Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
Сопротивление материалов Деформации при кручении Сопротивление усталости Общие сведения о подшибниках качения Методы проведения лабораторной работы Основы конструирования Резьбовые соединения Испытание на сжатие 

Лабораторные работы по сопротивлению материалов

Основы конструирования (в технико-экономическом понимании) – область научно-технического знания (учебный предмет, дисциплина, курс) об общих принципах и методах конструирования машин на основе (путем, посредством) их унификации и стандартизации, а также повышения их рентабельности, долговечности, надежности и экономической эффективности (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Три вопроса к определению изучаемой дисциплины

Предмет изучаемой дисциплины – то, что является основным объектом изучения в данной отрасли знания, а именно: основные общетехнические и технико-экономические понятия и определения, принципы и методы конструирования машин вообще с экономической точки зрения.

  Основными, общими для многих отраслей научно-технического и технико-экономического знания, являются следующие понятия и определения.

1) Конструирование (лат. сonstruсtio – составление, построение):

– в широком смысле – творческий процесс формирования (определения) состава, устройства и взаимного расположения частей чего-либо;

– в технико-экономическом понимании – определение (выявление, нахождение, поиск) и выбор оптимального (рационального) устройства, состава и взаимного расположения частей какой-либо машины, какого-либо механизма, прибора, агрегата, строения и т.п. в соответствии с их функциональным назначением, с учетом условий и особенностей эксплуатации при обеспечении приемлемых технико-экономических показателей.

2) Конструкция – состав, постройка, устройство. Основы конструирования – основы построения, составления.

3) Проектирование:

– в широком смысле – творческий процесс создания проекта-прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния;

– в технико-экономическом понимании – творческий процесс создания какой-либо машины, какого-либо механизма, прибора, агрегата, узла и т.п. определенного предназначения с заданными, требуемыми технико-экономическими показателями (параметрами).

4) Проект (лат. projeсtus – брошенный вперед) – совокупность документов (расчетов, чертежей и др.) для создания какого-либо сооружения или изделия.

 5) Машина (франц. maсhine) – устройство, выполняющее механические движения
с целью преобразования энергии (ЭМ), материалов (РМ) или информации (ИМ) (рисунок 1.2).

Энергетические машины – машины, преобразующие любой вид энергии в механическую энергию (или наоборот). Например: насосы, компрессоры,  воздуходувки, вентиляторы, гидротурбины, паровые турбины, электрогенераторы, гидродвигатели,  гидромоторы и т.п.

Рисунок 1.2 – Основные типы (виды) машин

Технологические машины – рабочие машины, преобразующие форму, свойства и положение материала (обрабатываемого предмета). Рабочими чаще всего являются машины химико-технологических, пищевых, металлообрабатывающих производств, предприятий деревообрабатывющей и целлюлозно-бумажной и смежных с ними отраслей промышленности. Например: экструдеры, каландры, смесители, мельницы,  грохоты, кипорыхлители, станки, прессовые агрегаты и т.п.

Пресс (от лат. рresso – давлю, жму) – рабочая машина статического (неударного) действия для обработки материалов давлением, например, брикетирование сыпучих материалов, ковка, штамповка, выдавливание, запрессовка, распрессовка и т.п. По виду привода различают механические и гидравлические прессы. Усилие, развиваемое наиболее мощными прессами, достигает 75000 тонн.

Транспортные машины – рабочие машины, изменяющие положение материала (перемещаемого предмета). Например: всевозможные транспортеры, конвейеры, лифты, подъемники, шнеки-дозаторы,  автотранспортные средства и т.п.

Изучение конструкции цилиндрического двухступенчатого редуктора Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного закрытого агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Назначение редуктора – понижение угловой скорости и, соответственно, повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Преимущества зубчатых передач: постоянное передаточное отношение (отсутствие проскальзывания); высокий КПД (в отдельных случаях до 0,99); надежность, простота эксплуатации; неограниченный диапазон передаваемых мощностей (от сотых долей до десятков тысяч киловатт). Высокая нагрузочная способность обеспечивает малые габариты зубчатых передач.

Разборка редуктора и ознакомление с конструкцией и назначением отдельных узлов Разборка одного из редукторов, указанных преподавателем, производится в следующем порядке: развинчивают болты крепления корпуса, поднимают крышку, используя отжимной болт. Поскольку крышка редуктора является тяжелой деталью, редуктор может перед началом работы находиться в разобранном виде, что дает возможность сразу приступить к знакомству с конструкцией и назначением деталей и узлов редуктора (валов, крышек, регулировочных колец, щупа масломера, сливной пробки).

Исследование характеристик ременной передачи Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Передача состоит из ведущего 1 и ведомого шкивов 2, огибаемых ремнем 3, натяжного устройства 4. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего. В зависимости от формы  поперечного сечения ремня передачи бывают плоскоременные, круглоременные, клиновые, поликлиновые.

Скольжение ремня. Тяговая способность ременных передач При передаче движения ремнем наблюдается проскальзывание ремня по поверхности шкива. Проскальзывание увеличивается с ростом нагрузки. В пределе может наступить пробуксовка ремня и передача движения прекратится.

Моделирование прочностной надежности элементов конструкций

1.1 Основные понятия сопротивления материалов

Сопротивление материалов – учебная дисциплина, занимающаяся расчетом элементов конструкций на прочность, жесткость, устойчивость и долговечность, а также изучением механических свойств материалов.

Элемент конструкции – некоторая часть конструкции (сооружения, механизма), предназначенная для расчета.

Прочность - способность тела (детали, элемента конструкции) сопротивляться внешним воздействиям (силовым, температурным и т.д.) без разрушения.

Жесткость – способность тела сопротивляться деформации.

Нагруженная конструкция пребывает в устойчивом равновесии, если она будучи выведенной из него какими-либо причинами, не учитываемыми в расчете, возвращается в первоначальное состояние при устранении указанных причин. В противном случае она не устойчива.

Долговечность состоит в способности конструкции сохранять необходимые для эксплуатации служебные свойства в течение заранее предусмотренного срока времени.

Механические свойства – характеристики материала, описывающие его поведение при внешних силовых воздействиях.

Реальный объект – исследуемый элемент конструкции, взятый с учетом всех своих особенностей: геометрических, физических, механических и других.

Расчетная схема – это реальный объект, у которого отброшены все детали (особенности), не связанные с расчетом, а их влияние заменено силовыми воздействиями.

Основные типы элементов в сопротивлении материалов:

Стержень – элемент конструкции, один из размеров которого (длина)  много больше двух других.

 

 Рис. 1. Стержень

Пластина – элемент конструкции, у которого одно измерение (толщина) мало по сравнению с двумя другими. Пластина, криволинейная до нагружения, называется оболочкой.

Рис. 2. Пластина (а) и оболочка (б)

Проектировочный расчет

При проектировочном расчете (подобрать сечение под заданную нагрузку) в расчетной формуле имеются две неизвестные величины – искомая площадь поперечного сечения A и неизвестный коэффициент  (так как  зависит от гибкости стержня, а значит и от неизвестной площади A). Поэтому при подборе сечения обычно приходится пользоваться методом последовательных приближений:


Испытание на сжатие образцов из различных материалов