Типизация деталей и узлов с адекватными характеристиками

В многообразном мире техники, пожалуй, ведущее место занимает машина — устройство, выполняющее движения для преобразования энергии, материалов или информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека. Условно можно все машины разделить на пять групп.

1. Рабочие машины, предназначенные для изменения формы, свойств, состояния и положения предметов труда. К рабочим машинам принадлежат технологические машины, или машины-орудия (металлорежущие станки, ткацкие и прядильные станки, прессы, насосы, автомобили, трактора, сельскохозяйственные машины, самолеты и пр.).

2. Машины-двигатели, предназначенные для преобразования и либо энергии в механическую работу (двигатели внутреннего сгорания, газовые и гидротурбины, электродвигатели и пр.).

3 Машины-преобразователи, предназначенные для преобразования механической работы в другой вид энергии (динамо-машины – генераторы постоянного и переменного тока, холодильники и пр.).

4. Контрольно-управляющие машины, используемые для автоматизации производства и управления производственными процессами (тахометры, электромашинные усилители, сельсины и пр.).

5). Информационные (кибернетические) машины, используемые для сбора, хранения, переработки, передачи и использования информации.

Машины состоят из деталей. Деталь — изделие, изготовленное из однородного материала, без применения сборочных операций. В машине могут быть десятки и сотни тысяч деталей. Например, в автомобиле их более 15 тыс.

Совокупность деталей, объединенных одним назначением, образует узел. Характерными примерами узлов являются редукторы, коробки передач, муфты и т. п.

Неподвижные и взаимно неподвижные, скрепленные между собой детали называются звеньями. В механических узлах машин наиболее часто встречаются такие звенья: кривошип, коромысло, шатун, ползун, кулиса, кулачок.

Кривошип — звено рычажного механизма, совершающее полный оборот вокруг неподвижной оси.

Коромысло — вращающееся звено рычажного механизма, которое совершает неполный оборот вокруг неподвижной оси.

Шатун — звено рычажного механизма, образующее кинематические пары только с подвижными звеньями.

Ползун — звено рычажного механизма, образующее поступательную пару со стойкой.

Кулиса — звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим неподвижным звеном поступательную пару.

Кулачок — звено, профиль которого, имея переменную кривизну, определяет движение ведомого звена.

Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой.

Совокупность звеньев, соединенных кинематическими парами, предназначенными для преобразования одного вида движения в другой, называют механизмом.

Большинство деталей, узлов, звеньев и механизмов являются общими для всех машин. Например, такие детали, как вал, ось, зубчатое колесо, можно встретить практически в любой машине. Их называют типовыми. Типовые детали, узлы характерны не только для механических, но и для электронных устройств и систем.

При создании машин стремятся к типизации используемых деталей, звеньев, узлов и механизмов, т. е. к конструированию элементов, имеющих одинаковое назначение, стандартизированными по форме, с соизмеримыми параметрами, установленной компоновкой и т. д. И только в отдельных случаях разрабатываются новые перспективные типы деталей, узлов и механизмов, учитывающие достижения науки и техники.

Типизация изделий не только значительно упрощает процесс конструирования машин, но и облегчает процесс их изготовления и эксплуатации. Трудно представить себе то огромное количество труда, которое нужно было бы затратить, чтобы при проектировании каждой машины разрабатывать в индивидуальном порядке все детали, узлы и механизмы. Еще труднее это сделать при их производстве и эксплуатации.

Все детали машин можно разделить на детали общего назначения и специальные. Детали общего назначения разделяются на три группы.

К первой группе относятся соединительные детали: болты, шпильки, шпонки, клинья и т. п. С их помощью в технических устройствах осуществляют сборку деталей в узлы, механизмы и машины. Каждый вид соединительных деталей стандартизирован и унифицирован.

Ко второй группе относятся детали, передающие энергию через вращательное движение: валы, муфты, зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т. п.

К третьей группе относятся сварные и заклепочные соединения.

Специальные детали — это детали, которые выполняют функции, не являющиеся общими для технических устройств.

В большинстве машин используются упругие элементы: пружины и рессоры. Их применяют для защиты от вибраций и ударов. Для обеспечения равномерности движения, уравновешивания деталей машин, накопления энергии с целью повышения силы удара или для восприятия энергии применяются детали, обладающие достаточно большой для выполнения своих функций массой,— маховики, маятники, грузы и т. п.

По определению К. Маркса, всякая машина состоит из двигательного, передаточного и исполнительного механизмов. Наиболее общими для всех машин являются передаточные механизмы. Передачу механической энергии удобнее всего осуществлять при вращательном движении. В этом случае используются зубчатые и фрикционные передачи. Как те, так и другие разделяются на ряд типичных для машин групп.

Двигатели и исполнительные механизмы также типизированы, хотя у них больше, чем у передаточных механизмов, специфических особенностей.

Важную группу, подлежащую типизации, составляют детали и механизмы управления, источники питания и пр.

С развитием науки и техники все большую роль в машиностроении играют типизация и унификация деталей, узлов и механизмов. Приводя разнообразные виды промышленных изделий к небольшому числу определенных типов с универсальными возможностями их применения в машиностроении, типизация и унификация позволяют сократить номенклатурный список изделий, повысить их качество и увеличить взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц.