Детали машин. Подшипники. Зубчатые передачи. Трансмиссии

Даны методические указания к третьей лабораторной работе из практикума курса «Системы автоматизированного проектирования в интегрированных компьютеризованных производствах». Рассмотрены методы проектирования технологических процессов обработки в интеллектуальной системе автоматизированного проектирования «СПРУТ-ТП».

Содержит теоретический и справочные материалы для выполнения расчетно-графической работы по теме «Выполнение эскизов деталей машин» дисциплин «Инженерная графика», «Начертательная геометрия и инженерная графика», «Начертательная геометрия и компьютерная графика». Учебное пособие разработано в соответствии с ФГОС ВПО, а также может быть использовано студентами, обучающимися по программам ГОС ВПО.

Одним из основных факторов, сдерживающих в Дальневосточном федеральном округе увеличение объемов лесозаготовок, проводимых в горной местности, является сложность технологического процесса первичной транспортировки древесины от точки заготовки до места складирования и погрузки. Около 30 % лесных площадей, на которых произрастает качественный и спелый древостой, находятся именно на склонах с крутизной свыше 20º, где традиционная техника либо не в состоянии вести заготовку древесины, либо выполняет ее с большими затратами и явными экологическими нарушениями. Опыт применения аэростатных систем транспортировки древесины доказал их технологическую и лесоводственную эффективность. Однако способ выборочного изъятия отдельно растущих деревьев требует дополнительного и разностороннего исследования, так как связан с конструктивными и технологическими особенностями аэростатных систем, в первую очередь с функционированием грузовой подвески и захватного механизма. Проведены практические и теоретические исследования процесса колебаний, возникающих в грузовой подвеске трехлинейной аэростатно-канатной системы, предназначенной для вертикального изъятия деревьев с их последующей транспортировкой. Разработана математическая модель, описывающая равновесие точки стыковки канатов аэростатно-канатной системы и ее перемещения при приложении произвольных нагрузок. С помощью полученной зависимости можно определять параметры колебаний трех взаимосвязанных точек грузовой подвески системы в различных условиях эксплуатации и в любое время ее функционирования. Установление расчетных значений параметров колебательного процесса грузовой подвески и, соответственно, отклонений грузозахватного механизма от точки захвата дерева позволяет выполнять проектирование технических параметров грузо-захватных и лебедочных механизмов, предназначенных для процесса воздушной транспортировки (трелевки) древесины, с достаточно высокой степенью точности. На основании полученных результатов можно при выборочной заготовке леса более эффективно использовать технологические и конструктивные особенности аэростатно-канатных систем.

The accuracy of the thickness of lumber is one of the most important indicators of sawing. It is inextricably linked with saw stabilization in the plane of the greatest stiffness. The aim of the study is to eliminate the influence of lateral force on the saw blade and the thickness of the resulting lumber. The issue of eliminating the influence of lateral force in frame sawing and sawing on band saws belongs to the constructive decision in combination with the analytical one according to classical methods. Therefore, the most important issue in the development of a new machine is to identify the presence of a huge range of frequencies of natural and parametric oscillations of saw blades. Previously, these frequencies could not be analytically found to the full extent and, respectively, the tuning out the machine operating frequencies of the possible oscillation frequencies of saw blades could not be carried out. Due to the complexity and the science intensity of the problem solving, it is not conceivable without modern numerical methods of calculation. Among them are the finite element method, modern software of NX and ANSYS, as well as other original programs. One of such methods, which allow to reduce the influence of lateral force, is determination of stability of the plane form of bending by the Eulerʼs method. The technical solution presented by a fundamentally new saw block with a circular translational motion of the blades reduce dramatically the impact of lateral force on the accuracy of sawing in conjunction with a number of other advantages. At the same time, the issue of ensuring the dynamic stability of the blades both when sawing and at idling speed is solved. It is necessary to point out that with circular translational motion the tooth side cutting edges are under alternating load when scraping over the cut surface. Therefore, the tooth cutting element is a subject of increased strength requirements. The angles of their sharpening were adjusted in order to preserve the integrity of the corners of the teeth tips. The possibility of strengthening the teeth lateral cutting edges of saw blades made of steels of different grades was investigated. The reasons of wear and corrosion, both the elements of the saw module and its operating part (blade teeth) were studied and it was decided to supply the teeth with a hard alloy of the stellite type as the most optimal. However, this provision requires additional targeted field tests. Preliminary calculations showed that the daily productivity of a machine with circular translational motion of the blades (model M2005) in comparison with saw frames increases by 2–4 times; in comparison with band saw equipment of any class by 3–6 times; and in comparison with the circular saw equipment (for small and medium enterprises) by 2–4 times. Analyzing the design scheme and the dynamics of the saw modules, it is possible to find a number of advantages of the multi-saw unit presented as part of the machine. The simplicity and reliability of the design allows us to hope for high functional characteristics. Among those we should highlight the following: increasing the accuracy of sawn products due to the rigidity of short blades, increasing the productivity, improving the quality of treated surfaces, as well as reducing the energy consumption, relatively light weight and dynamic balance of the main units with increased mobility of equipment and the absence of a massive foundation. For citation: Blokhin М.A., Podlesny D.A., Rodionov O.A. Solving the Problem of Reducing the Influence of Lateral Force on the Saw Blade Stability. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 118–128. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-118-128
точность толщины пиломатериалов является одним из самых важных показателей пиления. она неразрывно связана с обеспечением устойчивости пилы в плоскости ее наибольшей жесткости. Цель исследования – устранение влияния боковой силы на пильное полотно и разнотолщинность получаемого пиломатериала. Классическими методами, при рамном пилении и пилении на ленточнопильных станках, задача устранения влияния боковой силы относится к конструктивному решению в совокупности с аналитическим. Поэтому важно при разработке нового станка выявить наличие огромного спектра частот собственных и параметрических колебаний пильных полотен. Ранее эти частоты не могли быть найдены аналитически в полном объеме и, соответственно, не могла быть осуществлена отстройка рабочих частот станка от возможных частот колебаний пильных полотен. в силу сложности и наукоемкости решение этой проблемы невозможно без применения современных численных методов расчета. К ним относятся: метод конечных элементов, программные продукты NX и ANSYS и другие оригинальные программы. одним из методов, который позволяет снизить влияние боковой силы, является определение «устойчивости плоской формы изгиба по л. Эйлеру». техническое решение, представленное принципиально новым пильным блоком с круговым поступательным движением полотен, значительно снижает влияние боковой силы на точность пиления в совокупности с рядом иных достоинств. одновременно с этим решается задача обеспечения динамической устойчивости полотен как при пилении, так и в режиме холостого хода. необходимо отметить, что при круговом поступательном движении боковые режущие кромки зубьев испытывают знакопеременную нагрузку, скобля по поверхности пропила. Поэтому к прочностным характеристикам режущего элемента зуба предъявляются повышенные требования. Для сохранения целостности уголков кончиков зубьев были скорректированы углы их заострения. Проведено исследование возможности упрочнения боковых режущих кромок зубьев пильных полотен, изготовленных из сталей различных марок. в ходе изучения причин износа и коррозии элементов пильного модуля и его рабочей части (зубьев полотна) принято решение о снабжении зубьев твердым сплавом типа «стеллит». однако это требует проведения дополнительных натурных испытаний. Предварительные расчеты показали, что суточная производительность станка с круговым поступательным движением полотен (модель М2005) по сравнению с лесопильными рамами увеличивается в 2–4 раза, с ленточнопильным оборудованием любого класса – в 3–6 раз, с круглопильным оборудованием (для малых и средних предприятий) – в 2–4 раза. Анализ конструктивной схемы многопильного блока и динамики движения пильных модулей выявил ряд достоинств. Простота и надежность конструкции позволяет надеяться на высокие функциональные характеристики, среди которых следует особо отметить рост производительности оборудования, повышение точности пилопродукции за счет жесткости коротких полотен, улучшение качества обработанных поверхностей пиломатериалов, снижение энергопотребления, относительно малый вес, динамическую сбалансированность основных узлов при повышенной мобильности оборудования и отсутствии массивного фундамента. Для цитирования: Blokhin М.A., Podlesny D.A., Rodionov O.A. Solving the Problem of Reducing the Influence of Lateral Force on the Saw Blade Stability // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с.118–128. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-118-128.

Рабочая тетрадь, включающая 12 лабораторных работ, предназначена для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Детали машин и основы конструирования». Приведены общие методические указания и правила выполнения, схемы лабораторных установок и приспособлений, таблицы записи опытных и расчетных значений.

Пособие содержит рекомендации по однозначному присвоению кодов классификационных характеристик деталям классов 71–75 «Классификатора ЕСКД». Описаны правила пользования основными документами и приложениями Классификатора, а также методы отнесения деталей к соответствующим группам. Пособие может быть полезно при работе над курсовыми проектами по курсам: «Основы конструирования приборов», «Проектирование оптико-электронных приборов», «Детали машин и основы конструирования», «Прикладная механика».

В пособии объединены и систематизированы разрозненные данные, изложенные в учебной литературе и в различных действующих стандартах, выделены и подробно рассмотрены наиболее важные положения нормирования точности формы и расположения поверхностей элементов деталей и обозначения их допусков в графических документах. Представленные материалы могут быть использованы студентами и преподавателями на лекциях, практических и лабораторных занятиях по дисциплинам «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», «Метрология, стандартизация и сертификация», а также при курсовом и дипломном проектировании и междисциплинарном экзамене.

В работе приведены описания лабораторных работ и краткие теоретические сведения к разделу «Зубчатые передачи» учебной программы по дисциплине «Основы конструирования» машиноведческого цикла дисциплин. Тематика лабораторных работ охватывает разделы, посвященные методам нарезки зубчатых колес, определению кинематических характеристик наиболее распространенных зубчатых передач. Учебно-методические требования к порядку выполнения лабораторных работ и предъявлению отчета материалов выполнены в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению «Педагогическое образование» и согласуются с программой обучения по данной дисциплине, утвержденной УМУ МПГУ.

Методические указания предназначены для студентов очного и заочного отделений, обучающихся по направлениям 110800 «Агроинженерия» и 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов».

Изложены краткие сведения о планетарно-цевочных передачах. Рассмотрены геометрические параметры цевочного зацепления, кинематика и конструкции планетарно-цевочных редукторов. Приведены геометрические и силовые расчеты основных элементов передач, а также пример проектировочного расчета планетарно-цевочного редуктора.

Рассмотрены конструкции подшипниковых опор прокатных валков с подшипниками скольжения открытого типа, подшипниками жидкостного трения и подшипниками качения различного типа, а также конструкции подушек для указанных типов подшипников в сочетании с устройством для самоустановки валков и фиксации подушек в осевом направлении. Дан анализ работоспособности подшипниковых опор рабочих валков клетей-кварто и изложены способы повышения их работоспособности.

В указаниях изложены методики расчета ременных и цепных передач. Методика выполнения расчетов снабжена необходимыми справочными материалами и иллюстрациями.

Рассмотрены характеристики эксплуатационных и технологических свойств основных конструкционных материалов, используемых при изготовлении деталей машин. Предложена методика принятия решений при выборе материалов.

Изложены алгоритмы решения задач графоаналитическими методами. Рассмотрены примеры решения практических задач с использованием общепринятых методов и алгоритмов для типовых и сложных рычажных механизмов.

Приведены конструкции узлов и деталей машин общепромышленного применения, а также важные справочные данные. Рассмотрены разъемные и неразъемные соединения, передачи зацеплением (зубчатые, червячные, планетарные, волновые, цевочные), валы, подшипники качения и скольжения, муфты, а также вопросы триботехники. Даны рекомендации по выполнению рабочих чертежей типовых деталей машин.

В учебную программу технических вузов введены новые дисциплины, отражающие состояние науки и техники. При ограниченном сроке обучения это привело к значительному сокращению количества лекционных часов по курсу «Детали машин». Восполнить появившийся недостаток в знаниях студентов можно за счет самостоятельного изучения необходимых разделов курса по предлагаемому учебному пособию. Учебное пособие состоит из трех основных частей: теории вопроса, примеров и задач. В теоретической части по большинству механических передач в конце раздела приводится алгоритм расчета. Все задачи пособия были предварительно решены, а к части из них даны ответы. Соотношение примеров и задач 1 : 1,5 (при общем числе более трехсот). Примеры и задачи носят практическую направленность. Некоторые примеры и предложенные методы их решения представляют интерес и для специалистов в области проектирования и конструирования деталей и узлов машин. Содержащийся в пособии справочный материал является достаточным, и пользователю не придется тратить время на поиск нужных данных. При решении некоторых задач по сварным соединениям с консольно расположенными нагрузками получаются биквадратные уравнения, которые не решаются в радикалах. Такие задачи автор предложил (примеры в пособии) решать графическим способом. Метод довольно прост, а точность результата расчетов всегда может быть согласована с точностью исходных данных. Кроме того, в пособии на примерах показано как правильно работать с числами.

Рассмотрены основные виды изнашивания типовых узлов и деталей машин, прежде всего бурового, нефтегазопромыслового и перерабатывающего оборудования. Освещены особенности разрушения и упрочнения поверхностей. Дана оценка износостойкости различных конструкционных материалов. Представлены технологии повышения прочности и износостойкости деталей: легирование стали, термическая обработка, поверхностная закалка, химико-термическая обработка, поверхностное пластическое деформирование. В приложениях содержатся практические работы по темам учебной дисциплины.