на детали: постоянные, переменные и ударные.

Предварительные расчеты на прочность обычно выполняют по допускаемым номинальным напряжениям.

Жесткость – способность деталей сопротивляться изменению формы под действием сил. Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений в пределах, допустимых для конкретных условий работы.

Износостойкость – способность материала деталей оказывать сопротивление изнашиванию. Износостойкость определяется видом трения, смазыванием, режимом трения (жидкостным, полужидкостным, граничным или сухим) и уровнем защиты от загрязнений. Износостойкость актуальна в связи с тем, что 90 % деталей выходят из строя по износу.

Износостойкость деталей существенно уменьшается при коррозии.

Коррозионная стойкость – сопротивление металлов химическому или электрохимическому разрушению поверхностных слоев и коррозионной усталости. Коррозионная стойкость определяется сроком службы машины в коррозионной среде.

Для защиты от коррозии применяют антикоррозионные покрытия или изготовляют детали из специальных коррозионноустойчивых материалов, например нержавеющих сталей и пластмасс.

Теплостойкость – способность деталей сохранять работоспособность в машинах с большим выделением тепла в рабочем процессе. Теплостойкость ограничивает работоспособность машин в результате понижения прочности материала при нагреве, снижение защищающей способности масляных пленок и снижения точности в результате температурных деформаций.

Виброустойчивость – сопротивление появлению в машинах вредных динамических нагрузок в виде вынужденных колебаний и автоколебаний (колебаний, вызываемых ими самими, например, при трении, резании и т.п.).

Вибрации вызывают дополнительные напряжения и приводят к усталостному разрушению. В связи с повышением скоростей движения машин опасность вибраций возрастает, поэтому расчеты на колебания приобретают все большее значение.