Привод механизма перемещения мостового крана

Стр 1 из 17Следующая ⇒

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Часть 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Учебное пособие

Второе издание, исправленное и дополненное

Рекомендовано УМО по образованию в области подготовки

педагогических кадров в качестве учебного пособия для студентов

высших учебных заведений, обучающихся по направлению 050100 «Педагогическое образование»

Новосибирск • 2015

УДК 621.81/.85 (075.8)

ББК 34.4я 73-1

Г554

Подготовлено и издано в рамках реализации Программы
стратегического развития ФГБОУ ВПО «НГПУ» на 2012–2016 гг.

Научный редактор –

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «НГПУ»
В. И. Запрягаев

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «СГУПС»

В. Н. Анфёров;

кандидат технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «НГПУ»
В. В. Алексеев

Г554	Глухов, Б. В. Курсовое проектирование деталей машин: учебное пособие: в 2 ч. / Б. В. Глухов, В. В. Крашенинников, В. М. Потапов; Мин-во образования и науки РФ, Новосиб. гос. пед. ун-т. – 2-е изд., испр. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГПУ, 2015. ISBN 978-5-00023-501-0

Ч. 1. Проектирование механического привода. – 191 с.

ISBN 978-5-00023-502-7

В пособии приведены задания на курсовой проект по деталям машин, указания по расчётам приводов и передач по основным критериям работоспособности, расчёты и основы констру-ирования валов и соединений.

Предназначено для студентов факультета технологии и предпринимательства, обучающихся по направлению «Педагогическое образование» (профиль «Технология»). Полезно студентам, обучающимся по направлениям «Профессиональное обучение» (профиль «Транспорт»), «Сервис» (профиль «Сервис транспортных средств»).

УДК 621.81/.85 (075.8)

ББК 34.4я 73-1

ISBN 978-5-00023-502-7 (Ч. 1) ISBN 978-5-00023-501-0

ПРЕДИСЛОВИЕ

Проект – это комплекс технических документов, относящихся к изделию, предназначенный для его изготовления и содержащий расчёты, чертежи, описание с принципиальными обоснованиями и пр. Курсовой проект по «Деталям машин» – первая расчётно-конструкторская работа студентов, завершающая их общетехническую подготовку.

Основные цели курсового проектирования:

– закрепление и углубление знаний и умений выполнения расчётов деталей машин, разработки и оформления схем и чертежей;

– обучение студентов пользованию технической литературой, справочниками и нормативно-техническими документами,

в частности стандартами ЕСКД;

– подготовка студентов к решению более сложных инженерных задач в курсовых проектах по специальным дисциплинам, а также к выполнению дипломного проекта и практической работы по окончании вуза.

В процессе работы над проектом студенты учатся выбирать материал деталей машин и его термическую обработку, рассчитывать их размеры в соответствии с основными критериями работоспособности и определять рациональные конструктивные формы, устанавливать точность изготовления и класс шероховатости, назначать допуски и посадки сопряженных поверхностей.

Перечисленные задачи являются непростыми для студентов, не имеющих навыков выполнения таких работ. Работа над проектом будет успешной лишь тогда, когда студент поставит себя на место проектировщика и проникнется ответственностью за принятые им решения. Временный недостаток знаний студент может устранить, изучая опыт проектирования, сведенный в справочники, атласы конструкций, учебники и пособия, широко представленные в учебной библиотеке.

Необходимо обосновать каждый элемент конструкции
и проставленный на чертеже размер, считая защищаемые решения собственной разработкой, имеющей, как и любые другие, вполне осознаваемые автором недостатки, но и существенные, более весомые, достоинства, позволяющие эффективнее и экономичнее решить поставленную задачу. Студенту предстоит постичь азы конструирования, сделать первый шаг в становлении инженерного мышления. В процессе курсового проектирования деталей машин студенты получают навыки общих основ инженерных расчетов и конструирования, работы со справочными материалами.

Пособие призвано помочь студентам в усвоении знаний, необходимых для их будущей профессиональной деятельности,
и предназначено для студентов факультета технологии и предпринимательства направления 050100.62 «Педагогическое образование» (профиль «Технология»). Также может использоваться при изучении дисциплины «Детали машин» по направлению 051000.62 «Профессиональное обучение» (профиль «Транспорт»), дисциплины «Основы функционирования машин»
по направлению 100100.62 «Сервис» (профиль «Сервис транспортных средств») и при выполнении конструкторских расчетов в выпускных квалификационных работах.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект по деталям машин выполняют по заданию, содержащему схемы и числовые исходные данные приводов механизмов с редуцированием скорости приводных валов конвейеров, лебёдок, металлообрабатывающих станков и других устройств, изучаемых в дисциплинах профессионального цикла. Задания на курсовой проект содержат 10 схем приводов различных механизмов, каждая из которых представлена в 10 вариантах числовых данных. Студентывыбирают:

– по последней цифре номера зачётной книжки – номер задания,

– по предпоследней цифре – номер варианта.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части.

Пояснительная записка содержит:

– титульный лист;

– содержание;

– техническое задание с числовыми исходными данными на проектирование привода из разд. 3;

– выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода;

– расчёт закрытой передачи;

– ориентировочный расчёт валов привода;

– приближённый расчёт валов редуктора;

– расчёт подшипников качения по динамической грузоподъёмности;

– конструирование элементов корпуса редуктора и зубчатых (червячных) колёс;

– обоснование и выбор посадок;

– подбор и проверка шпонок;

– уточнённый расчет валов редуктора;

– выбор смазки;

– список использованных источников.

Графическая часть проекта состоит из следующих листов:

– кинематическая схема привода; выполняется на листе формата А4 (210 ´ 297);

– сборочный чертёж редуктора на листе формата А1 со спецификацией;

– рабочие чертежи 4 деталей формата А3 на одном листе формата А1: вал-шестерня, червяк, зубчатое колесо цилиндрическое или коническое, червячное колесо в сборе, вал (конкретные детали задаёт руководитель проекта).

Сборочный чертёж содержит спецификацию. Кинематическая схема, листы спецификаций и чертежи вшиваются в конце пояснительной записки.

СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

Единая система конструкторской документации является сборником основных документов для проектирования различных изделий (деталей, сборочных единиц). В соответствии с ГОСТ 2.103 ЕСКД разработка конструкторской документации состоит из четырех стадий:

– техническое предложение;

– эскизный проект;

– технический проект;

– рабочая конструкторская документация.

Техническое предложение является основанием для разработки эскизного (технического) проекта. Эскизный проект должен содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы деталей и сборочных единиц, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры привода и его элементов. На стадии эскизного проекта выполняют все проектные расчёты и эскизную компоновку редуктора, а именно:

1) выбор электродвигателя;

2) кинематический расчёт привода;

3) выбор материалов и расчёт допускаемых напряжений;

4) расчёт передач;

5) первую эскизную компоновку редуктора, выполняемую на листах масштабно-координатной (миллиметровой) бумаги
с присвоением литеры Э;

6) проектный расчёт валов;

7) расчёт нагрузок на подшипники качения;

8) расчет шпонок;

9) выбор смазки.

Эскизный проект служит основанием для разработки технического проекта, или рабочей конструкторской документации. Технический проект должен содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации. На стадии технического проекта выпол-няются:

1) конструктивная компоновка редуктора (вторая эскизная компоновка);

2) разработка конструктивных элементов открытых передач (ремённая, цепная, зубчатая);

3) проверочные расчёты валов, подшипников, соединений;

4) конструктивная компоновка привода.

На стадии рабочей конструкторской документации разрабатываются:

1) кинематическая схема привода;

2) сборочный чертёж редуктора со спецификацией;

3) рабочие чертежи деталей.

Задания НА курсовоЙ проект

Задание № 0

Привод механизма лебёдки

Параметры	Варианты

Грузоподъёмность лебёдки F, кН		1, 5	1, 8		2, 5	2, 8		3, 2	3, 5
Скорость подъёма υ, м/с	0, 2	0, 2	0, 3	0, 3	0, 3	0, 2	0, 3	0, 3	0, 2	0, 2
Диаметр барабана D, мм
Угол наклона ремённой передачи θ, град
Срок службы привода L_г, лет

Задание № 1

Задание № 2

Задание № 3

Задание № 4

Задание № 5

Задание № 6

Привод ковшового элеватора

Параметры	Варианты

Тяговая сила на ковшах F, кН		1, 3	1, 5	1, 5	1, 8	1, 9		2, 2	2, 6	2, 8
Скорость ковша u, м/с	0, 8	0, 9		1, 1	1, 2	1, 3	1, 4	1, 5	1, 6	1, 7
Диаметр барабана D, мм
Угол наклона цепной передачи θ, град
Срок службы привода L_г, лет

Задание № 7

Привод ленточного конвейера

Параметры	Варианты

Тяговая сила на ленте F, кН	1, 2	1, 6	1, 8		2, 2	2, 4	2, 6	2, 8		3, 2
Скорость ленты υ, м/с	0, 8	0, 9		1, 1	1, 1	1, 2	1, 2	1, 3	1, 4	1, 5
Диаметр барабана D, мм
Угол наклона ремённой передачи θ, град
Срок службы привода L_г, лет

Задание № 8

Задание № 9

Привод роликового конвейера

Параметры	Варианты

Окружная сила на ролике F, кН		2, 5		3, 4	3, 8	4, 1	4, 4	4, 6	5, 2
Скорость перемещения груза u, м/с	0, 6	0, 7	0, 7	0, 8	0, 8	0, 8	0, 9	0, 9
Диаметр ролика D, мм
Срок службы привода L_г, лет

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Расчётно-пояснительную записку, содержащую пояснения и расчёты, выполняют в виде единого документа, сшивают или переплетают в общую папку. Ей присваивают наименование «Пояснительная записка» и шифр ПЗ.

В пояснительной записке документы располагают в последовательности: титульный лист, содержание, задание, основной текст, библиографический список, спецификация, чертежи.

Титульный лист является первым листом пояснительной записки. Его обычно совмещают с обложкой пояснительной записки. Текстовый документ (пояснительная записка) имеет на титульном листе название задания, например « Привод ковшового элеватора » и обозначение по типу:

ДМ.ФТП.42.06.02.00.00 ПЗ.

В данном примере ДМ – аббревиатура названия дисциплины; ФТП – сокращённое наименование факультета; 42 – номер учебной группы (ОЗО.42 – для заочной формы обучения);
06.02 – задание 6, 2-й вариант. На сборочном чертеже редуктора в основной надписи делают запись по типу:

ДМ.ФТП.42.06.02.00.00 СБ.

Последнюю пару чисел на чертеже детали в основной надписи заполняют номером её позиции на сборочном чертеже редуктора (брать из спецификации), например,

ДМ.ФТП.42.06.02.00.13.

В заданиях с червячным редуктором при наличии составного червячного колеса, которое является сборочной единицей, номер позиции располагают на предпоследнем месте, а в конце обозначения ставят нули, резервируя их для обозначения деталей колеса, например ДМ.ФТП.42.06.02.05.00. Пример оформления титульного листа приведен на рис. 4.1.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный
педагогический университет»

Факультет технологии и предпринимательства

Кафедра « Машиноведение »

ПРИВОД КОВШОВОГО ЭЛЕВАТОРА

Курсовой проект по дисциплине «Детали машин»

Пояснительная записка

ДМ.ФТП.42.06.02.00.00 ПЗ

Выполнил студент группы _________________

(номер группы)

______________________________ ______________________

(И. О. Фамилия) (подпись, дата)

Специальность/направление подготовки ________________________

(шифр и наименование)

Специализация/профиль ___________________________

(шифр и наименование)

Форма обучения __________________

Научный руководитель

_________________________________

(ученая степень, должность, И. О. Фамилия)

___________________

(подпись)

___________________

(оценка)

«__» __________201 __г.

Новосибирск 201__

Рис. 4.1. Образец титульного листа

Содержание работы дают в точном соответствии с названиями разделов, а при необходимости и пунктов в пояснительной записке, с указанием номеров страниц, соответствующих началу разделов и пунктов. Задания с червячными передачами содержат дополнительный раздел «Тепловой расчёт червячного редуктора».

В нижней части листа располагают основную надпись для первого нумерованного листа текстовых документов (форма 2 на рис. 4.2). Такую же основную надпись используют для первого листа спецификации. Для последующих листов пояснительной записки, спецификации и чертежей используют основную надпись по форме 2а (рис. 4.3).

Рис. 4.2. Форма основной надписи для первого нумерованного листа
текстового документа (пояснительной записки, спецификации) (форма 2)

Рис. 4.3. Форма основной надписи для последующих листов
текстовых и графических документов (форма 2а)

Пример оформления листа «Содержание» пояснительной записки приведен на рис. 4.4.

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание.................................................................................... 3

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет............................... 5

2. Выбор материалов конической зубчатой передачи.............................. 7

3. Расчет конической зубчатой передачи................................................... 9

4. Ориентировочный расчет валов........................................................... 21

5. Эскизная компоновка редуктора.......................................................... 24

6. Приближённый расчет валов................................................................ 26

7. Подбор подшипников качения............................................................. 30

8. Конструирование элементов корпуса редуктора и колёс................... 32

9. Подбор и проверка шпонок.................................................................. 36

10. Выбор посадок.................................................................................... 37

11. Уточнённый расчет валов................................................................... 39

12. Расчет шпонок..................................................................................... 41

13. Выбор смазки.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДМ.ФТП.42.06.02.00.00 ПЗ

Разраб.

Смирнов И. И.

Провер.

Потапов В.М. Б. В.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Привод ковшового элеватора Пояснительная записка

Лит.

Листов

НГПУ, ФТП

..................................................................................... 42

Библиографический список....................................................................... 44

Рис. 4.4. Образец первой нумерованной страницы

Пояснительную записку выполняют на одной стороне листов формата А4 (размер 210 × 297); рамка: 20 мм – слева,
по 5 мм – с остальных сторон.

Текст, рисунки и таблицы должны быть выполнены на ЭВМ и напечатаны на принтере. Текст набирать в текстовом редакторе Microsoft Word. Основной текст набирается через один интервал шрифтом Times New Roman (Cir) 14 кегля, с отступом первой строки 1, 25 см, с автоматической расстановкой переносов и выравниванием по ширине. Пояснительная записка представляется на бумажном носителе. Допускается заполнение текста чернилами чёрного, синего или фиолетового цветов (одинаковым во всей работе) с высотой букв и цифр не менее 2, 5 мм при числе строк на странице 25…35. Также допускается вычерчивание иллюстраций и таблиц чёрными карандашом или пастой.

Все листы пояснительной записки должны быть пронумерованы. Номер листа ставят в основной надписи для текстовых документов. Первым нумерованным является лист «Содержание». Расстояние от рамки до границы текста в начале и конце строк 3…5 мм. Расстояние от верхней и нижней строк до соответствующей линии рамки – 10 мм. Абзацы в тексте начинают отступом, равным 15…17 мм.

Содержание пояснительной записки делят на разделы, пункты, при необходимости – подпункты. Названия их должны быть краткими, записываться в виде заголовка с порядковым номером. Названия разделов выделяют и отделяют от текста расстоянием 10…15 мм. Сокращения слов в тексте, наименованиях иллюстраций и таблиц не допускаются. Исключение составляют общепринятые в русском языке (КПД, т.е., и т.д., и др.).

Все поясняющие расчёты иллюстрации (расчётные схемы, графики, фото, распечатки и др.) выполняют карандашом, пастой либо на компьютере на белой или масштабно-координатной (миллиметровой) бумаге и располагают возможно ближе к соответствующим частям текста. Масштаб допускается произвольный, но обеспечивающий возможность нанесения и чтения необходимой информации.

Ксерокопии иллюстраций не допускаются.

Все иллюстрации именуются рисунками. Они должны быть пронумерованы в пределах всей пояснительной записки по типу «Рисунок 3 – Кинематическая схема ремённой передачи». Запись располагают ниже рисунка и пояснительных данных (подрисуночного текста). Ссылки в основном тексте дают по типу «Кинематическая схема приведена на рис. 3».

Текст излагают в прошедшем времени и обезличенной форме: «принят (принято)…, выбран…, получен…», т. е. стиль изложения должен соответствовать стилю отчёта о проделанной работе.

Небольшие ошибки в работе допускается исправлять аккуратной подчисткой или забеливанием. Небольшие исправления (до пяти строк на листе) допускается делать на обратной стороне предыдущего листа. Листы, требующие значительных исправлений, вкладывают в конец пояснительной записки. На их место помещают правильно выполненные листы.

Термины, определения и обозначения физических величин должны быть едиными во всей работе, стандартными либо общепринятыми в научно-технической литературе. Обязательно использование Международной системы единиц физических величин (СИ).

Параметры основных критериев работоспособности и расчёта (прочность, износостойкость и др.) имеют единицу измерения МПа (мегапаскаль). В этой же единице в справочниках приведены механические характеристики машиностроительных материалов. Так как 1 МПа = 1 Н/мм², то в расчётных зависимостях силы должны выражаться в ньютонах, а длины – в миллиметрах. Следовательно, исходные параметры и результаты расчётов будут иметь единицы измерения: Н, мм, Н× мм и МПа. Для этих единиц рассчитаны коэффициенты межосевого расстояния в расчётных формулах зубчатых передач, поэтому вращающий момент, рассчитанный в Н× м, необходимо переводить в Н× мм.

В соответствии с ГОСТ 2.106 любой расчёт должен содержать:

1. Цель расчёта (если она не указана в заголовке).

2. Условия расчёта и исходные данные. В соответствии
с этим требованием в каждом разделе должен быть пункт
«Исходные данные».

3. Расчётную схему. Например, в расчётах передач необходимо приводить кинематическую схему по ГОСТ 2.703 с элементами по ГОСТ 2.770 в двух проекциях; другие разделы должны содержать эскизы и схемы.

4. Расчёт. Последовательность либо алгоритм расчёта должны приводиться с обозначениями разделов, пунктов, а при необходимости – подпунктов.

5. Выводы. В частности, для зубчатых передач необходимы выводы типа: «Контактная прочность достаточна»; «Изгибная прочность достаточна».

Расчётные зависимости записывают и вычисления ведут
в последовательности в соответствии с примером.

Пример 1.

Расчётное напряжение в зубьях шестерни, МПа [1]:

σ _F = Y_F₁Y_βF_tK_F_αK_F_βK_Fυ K_F_д/ (mb₁), (2.24)

где F_t – окружная сила; F_t = 5600 Н;

m – модуль; m = 3 мм;

b₁– ширина венца шестерни; b₁= 40 мм;

коэффициенты: Y_F – формы зуба; Y_F = 3, 8[1, табл. 8.12];

Y_β – учитывающий наклон зубьев; Y_β = 0, 75;

K_F_α – учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;

K_F_α = 1, 22 [1, табл. 8.7];

K_F_β – концентрации нагрузки; K_F_β = 1, 53 [1, табл. 8.8];

K_Fυ – динамической нагрузки; K_Fυ = 1, 12 [1, табл. 8.9];

K_F_д– долговечности; K_F_д= 1;

σ _F = 3, 8·0, 75·5600·1, 22·1, 53·1, 12·1 /(3·40) = 278 МПа.

В приведенном примере:

– в квадратных скобках указан номер источника по списку литературы; его отсутствие в пояснениях свидетельствует о том, что величина была определена в предыдущих расчётах;

– формула пронумерована; номер ставят в круглых скобках на уровне формулы и в конце строки вблизи правой рамки; номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера; допускается сквозная нумерация в пределах ПЗ;

– пояснения к обозначениям приведены под формулой в той последовательности, в какой они приведены в формуле; повторяющийся термин «коэффициент» записан только один раз;

– расчёт искомого параметра выполнен на новой строке с записью чисел в соответствии с формулой без промежуточных вычислений; сокращения зачёркиванием не допускаются; окончательный результат приведен с указанием единицы вычисленной величины.

Результаты вычислений округляют до трёх значащих цифр, если не требуется более высокая точность (88, 2 МПа; 164 Н·м; 2, 15·10⁵ МПа).

Линейные размеры элементов, полученные расчётом или принятые из конструктивных и иных соображений, округляют по специальному стандарту или по ГОСТ 6636 (прил. В). Следует отдавать предпочтение ряду Ra40. При наличии большого по объёму цифрового материала его следует оформлять в виде
таблицы.

В пояснительной записке в разделе «Техническое задание» (3-й лист ПЗ) приводят числовые исходные данные с текстом
по типу:

«Спроектировать привод ковшового элеватора по следующим исходным данным:

– тяговая сила на ковшах F = 2, 5 кН;

– скорость ковша u = 1, 2 м/с;

– диаметр барабана D = 250 мм;

– угол наклона ремённой передачи θ =30 град;

– срок службы привода L_г = 6 лет».

В техническом задании по кинематической схеме привода (см. разд. 5) необходимо сделать краткое описание устройства и работы привода, перечисляя элементы со ссылками на номера позиций в направлении потока мощности. Указывают режим работы исполнительного механизма, влияющий на расчёты элементов привода, например работа спокойная либо с толчками и ударами. Кроме того, в техническом задании отражают дополнительные исходные данные, в частности:

1) место размещения привода (литейный либо механический цех, карьер и т.д.)и связанные с этим условия работы элементов привода;

2) наличие или отсутствие реверсирования (в конвейерах передачи работают нереверсивно);

3) число смен работы (рекомендуется принимать двухсменную работу);

4) класс нагрузки зубчатых передач (принимать Н 0, 8 или
Н 0, 63);

5) продолжительность включения (принимать ПВ = 0, 15; 0, 25; 0, 4).

В список использованных источников включают учебники, учебные пособия, методические указания, справочники, нормативно-технические документы, например стандарты, и др. Источники в списке располагают в порядке цитирования или в алфавитном порядке. Примеры оформления списка приведены в конце настоящего издания.

Расчёты и выбор решений выполняются для следующих разделов курсового проекта:

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
привода.

2. Расчёт закрытой и открытой передачи; закрытыми являются редукторные передачи: цилиндрические, конические
и червячные, открытыми – ремённые, цепные, цилиндрические
и конические передачи.

3. Ориентировочный расчёт валов приводас предварительным назначением диаметров характерных сечений всех валов
и подшипников качения.

4. Приближённый расчёт валов редукторас предварительным выполнением эскизной компоновки и окончательным назначением диаметров валов.

5. Расчёт подшипников качения по динамической грузоподъёмности.

6. Конструирование элементов корпуса редуктора и колёс.

7. Обоснование и выбор посадок.

8. Уточнённый расчет валов редукторас определением коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях.

9. Подбор и проверка шпонок.

10. Выбор смазки.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Материалы деталей должны соответствовать основным критериям работоспособности и расчёта и требованиям технологичности и экономии.Машиностроительные материалы должны обладать достаточной прочностью и жёсткостью и высокой ударной вязкостью для восприятия динамических нагрузок. Этим требованиям отвечают чёрные металлы, точнее сплавы.
Чистые металлы в машиностроении не применяют.

К чёрным сплавам относят стали и чугуны. Стали и чугуны – сплавы железа с углеродом (обычно до 1, 5%) и другими элементами. Конструкционные стали содержат углерода до 0, 55%, обладают высокой прочностью, способностью к легированию, термической и химико-термической обработке. Стальные детали изготовляют давлением (прокаткой, ковкой, штамповкой), резанием, шлифованием, сваркой. Их литейные свойства низкие. В машинах применяют:

а) стали углеродистые обыкновенного качества, регламентируемые по механическим свойствам; используются без термообработки; обозначаются по типу «сталь Ст3 ГОСТ 380-88»,
где 3 – номер в порядке повышения прочности;

б) стали углеродистые качественные, маркируемые по химическому составу; обозначаются по типу «сталь 45 ГОСТ 1050-88», где 45 – содержание углерода в сотых долях процента (0, 45%
углерода);

в) стали легированные содержат кроме железа и углерода другие специально вводимые (легирующие) добавки, наличие которых дополнительно обозначают буквами названия легирующего элемента, например В – вольфрам, Г – марганец, М – молибден, Н – никель, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Ю – алюминий; пример обозначения: сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71, где 30 – 0, 3% углерода, а также до 1% хрома, марганца и кремния; буква А в конце обозначения свидетельствует о высоком качестве стали (с пониженным содержанием серы и фосфора).

Стали качественные и легированные подвергают термической и химико-термической обработке для повышения характеристик прочности и износостойкости. Термическую обработку применяют для повышения механических характеристик без изменения химического состава сталей. Применяют следующие виды термической обработки:

а) отжиг, заключающийся в том, что деталь нагревают до температур выше критических (не менее 750º С) с последующим медленным охлаждением (вместе с выключенной печью);

б) нормализация – отжиг с охлаждением на воздухе (в штабеле с другими нагретыми деталями); термообработка более дешёвая и более распространённая, чем отжиг;

в) закалка – с нагревом до температур выше критических
с последующим быстрым охлаждением (в масле или воде); после закалки вследствие искажения кристаллической решётки и появления в связи с этим больших внутренних напряжений деталь приобретает чрезвычайную хрупкость; её снижают обязательной следующей термической обработкой (отпуском);

г) отпуск производят после закалки с нагревом деталей до температур ниже критических; высокотемпературный отпуск с нагревом до 600 º С в совокупности с закалкой называют улучшением; такую обработку выполняют для повышения твёрдости при сохранении высокой ударной вязкости; среднетемпературный отпуск (до 400 º С) выполняют для рессор и пружин; низкотемпературный (до 200 º С) – для режущего и измерительного инструмента.

Химико-термическая обработка заключается в насыщении поверхности детали элементами, повышающими твёрдость и износостойкость при сохранении высокой ударной вязкости сердцевины. Насыщение азотом называется азотированием, насыщение углеродом – цементацией. Последующая за цементацией закалка с низким отпуском значительно повышает износостойкость и контактную прочность поверхности.

В справочниках [1; 7], учебных пособиях [3; 4; 9; 10],
табл. 8.3 настоящего пособия приведены механические характеристики сталей. В их числе предел прочности σ _вв МПа, предел текучести σ _тв МПа, предел выносливости σ _-1в МПа, твёрдость по Бринеллю НВ и по Роквеллу HRC.

Чугуны – сплавы железа и углерода с содержанием последнего 2…6, 67% (обычно 2, 2… 4, 3). Если углерод в структуре чугуна представлен в виде химического соединения Fe₃C (цементита), то такие чугуны называют белыми. Они плохо обрабатываются и применяются в деталях с отбеленной поверхностью, например для шкивов плоскоремённых передач, с целью повышения твёрдости, износостойкости и коррозионной стойкости рабочей поверхности.

Серые чугуны содержат углерод в виде графита, их используют только в виде отливок, так как их пластичность практически равна нулю. Выплавляют серые чугуны СЧ 10, 15, 20, 25, 30, 35 по ГОСТ 1412-85 и чугуны повышенной прочности с шаровидным графитом ВЧ 35, 40, 45, 50, 60, 70 по ГОСТ 7293-85. Из серых чугунов отливают корпусные детали редукторов, крышки подшипников, станины, стойки, плиты и др.

Сплавы цветных металлов выполняют на основе алюминия, меди, олова и других металлов. Сплавы на основе алюминия и магния имеют высокую удельную прочность (отношение предела прочности к плотности). Алюминиевые сплавы подразделяют на деформируемые (дюралюмины) и литейные (силумины). Применяют для корпусных деталей и в авиационной технике.

Многие цветные металлы используют как антифрикционные материалы, применяемые в узлах трения. Латунь – сплав меди с цинком. Однофазная латунь – деформируемая (например патронная латунь), двухфазная – литейная, используемая как антифрикционный материал.

Бронза – сплав меди со всеми элементами, кроме цинка. Обладает высокими антифрикционными свойствами, сопротивлением коррозии и технологичностью. Наилучшие антифрикционные свойства у оловянистых бронз, например БрО10Ф1
ГОСТ 613-79. Безоловянистые бронзы, например БрА10Ж4Л ГОСТ 493-79, обладают высокими механическими характеристиками, но их антифрикционные свойства хуже, чем у оловянистых.

Пластические массы – материалы на основе высокомолекулярных органических соединений. По природе смол пластмассы подразделяют на термореактивные и термопластичные. Термореактивные смолы в процессе изготовления под действием высокой температуры становятся неплавкими (текстолит, гетинакс, стеклопласты и др.). Термопластичные пластмассы, размягчающиеся при высокой температуре, пригодны для повторного использования (полиэтилен, фторопласты, полиамиды, полиуретаны и др.).

Материалы деталей и их термообработка, соответствующие их основным критериям работоспособности и расчёта, а также определение их допускаемых напряжений приведены в соответствующих разделах данного пособия.

КОЭФФИЦИЕНТЫ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒