Группа Св 21, 3.06.022 г., техническая механика
методическая разработка

Примеры надежности и работоспособности. Стандартизация и взаимозаменяемость

Экономическая и техническая перестройка общества в нашей стране в условиях рыночной экономики возможна только за счет быстрого обновления производства на базе передовых техники и технологии.

Отечественное машиностроение обладает достаточным потенциалом для насыщения всех отраслей высокопроизводительными машинами, внедрения комплексной механизации и автоматизации производства. Промышленность выпускает разнообразные машины десятков тысяч наименований от уникальных гидравлических турбин мощностью до миллиона киловатт, скоростных автомобилей, мощных тракторов, зерноуборочных комбайнов до различной малогабаритной техники, облегчающей труд десятков тысяч людей. Только для сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности федеральными и региональными машиностроительными производствами освоен выпуск более сотни наименований новой конкурентоспособной техники.

Создание мощных, высокопроизводительных, технологичных и экономичных машин невозможно без постоянного их конструктивного совершенствования, использования новых, более прочных и износостойких материалов, различных способов их упрочнения и коррозионной защиты, совершенствования форм деталей. Этому, безусловно, способствует постоянно развивающаяся наука о машинах – машиноведение.

Машиноведение объединяет комплекс научных дисциплин, связанных с машиностроением. Это теория машин и механизмов, машиностроительные материалы, сопротивление материалов, динамика и прочность машин, детали машин и основы конструирования, расчет и конструирование различных специальных машин (двигателей, автомобилей, тракторов и т.д.), технология машиностроения, эксплуатация различных машин, триботехника (наука о трении, износе и смазке), надежность машин и др.

Учебный курс «Детали машин и основы конструирования» преподают на инженерных факультетах всех вузов. Им завершается общетехническая подготовка студентов. Именно выполняя свой новый проект, будущий инженер приобретает навыки конструирования техники.

Все существующие машины собирают из отдельных сборочных единиц, которые, в свою очередь, состоят из отдельных элементов (деталей). Одни типы деталей и сборочных единиц используют практически во всех машинах, другие – только в специальных машинах для выполнения конкретных функций. В связи с этим все детали и сборочные единицы принято делить на два класса: детали и сборочные единицы общего назначения; детали и сборочные единицы специализированного назначения.

В свою очередь детали и сборочные единицы общего назначения можно разделить на группы:

• детали и сборочные единицы, предназначенные для преобразования и передачи движения и энергии от одной части машины к другой. Это зубчатые, червячные, ременные, цепные, фрикционные и другие передачи;
• детали и сборочные единицы, обеспечивающие работу передач: оси, валы, подшипники, смазочные и уплотнительные устройства, муфты;
• соединения – болтовые, шпоночные, шлицевые, заклепочные, сварные и другие, предназначенные для соединения деталей между собой;
• опорные детали машин – корпуса, рамы, плиты, кронштейны и др.;
• демпфирующие устройства – пружины, рессоры и т.д.

В курсе «Детали машин и основы конструирования» рассматривают особенности конструирования и расчета деталей, сборочных единиц общего назначения. Предполагаемые методические указания предназначены для выполнения расчетно-графических заданий и контрольных работ для студентов технологического института (очного и заочного обучения, слушателей ФПК) по курсу «Детали машин».

В перерабатывающем производстве в качестве источника энергии преимущественно используют электродвигатели. В стационарных машинах чаще всего применяют электродвигатели, так как электрический привод по сравнению с другими обладает следующими преимуществами: простота в эксплуатации (легкость включения, выключения и реверсирования); широкий диапазон мощностей (от 0,01 Вт до 75 МВт); высокая надежность; высокий коэффициент полезного действия; большая перегрузочная способность по моменту; широкий диапазон частоты вращения вала двигателя; работа без загрязнения окружающей среды.

Наиболее широко применяют трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А и АИ. Их преимущества по сравнению с двигателями других типов – проста конструкции и обслуживания, высокая эксплуатационная надежность и сравнительно низкая стоимость.

Промышленность выпускает асинхронные электродвигатели серии 4А мощностью 0,12 - 400 кВт. Кроме основного исполнения существуют модификации этих двигателей, различающихся по конструкции, условиям окружающей среды и специализации. Электродвигатели сельскохозяйственного назначения (как основную модель, так и модификации) выпускают с повышенным пусковым моментом, повышенным скольжением, со встроенной температурной защитой и многоскоростными. По степени защиты двигатели изготавливают двух исполнений: закрытые обдуваемые и защищенные. Первые надежнее и удобнее в эксплуатации.

Двигатели серии АИ (АИР, АИС) – это перспективные унифицированные асинхронные электродвигатели, оснащенные изоляцией класса . Технические характеристики их аналогичны характеристикам двигателей серии 4А.

Структуру условного обозначения электродвигателей серии 4А, АИР, АИС можно представить следующим образом:

1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 – 9 – 10 – 11,

где 1 – серия двигателя – 4А, АИР, АИС: 4 – номер серии, А – вид двигателя (асинхронный), И – серия, унифицированная среди стран – членов Интерэлектро, Р – увязка мощности с установочным размером по РС 3031–71 или СТ СЭВ 4447–83, С – увязка мощности с установочным размером по рекомендациям CENELEK (Европейский комитет по координации электротехнических стандартов);

2 – исполнение двигателя по степени защиты от окружающей среды: Н – защищенное, отсутствие буквы – закрытое обдуваемое;

3 – исполнение двигателя по материалу станины и щитов: А – станина и щиты из алюминия, Ч – станина и щиты из чугуна и алюминия в любом их сочетании, отсутствие буквы – станина и щиты из чугуна или стали;

4 – модификация двигателя: Р – с повышенным пусковым моментом, С – с повышенным скольжением, К – с фазным ротором, В – встраиваемые, Э - экскаваторные, У – однофазные с пусковым резистором, Т – то же, с пусковым резистором, УТ – то же, с пусковым резистором и рабочим конденсатором, П – продуваемые;

5 – расстояние по ГОСТ 13257–73 от оси вала до опорной поверхности лап: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355 мм;

6 – установочный размер по длине станины: S – короткая станина, М – средняя станина, L – длинная станина;

7 – длина сердечника статора: А – короткий сердечник, В – длинный сердечник;

8 – число полюсов (ГОСТ 10863–73): 2, 4, 6, 8, 10, 12, 4/2, 6/2, 8/6, 12/6, 8/6/4, 12/8/6/4;

9 – специальное исполнение электродвигателя: Н – малошумный, Х - химостойкий, РЗ – мотор-редуктор, С – сельскохозяйственный, ТЭ – для электродеталей, В – со встроенными терморезисторами, М – влагоморозостойкий;

10 – климатическое исполнение по ГОСТ 15150–69: У – для умеренного климата, ХЛ – для холодного климата, Т – для тропического климата, О – общеклиматическое, М – морское;

11 – категория размещения: 1, 2, 3, 4, 5.

Пример условного обозначения электродвигателя:

4А100L4УЗ – трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором единой серии 4, закрытого обдуваемого исполнения; расстояние от оси вала до опорной поверхности лап двигателя 100 мм, установочный размер по длине станины L (длинная станина), число полюсов 4, область применения – зоны с умеренным климатом (буквы УЗ).

Способ монтажа всех двигателей серий 4А и АИ обозначают соответствующей маркировкой, указывая в скобках маркировку двигателей при наличии двух выходных концов вала:

IM1081 (IM1082) – на лапах с двумя подшипниковыми щитами;

IM2081 (IM2082) – на лапах с фланцем на подшипниковом щите со стороны свободного конца вала;

IM3081 (IM3082) – без лап с фланцем на подшипниковом щите со стороны свободного конца вала.

Электродвигатели характеризуются номинальной мощностью  (Вт), при которой они могут работать длительное время, не нагреваясь свыше допускаемой температуры, и номинальной частотой ротора  (мин -1).

Основные технические данные двигателей серии 4А и АИР, их размеры (присоединительные, установочные, габаритные) и масса указаны в приложениях 1 - 3.