ДЕТА́ЛИ МАШИ́Н

ДЕТА́ЛИ МАШИ́Н (от франц. détail – под­роб­ность), эле­мен­ты ма­шин и ме­ха­низ­мов, ка­ж­дый из ко­то­рых пред­став­ля­ет со­бой од­но це­лое и не мо­жет быть без раз­ру­ше­ния ра­зо­бран на бо­лее про­стые со­став­ные час­ти. «Де­та­ли ма­шин» – так­же на­уч. дис­ци­п­ли­на, ох­ва­ты­ваю­щая изу­че­ние тео­рии, ме­то­ди­ки рас­чё­та и кон­ст­руи­ро­ва­ние ма­шин. В слож­ных ма­ши­нах ко­ли­че­ст­во де­та­лей дос­ти­га­ет де­сят­ков ты­сяч. Вы­пол­не­ние ма­шин из де­та­лей пре­ж­де все­го вы­зва­но не­об­хо­ди­мо­стью от­но­си­тель­ных дви­же­ний час­тей ме­ха­низ­ма – звень­ев. Од­на­ко не­под­виж­ные и вза­им­но не­под­виж­ные зве­нья так­же из­го­тов­ля­ют из со­еди­нён­ных ме­ж­ду со­бой де­та­лей, что по­зво­ля­ет при­ме­нять оп­ти­маль­ные ма­те­риа­лы, вос­ста­нав­ли­вать ра­бо­то­спо­соб­ность ма­шин, за­ме­няя толь­ко про­стые и де­шё­вые де­та­ли, а так­же об­лег­ча­ет их из­го­тов­ле­ние, обес­пе­чи­ва­ет воз­мож­ность и удоб­ст­во сбор­ки. Мн. де­та­ли и уз­лы разл. ма­шин име­ют сход­ст­во и вы­пол­ня­ют оди­на­ко­вые функ­ции, по­это­му их на­зы­ва­ют де­та­ля­ми (и уз­ла­ми) об­ще­го на­зна­че­ния. Де­та­ли, ха­рак­тер­ные толь­ко для не­ко­то­рых ти­пов ма­шин (напр., про­пел­ле­ры, греб­ные вин­ты, ло­пат­ки тур­бин, ша­ту­ны, порш­ни дви­га­те­лей и др.), на­зы­ва­ют­ся де­та­ля­ми спец. на­зна­че­ния.

Функ­цио­наль­ные груп­пы де­та­лей от­ли­ча­ют­ся боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем. Вы­де­ля­ют сле­дую­щие осн. груп­пы. Кор­пус­ные де­та­ли, вхо­дя­щие в не­су­щие ме­ха­низ­мы и уз­лы: пли­ты, ста­ни­ны, осно­ва­ния и др.; ра­мы транс­порт­ных ма­шин; кор­пу­сы тур­бин, на­со­сов, дви­га­те­лей, ре­дук­то­ров и др.; ци­лин­д­ры и бло­ки ци­лин­д­ров; сто­лы, са­лаз­ки, суп­пор­ты стан­ков; кон­со­ли, крон­штей­ны опор­ных уз­лов и др. В пе­ре­да­чах – ме­ха­низ­мах, пе­ре­даю­щих ме­ха­нич. энер­гию на рас­стоя­ние (цеп­ная, ре­мен­ная пе­ре­да­ча, зуб­ча­тая пе­ре­да­ча и др.), в ка­че­ст­ве про­ме­жу­точ­но­го зве­на ис­поль­зу­ют ре­мень, цепь, обес­пе­чи­ваю­щие зна­чит. рас­стоя­ния ме­ж­ду ва­ла­ми (гиб­кая связь), и зуб­ча­тые ко­лё­са, дис­ки, ко­ну­сы, пе­ре­даю­щие дви­же­ние при не­по­средств. кон­так­те. Ва­лы и оси слу­жат для пе­ре­да­чи кру­тя­ще­го мо­мен­та и под­дер­жа­ния вра­щаю­щих­ся вме­сте с ни­ми зуб­ча­тых ко­лёс, шки­вов, бло­ков и др. По кон­ст­рук­ции раз­ли­ча­ют ва­лы ко­рен­ные, ко­то­рые кро­ме де­та­лей не­сут ра­бо­чие ор­га­ны (напр., ко­лё­са тур­бин), и спец. ва­лы (тор­си­он­ные, гиб­кие и др.). Вра­щаю­щие­ся и не­под­виж­ные оси ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в транс­порт­ных ма­ши­нах, напр. для под­дер­жа­ния не­ве­ду­щих ко­лёс ав­то­мо­би­ля, ко­лёс­ных пар ва­го­на. Для со­еди­не­ния (разъ­е­ди­не­ния) ва­лов и пе­ре­да­чи вра­щаю­щих мо­мен­тов слу­жат де­та­ли муфт, ко­то­рые мо­гут так­же ком­пен­си­ро­вать по­греш­но­сти из­го­тов­ле­ния и сбор­ки, смяг­чать ди­на­мич. воз­дей­ст­вия. К груп­пе опор – де­та­лей, вос­при­ни­маю­щих на­груз­ки и пе­ре­даю­щих их на др. эле­мен­ты, от­но­сят­ся под­шип­ни­ки, на ко­то­рые опи­ра­ют­ся оси и ва­лы, и на­прав­ляю­щие для по­сту­па­тель­но­го пе­ре­ме­ще­ния сто­лов стан­ков, суп­пор­тов и др. Уп­ру­гие эле­мен­ты пред­на­зна­че­ны для виб­рои­зо­ля­ции и га­ше­ния энер­гии уда­ра (рес­со­ры, амор­ти­за­то­ры, ре­зи­но­вые про­клад­ки и др.); ак­ку­му­ли­ро­ва­ния энер­гии (напр., пру­жи­на); соз­да­ния на­тя­га в разъ­ём­ных со­еди­не­ни­ях и т. д.

При сбор­ке для об­ра­зо­ва­ния уз­лов при­ме­ня­ют разл. спо­со­бы со­еди­не­ния де­та­лей. Ис­поль­зу­ют спо­со­бы, не до­пус­каю­щие разъ­е­ди­не­ния уз­ла без раз­ру­ше­ния де­та­лей или со­еди­нит. слоя (свар­но­го, пая­но­го, клее­во­го шва, раз­валь­цо­ван­ных кро­мок), и разъ­ём­ные со­еди­не­ния (напр., резь­бо­вые), в ко­то­рых при ра­бо­те ма­ши­ны де­та­ли ос­та­ют­ся не­под­виж­ны­ми, но кон­ст­рук­ция до­пус­ка­ет раз­бор­ку уз­ла с це­лью ос­мот­ра, ре­мон­та, за­ме­ны из­но­шен­ных де­та­лей и т. п.

Материалы деталей

в боль­шой сте­пени оп­ре­де­ля­ют ка­че­ст­во всей ма­ши­ны. Для из­го­тов­ле­ния де­та­лей ис­поль­зу­ют сталь, чу­гун, цвет­ные спла­вы, ком­по­зи­ци­он­ные ма­те­риа­лы. От­вет­ст­вен­ные Д. м. (зуб­ча­тые ко­лё­са, на­пря­жён­ные ва­лы, под­шип­ни­ки и др.) вы­пол­ня­ют из ле­ги­ро­ван­ной за­ка­лён­ной или улуч­шен­ной ста­ли. Для обес­пе­че­ния за­дан­ной фор­мы и оп­ре­де­лён­ной жё­ст­ко­сти Д. м. из­го­тов­ля­ют обыч­но из не­за­ка­лён­ной ста­ли и чу­гу­на. Д. м., ра­бо­таю­щие в ус­ло­ви­ях вы­со­ких темп-р, вы­пол­ня­ют из жа­ро­стой­ких или жа­ро­проч­ных спла­вов. В ка­че­ст­ве элек­тро­изо­ли­рую­щих, ан­ти­фрик­ци­он­ных, фрик­ци­он­ных, кор­ро­зи­он­но­стой­ких, те­п­ло­изо­ли­рую­щих ма­те­риа­лов, об­ла­даю­щих так­же хо­ро­ши­ми тех­но­ло­гич. свой­ст­ва­ми, при­ме­ня­ют вы­со­ко­проч­ные пла­ст­мас­сы (напр., стек­ло­пла­сти­ки). Для де­та­лей, ко­то­рые долж­ны иметь уп­ру­гость и вы­со­кую из­но­со­стой­кость (напр., рем­ни, кон­вей­ер­ные лен­ты, про­клад­ки, ман­же­ты и др.), ис­поль­зу­ют ре­зи­ны, про­ре­зи­нен­ные тка­ни, ре­зи­но-ме­тал­лич. лен­ты и го­то­вые из­де­лия.

Расчёт деталей

про­из­во­дят из ус­ло­вия, что они долж­ны в те­че­ние оп­ре­де­лён­но­го сро­ка служ­бы при ми­ним. стои­мо­сти из­го­тов­ле­ния и вы­пол­не­ния ус­ло­вий экс­плуа­та­ции удов­ле­тво­рять кри­те­ри­ям ра­бо­то­спо­соб­но­сти – проч­но­сти, жё­ст­ко­сти, из­но­со­стой­ко­сти, те­п­ло­стой­ко­сти и др. Рас­чё­ты на проч­ность Д. м., ис­пы­ты­ваю­щих цик­ли­че­ские на­груз­ки, ве­дут по но­ми­наль­ным на­пря­же­ни­ям или по ко­эф. за­па­са проч­но­сти с учё­том кон­цен­тра­ции на­пря­же­ний, ка­че­ст­ва по­верх­но­сти и раз­ме­ров (мас­штаб­но­го фак­то­ра). Рас­чёт де­та­лей на жё­ст­кость обыч­но осу­ще­ст­в­ля­ют из ус­ло­вия удов­ле­творит. ра­бо­ты со­пря­жён­ных де­та­лей (от­сут­ст­вие по­вы­шен­ных кро­моч­ных дав­ле­ний, ка­че­ст­во за­це­п­ле­ния зуб­ча­тых ко­лёс и др.) и ус­ло­вия вы­пол­не­ния тех­но­ло­гич. и экс­плуа­тац. тре­бо­ва­ний: по­лу­че­ние из­де­лий оп­ре­де­лён­но­го клас­са точ­но­сти при за­дан­ной про­из­во­ди­тель­но­сти. В рас­чё­тах учи­ты­ва­ют соз­даю­щие­ся при ра­бо­те в уз­лах си­лы тре­ния для обес­пе­че­ния из­но­со­стой­ко­сти де­та­лей. Наи­бо­лее вы­год­ны­ми для ра­бо­ты со­еди­не­ний яв­ля­ют­ся ус­ло­вия жид­ко­ст­но­го тре­ния. При не­воз­мож­но­сти соз­да­ния та­ких ус­ло­вий дав­ле­ния и ско­ро­сти ог­ра­ни­чи­ва­ют до зна­че­ний, при­ня­тых в прак­ти­че­ской дея­тель­но­сти или по­лу­чен­ных экс­пе­ри­мен­таль­но. Воз­мож­но об­ра­зо­ва­ние т. н. бе­зыз­нос­ных тру­щих­ся пар при воз­ник­но­ве­нии на по­верх­но­сти тре­ния ме­тал­лич. плён­ки (в ре­зуль­та­те эф­фек­та «из­би­ра­тель­но­го пе­ре­но­са»), ко­то­рая рез­ко сни­жа­ет ко­эф. тре­ния и по­вы­ша­ет кпд ме­ха­низ­ма. Та­кой эф­фект обе­спе­чи­ва­ет, напр., при­ме­не­ние в мес­те кон­так­та сталь­ных де­та­лей смаз­ки ЦИАТИМ с до­бав­ле­ни­ем в неё мед­но­го по­рош­ка при обя­за­тель­ной хо­ро­шей за­щи­те мес­та кон­так­та от пы­ли и гря­зи. Этот спо­соб ис­поль­зу­ет­ся в осн. в экс­тре­маль­ных ус­ло­ви­ях экс­плуа­та­ции (на кос­мич. ап­па­ра­тах, в аг­рес­сив­ных сре­дах и т. п.).

Ме­то­ди­ка рас­чё­тов Д. м. раз­ви­ва­ет­ся в не­сколь­ких на­прав­ле­ни­ях, сре­ди них: оп­ти­ми­за­ция кон­ст­рук­ций, вве­де­ние в рас­чё­ты кор­рек­ти­ро­воч­ных ко­эф­фи­ци­ен­тов с учё­том фак­то­ра вре­ме­ни, ис­поль­зо­ва­ние ве­ро­ят­но­ст­ных ме­то­дов, стан­дар­ти­за­ция рас­чё­тов, при­ме­не­ние ЭВМ. С кон. 1990-х гг. для рас­чё­та Д. м. и стро­ит. кон­ст­рук­ций ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся раз­ра­бо­тан­ная в Рос­сии (МВТУ) под рук. В. В. Ше­ло­фа­ста сис­те­ма ав­то­ма­ти­зир. про­ек­ти­ро­ва­ния рас­чё­тов – APM Win Machine, по­зво­ляю­щая за неск. ми­нут рас­счи­тать и по­лу­чить за­клю­че­ние о ра­бо­то­спо­соб­но­сти слож­ней­ших де­та­лей и уз­лов ма­шин. Сис­те­ма ра­бо­та­ет с ото­бра­же­ни­ем про­цес­са и ре­зуль­та­тов на эк­ра­не, осу­ще­ст­в­ля­ет ав­то­ма­тич. соз­да­ние чер­те­жа с при­ме­не­ни­ем ани­ма­ции ра­бо­ты ме­ха­низ­ма и др. При этом име­ет­ся воз­мож­ность прак­ти­че­ски мгно­вен­но оп­ре­де­лить на­пря­же­ния и пе­ре­ме­ще­ния в лю­бой точ­ке кон­ст­рук­ции и в за­ви­си­мо­сти от это­го про­из­ве­сти кор­рек­ти­ров­ку раз­ме­ров и кон­фи­гу­ра­ции де­та­ли. Ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти рас­чётов и кон­ст­руи­ро­ва­ния Д. м. на ос­но­ве ис­поль­зо­ва­ния совр. тех­но­ло­гий в Рос­сии про­водят­ся так­же в Ин-те ма­ши­но­ве­де­ния РАН, НИИ тех­но­ло­гии ма­ши­но­строе­ния и др.

Научная дисциплина

«Де­та­ли ма­шин» вклю­ча­ет в се­бя тео­рию, рас­чёт и кон­ст­руи­ро­ва­ние де­та­лей об­ще­го на­зна­че­ния. Пер­вый курс этой дис­ци­п­ли­ны был сфор­ми­ро­ван во 2-й пол. 19 в., хо­тя мн. во­про­сы рас­чё­та Д. м. раз­ра­ба­ты­ва­лись и ра­нее; напр., Л. Эй­лер в 18 в. пред­ло­жил тео­рию эволь­вент­но­го зуб­ча­то­го за­це­п­ле­ния и раз­ра­бо­тал осн. тео­рии рас­чё­та тор­мо­зов и ре­мен­ных пе­ре­дач. Пер­вый в Рос­сии курс «Де­та­ли ма­шин» был на­пи­сан в 1881 В. Л. Кир­пи­чё­вым. Рас­ши­ри­ли тео­рию рас­чё­та Д. м. Н. П. Пет­ров, О. Рей­нольдс, Н. Е. Жу­ков­ский. Боль­шой вклад в даль­ней­шее раз­ви­тие нау­ки вне­сли И. И. Арт­обо­лев­ский, П. К. Ху­дя­ков, А. И. Си­до­ров, М. А. Са­ве­рин, Д. Н. Ре­ше­тов и др. Из­ло­же­ние пред­ме­та «Де­та­ли ма­шин» ос­но­вы­ва­ет­ся на зна­ни­ях, по­лу­чен­ных при изу­че­нии ма­те­ма­ти­ки, фи­зи­ки, на­чер­та­тель­ной гео­мет­рии, чер­че­ния.