Машина қҰрастыру негіздері

Ш.М. Медетов, Е.К. Сарымов, Ш.Н. Сарымова

Р.К. Омарбекова, А.Ж. Тайшубекова

МАШИНА ҚҰРАСТЫРУ НЕГІЗДЕРІ

жоғарғы және орта кәсіптік мамандар дайындайтын техникалық оқу орындарының студенттері үшін арналған дәрістік конспект

Павлодар

УДК 621.81(07)

ББК 40.72я73

Д-72
С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университетінің ғылыми кеңесі ұсынды

т.ғ.д., профессор А.Қ. Қарақаев (С. Торайғыров атындағы ПМУ)

т.ғ.к., профессор А.Қ. Құрманов (Инновациялық Евразия университеті)

Д-72 С.Т. Дүзелбаев, М.Е. Байөміров, Р.М. Алтыбасаров, Ш.М. Медетов, Е.К. Сарымов, Ш.Н. Сарымова, Р.К. Омарбекова, А.Ж. Тайшубекова

Машина құрастыру негіздері: оқу құралы жоғарғы және орта кәсіптік мамандар дайындайтын техникалық оқу орындарының студенттері үшін арналған дәрістік конспект, 1-бөлім. – Павлодар: ПМУ ҒБО, 2007. – 85 б.

Бұл оқу құралы жоғарғы кәсіптік мамандар дайындайтын техникалық оқу орындарының күндізгі және сыртай оқитын бөлімдерінің оқу жоспарлары мен пәннің типтік бағдарламаларына сәйкес даярланған. Дәрістік конспектің бірінші бөлімі машина тетіктері туралы жалпы мағлұматтар, ажырамайтын қосылыстар, тетіктердің ажырамалы қосылыстары, механикалық берілістер жөнінде жалпы мағлұматтар, фрикционды берілістер тақырыптарын қамтыған. Әрбір тақырыпта мысалдар, қайталауға арналған сұрақтар және студенттердің өзін-өзі тексеруге арналған тестік тапсырмалары қамтылған.

УДК 621.81(07)

ББК-40.72я73

 Дүзелбаев С.Т., 2007

 С.Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, 2007

Жалпы инженерлік цикл үшін негізгі пәннің бірі – «Машина құрастыру негіздері» болып табылады. Бұл пәнінің мақсаты – барлық машиналарға тән бір типтес жалпы тетіктердің жұмыс жасау шарттарын ескере отырып, олардың конструкциясын, жобалау жолдарын, қандай материалдан жасауға болатынын және оларды беріктікке, төзімділікке есептеу жолдарын үйрету.

«Машина құрастыру негіздері» курсын оқып үйрену үшін төмендегі пәндерді білу қажет: сызба геометрия мен машина жасау сызбасын, себебі барлық машина жасау сызбалары осы пәннің негізінде орындалады; машина тетіктерінің қозғалыс заңдарын және осы тетіктерге әсер ететін күштерді анықтауға мүмкіндік беретін теориялық механика және механизмдер мен машиналар теориясы пәнін; машина тетіктерін беріктікке, қатаңдыққа және орнықтылыққа есептеуге негіз болатын материалдар кедергісі пәнін; машина тетіктері үшін ең тиімді материалды, пішінді, дәлдік дәрежесі мен беттерінің бедерлерін, сонымен қатар оларды дайындаудың техникалық шарттарын таңдап алуға мүмкіндік беретін машина жасау технологиясы мен материалдар технологиясы пәнін.

«Машина құрастыру негіздері» пәні жалпы техникалық және арнаулы пәндердің арасындағы байланыстырушы буын болып табылады. Осы курсты оқып үйрену – арнаулы пәндерді оқып үйренуге мүмкіндік береді.

Ұсынылып отырған дәрістік конспект «Машиналар тетіктері», «Құрастыру негіздері және машиналар тетіктері», «Механика», «Қолданбалы механика», «Теориялық және қолданбалы механика» курстарын оқығанда да қолдануға болады.

Бұл жұмыс авторлардың 2003 - 2007 жылдары С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университетінде аталмыш пәндер бойынша оқыған дәрістерінің заман талабына сәйкестендіріліп дайындаған – оқу құралы. Оқу құралы бойынша аңғартпаларыңыз бен ұсыныстарыңызды авторлар алғыс айта қарсы алады.

№1-ЛЕКЦИЯ. КІРІСПЕ

1.2 “Мәшине бөлшектері және мәшине конструкциясын құру негіздері” пәнінің жалпы техникалық және арнаулы пәндермен байланысы.

1.3 Бөлшек және торап түсінігі. Тораптар және бөлшектер туралы

жалпы мағлұматтар

1.4 Елдің әлеуметтік-экономикалық дамуын үдету мәселелерін шешудегі мәшине жасау өндірісінің алатын орны

1.5 Отандық және шетелдік мәшинежасаудың дамуы мен жетістіктері

1.6 Қазіргі мәшине жасаудың негізгі тенденциялары Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар Әдебиеттер

№1-ЛЕКЦИЯ. КІРІСПЕ

«Мәшине бөлшектері және мәшине конструкциясын құру негіздері» пәнінің мақсаты – барлық мәшинелерге тән бір типтес жалпы бөлшектердің жұмыс жасау шарттарын ескере отырып, олардың конструкциясын, жобалау жолдарын, қандай материалдан жасауға болатынын және оларды беріктікке, төзімділікке есептеу жолдарын үйрету.

Мәшинелерде кездесетін сан алуан бөлшектерді және тораптарды екі түрге жіктеуге болады: бір типтес бөлшектер, яғни барлық мәшинелерге тән жалпы бөлшектер мен тораптар және арнаулы бөлшектер. Жалпы бір типтес бөлшектерге әр түрлі беріліс бөлшектері: тісті дөңгелектер, белдікті, фрикциялық, шынжырлы берілістер және қосылыс бөлшектері: бұрандалы бөлшектер, шпонкалар, штифттер сыналар т.б., сондай-ақ біліктер, подшипниктер, муфталар жатады. Осы бөлшектер мен тораптарды әр түрлі мәшинелердің құрамынан кездестіруге болады. Ал тежеуіштерді, барабандарды, шығырларды, ілмектерді, стволдарды және басқа бөлшектерді тек қана белгілі бір мәшинелерден кездестіреміз. Мысалы, ствол тек атқыш мәшинелеріне тән бөлшек болса, тежеуіштер транспорт мәшинелеріне тән, ілмек, барабан мен – шығыр көтергіш мәшинелерде кездеседі. Сондықтан бұлар арнаулы бөлшектерге жатады.

«Мәшине бөлшектері және мәшине конструкциясын құру негіздері» пәнінде тек қана жалпы бір типтес бөлшектердің конструкциялары мен олардың есептеу жолдары қарастырылады. Ал арнаулы бөлшектер болса, олар арнаулы курстарда қарастырылады.

2. 
   «Мәшине бөлшектері және мәшине конструкциясын құру негіздері» пәнінің жалпы техникалық және арнаулы пәндермен байланысы
   

«Мәшине бөлшектері және мәшине конструкциясын құру негіздері» пәні жалпы техникалық және арнаулы пәндердің арасындағы байланыстырушы буын болып табылады. Осы курсты оқып үйрену – арнаулы пәндерді оқып үйренуге мүмкіндік береді.

Кез келген мәшине (механизм) бөлшектерден тұрады. Бөлшек деп бір материалдан жинаусыз жасалған мәшиненің бөлігін айтады. Бөлшектер қарапайым (гайка, шпонка және осыларға ұқсас) және күрделі (иінді білік, редуктордың қорабы, станоктың станинасы және осыларға ұқсас) болуы мүмкін. Бөлшектерді (ішінара немесе түгелдей) тораптарға біріктіреді. Торап деп бір жұмыс жасайтын бөлшектердің жиынын айтады. Мысалы, шарикті домалау подшипнигін қарастырайық. Бұл шарикті домалау подшипнигі бірнеше бөлшектерден: домалау денелерінен – шариктерден, ішкі және сыртқы сақиналардан және сепаратордан тұрады. Сондай-ақ тораптарға муфта, редуктор және т.б. мысал бола алады. Тораптарды күрделі тораптар және қарапайым тораптар деп екіге бөледі. Қарапайым тораптарға подштпниктер, тісті дөңгелектер отырғызылған біліктер және т.б. жатады. Күрделі тораптар бірнеше қарапайым тораптардан тұрады, мысалы, редуктор подшипниктерден, тісті дөңгелектер отырғызылған біліктерден тұрады.

Қазіргі уақытта біз ғылым мен техниканың мейлінше күшті қарқынмен дамып, өмірге кеңінен тарағанына куә болып отырмыз.Осыдан не бары 120 - 170 жыл бұрын бірінші автомобиль мен радио пайда болған болса, қазір ғалымдар мен инженерлер жасаған автоматтар басқа планеталарға сапар шегіп, қайтып оралып жатыр. Бәрімізге мәлім, 1969 жылдың 21 маусымында адам баласы Айға да жетіп, Ай бетіне тұңғыш рет қадам басып, ғасырлар бойы армандаған ойын жүзеге асырды. Осының бәрі адамның ойлап тапқан және де өз қолдарымен жасаған алып мәшинелердің арқасында болып отырған жетістік.

Қазіргі кезде адам тіршілігі мәшинеге тікелей байланысты. Тіптен күн сайын тәңертең тұрып, электр ұстараны пайдалануға мәжбүр боламыз, ал жұмысқа, әрине, автобуспен немесе трамваймен барамыз. Тікелей өндірісте қызмет етсек, әр қилы мәшинелерді көреміз. Олардың бәрі біздің істейтін қызметімізді жеңілдетеді, еңбек қарқынын және өнімділігін ондаған есе арттырады. Ал қазіргі уақытта мәшиненің көмегінсіз адамды қажетті заттармен қамтамасыз ету мүмкін емес. Себебі, олар тек өз қолының қара күшіне сеніп жұмыс істейтін болса, 50 кг жүкті сағатына 5 км жылдамдықпен ғана көтеріп жүруге шамасы келер еді, немесе қолына күрек ұстап жұмыс істесе, 7 сағат ішінде не бары 1-2 м³ топырақ қазған болар еді, былайша айтқанда, бір адамның жұмыс істеу қабілеттілігі, мәшиненің 0,1 кВт қуатына тең келер еді.

Мәшине жасау өнеркәсібі халықтың, мемлекеттің қандай даму сатысында тұрғанын анықтайды. Мемлекеттің энергетикасы, тау-кен, ауыл шаруашылық, химиялық, тамақ өндіру, мата тоқу, жеңіл және т.б. өнеркәсіптері мәшине жасау өндірісіне тікелей байланысты. Осыған орай, барлық елдерде мәшине жасау өндірісіне өте көп көңіл бөлінеді және ол барлық халық шаруашылығының өзегі, бастамасы болып саналады.

Мәшинежасауда көптеген жетістіктерге қол жеткізілді. Мәселен, Урал ауыр мәшине жасау зауытында жасалған экскаватор шөмішімен бірден 25 м³ топырақ қазып, 100 метрлік қашықтыққа тез арада жеткізіп, мыңдаған адамның істейтін жұмысын атқарады.

Мәшинелердің жұмыс істеу қабілеттілігінің бастапқы көрсеткіші – олардың қуаты. Осы мәшинелер қуатының өсуі де жедел. Мысалы, қазірдің өзінде прокат стандарының қуаты 75 мың киловатқа жетсе, кемелердікі 200 мың, турбиналар үшін 1 млн 200 мың киловатқа жетті. Осыған орай мәшинені құрайтын бөлшектердің де конструкциясы, сапасы жылдан-жылға жақсаруда. Біздің зауыттарымыз Шығаратын тісті берілістер секундына 150 м жылдамдықпен айналып, мыңдаған киловат қуат бере алады, ал подшипниктер болса, минутына жарты млн. айналым жасап, ұзақ уақыт жұмыс істей алады.

Атқаратын қызметіне байланысты мәшинелер қуатымен бірге басқа да негізгі көрсеткіштермен сипатталады. Мысалы, ол көрсеткіш жолаушы мәшинелер үшін олардың жылдамдығы болса, жүк көтергіш мәшинелер үшін – олардың жүк көтеру қабілеттілігі. Жолаушы пойыздардың жылдамдығы қазіргі уақытта сағатына 200-300 км – ге жетті. Ал, автомобильдерге келсек, олардың жылдамдығы сағатына 1000 километрге дейін жетеді (арнаулы спорт автомобильдері). 1969 жылы дүние жүзінде тұңғыш рет бұрынғы Кеңес Одағында дыбыс жылдамдығынан асатын жылдамдықпен ұшатын жолаушы самолеттер пайда болды.

Бұрынғы Кеңес Одағы құрамындағы Қазақстанды алатын болсақ, бұрынғы көшпелі қазақ халқы, сан алуан мәшинелерді меңгеріп қана қоймай, өздерінің мәшинелерін шетелдерге де шығарып отырды. Республикамызда кір жуатын мәшинеден бастап алып прокат-стандарына дейін жасалды. Алматы ауыр мәшине жасау зауытында Жасалатын прокат-стандары жағынан дүние жүзіндеелеулі орын алды және оларды 20-дан астам шет мемлекет сатып алды. Сондай-ақ “Октябрьдің 20 жылдығы” атындағы Алматының станок жасау зауытында жасалатын станоктар тек қана біздің елде емес, көптеген шетелдерде де белгілі болды.

Қазіргі Қазақстанда мәшине жасау өнеркәсібі үлкен қарқынмен дамып келеді. Бұл жетістіктердің барлығын осы дәрісте айту мүмкін емес, сондықтан да сіздер өз беттеріңізбен газет-журналдардан, техникалық кітаптардан оқып біле аласыздар. Тек 1-2 мысал келтірейін. Мысалы, Қостанай дизель зауыты Қазақстан Президенті Нұрсұлтан Назарбаетың соңғы Жолдауында айтылған индустриялық-инновациялық даму бағдарламасын жүзеге асыру нысандарының бірі ретінде Отандық стратегиялық маңзы бар мәшине жасау кәсіпорны болып табылады.Еліміз ғарыш кеңістігін игеруге де талпынуда. «Ангара» ғарыштық зымыран кешенін құрып және 2006 жылы Қазақстанға дүниежүзілік тарихтан орын беретін, өзіміздің тұңғыш жер серігін ұшыру жоспарланды.

Қазіргі мәшине жасаудың негізгі тенденциялары: мәшинелердің қуатын арттыру және жылдамдығын арттыру, жүрістің бірқалыптылығы, автоматтандыру, ұзақ істен шықпай, бұзылмай жұмыс істеу (сенімділік және шыдамдылық, төзімділік (долговечность)), күтіп баптағанда ыңғайлы және қауіпсіз болу, пайдаланған кезде үнемді (экономичность) болу, мәшинелердің салмағы жеңіл және оларды жасау мен конструкциясын құруы арзан болу.

Мәшиненің қуатын арттырғанда, оның өнімділігі артады. Жылдамдығы жоғары мәшинелер, жылдамдығы төмен мәшинелерге қарағанда өнімділігі жоғары және габариттері шағын келеді.

Мәшиненің жүрісі неғұрлым бірқалыпты болса, оның сапасы соғұрлым жоғары келеді.

Мәшине жұмысын автоматтандыру мәшине жұмысының сапасын және өнімділігін арттырады. Мәшинені күтіп баптауға адамның қатысын кемітеді.

Мәшиненің сенімділігі мен шыдамдылығы, төзімділігі ең алдымен оның бөлшектерінің және тораптарының беріктігіне байланысты, ал бұл бөлшектері мен тораптарының беріктігі – оларға сәйкес материалды таңдап алумен және уақытынан бұрын сынудың пайда болуын, шектен тыс үлкен деформацияларды және бетінің бұзылуын болдырмайтын олардың пішіндері мен өлшемдерін анықтаумен қамтамасыз етіледі. Мәшиненің сенімділігі және шыдамдылығы, төзімділігі сонымен қатар, оның жүрісінің бірқалыптылығына, бөлшектері мен тораптарының дайындау және жинау дәлдігіне, күтіп баптау сапасына және бірқатар басқа фактілерге байланысты.

Жаңа мәшинелерді дайындағанда және конструкцияларын құрған кезде экономикалық көрсеткіштер әрқашанда бірінші орындардың бірінде тұруы тиіс. Мәшиненің құны оның бөлшектерінің материалына, өңдеуіне және дайындауына кеткен шығындармен анықталады. Мәшиненің габариттері мен массасы едәуір дәрежеде оның кинематикалық схемасымен және бөлшектері мен тораптарының компоновкасымен анықталады. Егерде рамалардың, станиналардың және қораптардың жұмыс кеңістігі толықтай пайдаланылған болса, оның мәшиненің бөлшектері мен тораптарының компоновкасы дұрыс жасалған деп есептеледі. Мәшинелердің габариттерін азайту тек қана мәшине жасау материалдарының үнемделуіне емес, сонымен қатар олардың құнының азайуына септігін тигізеді. Өндіріс аудандарына көптеп мәшинелерді қоюға болады. Осының нәтижесінде өнім көлемі артады. Мәшинелердің құнын және массасын азайту үшін барлық жағдайда, егер бұл мүмкін болса, жеңіл жұқақабырғалы профиль прокаттарын, сонымен қатар мәшинелердің бөлшектерін дайындаудың прогрессивті әдістерін (пісіруді, центрден тепкіш құюды және т.б.) қолдану қажет. Мәшинелердің құнын азайту үшін қымбат материалдарды – түсті металдарды және олардың қорытпаларын, сонымен қатар легирленген болаттарды, біршама арзан материалдармен ауыстыру керек. Бірақ бұл жағдайда мәшинелердің сапасының нашарлап кетпеуін естен шығармау керек. Барлық жерде, егер бұл мүмкін болса және экономикалық жағынан тиімді болса, мәшинелердің бөлшектерін дайындау үшін пластмассаларды қолдану керек. Мәшиненің кейбір бөлшектерін, егерде мәшиненің басқа бөлшектерінің өлшемдері осы бөлшектерге байланысты болса, қымбат болғанмен де біршама берік материалдан жасау арқылы да мәшиненің құнын азайтуға қол жеткізуге болады. Мысалы, редукторлердегі тісті дөңгелектерді дайындау үшін жоғары сапалы болаттарды қолдану, олардың өлшемдері мен массасын азайтып қана қоймайды, сонымен қатар қымбат тұратын редуктор қорабының да өлшемдері мен массасын азайтады. Ал, редуктор қорабының өлшемдері мен массасы азайса, мәшиненің жетегі және раманың өлшемдері мен массасы азаяды, сөйтіп мәшинелердің құны түседі. Сондықтан мәшинелердің өлшемдері мен массасын азайту үшін, кейбір жағдайларда, қарапайым сұр шойынның орнына модификацияланған және беріктігі жоғары шойынды, ал көміртекті болаттардың орнына легирленген болаттарды қолдану ұсынылады. Мәшине бөлшектерін дәлдікпен есептеуде беріктік қорының шамасы төмен болады. Сондықтан мәшине жасау материалдарын үнемдеу жолдарының бірі - мәшине бөлшектерін дәлдікпен есептеу болып табылады.

1. 
   Мәшине бөлшектері және мәшине конструкциясын құру негіздері пәнінің мақсаты қандай
   
2. 
   Мәшине бөлшектері және мәшине конструкциясын құру негіздері пәнінің жалпытехникалық және арнаулы пәндермен байланысы қандай
   
3. 
   Еңбек өнімділігін арттырудағы мәшиненің ролі қандай
   
4. 
   Мәшине жасау өнеркәсібі не себепті халық шаруашылығының өзегі, бастамасы болып табылады
   
5. 
   Елдің әлеуметтік-экономикалық дамуын үдету мәселелерін шешудегі мәшине жасау өндірісінің алатын орны қандай
   

№2-ЛЕКЦИЯ. МӘШИНЕ БӨЛШЕКТЕРІ МЕН ТОРАПТАРЫН

2.1 Мәшине бөлшектерінің конструкциясына қойылатын негізгі талаптар

2.2 Мәшине бөлшектерін есептеу жолдары

2.3 Беріктікке есептеу

2.4 Тұрақты күш түскенде беріктікке есептеу

2.5. Айнымалы күш түскенде беріктікке есептеу

2.8 Қатаңдық және орнықтылық

2.9 Тозуға төзімділік

2.10 Жылуға төзімділік

2.11 Дірілге төзімділік

2.12 Мәшинелердің сенімділігі

2.13 Мәшине бөлшектерін жасау технологиясының оңайлығы

2.14 Мәшине бөлшектері мен тораптарының жобалау жұмыстарын жүргізу негізі, орындау жолдары және оларды ұйымдастыру

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

Әдебиеттер

№2-ЛЕКЦИЯ. МӘШИНЕ БӨЛШЕКТЕРІ МЕН ТОРАПТАРЫН ЖОБАЛАУ МӘСЕЛЕЛЕРІ

Мәшине бөлшектерінің конструкциясын ойластырғанда, біз ең алдымен оларға койылатын талаптарды біліп, одан кейін оларды сол талаптарға сәйкес жасауымыз керек. Ол талаптар мынадай:

1. Мәшине бөлшектері белгілі бір мөлшерде қондыру орнына сәйкес етіп жасалынуы қажет және сол мәшиненің жұмыс істеу қабілетін қамтамасыз етуі керек.

2. Мәшине бөлшектері берік, қатаң, тозуға шыдамды, ыстық пен дірілге төзімді болуы және ұзақ уақыт сынбастан сенімді қызмет атқаруы қажет.

3. Мәшине бөлшектерін дайындау технологиясы оңай және арзан болуы керек. Дайындау технологиясын ойластырғанда бөлшектердің қажетті мөлшерін еске алу қажет. Егер бірнеше жүздеп, мыңдап жасалатын мәшине бөлшектерін штамповка арқылы дайындау арзанға түссе, аздаған (ондаған) бөлшектерді пісіру арқылы дайындаған арзанға түседі. Ал бөлшектердің саны одан да көбірек болса (жүздеген), онда оларды құйып дайындаған жөн.

4. Мәшине бөлшектерінің салмағы жеңіл болуы қажет. Әрине, бөлшектердің салмағы неғұрлым аз болса, мәшине соғұрлым жеңіл болады, сондықтан ең алдымен жолаушы мәшинелерінің бөлшектеріне мұқият талап қойылады.

Мәшине бөлшектерінің салмағын жеңілдету үшін, біріншіден, оларды жаңа материалдан жасай білу қажет. Мысалы, пластмассалардан және түсті жеңіл металдардың қоспасынан жасаған жөн. Екіншіден, болаттан жасалатын бөлшектерді қыздырып немесе химиялық тәсілмен өңдеу арқылы беріктігін (болатты шынықтыру арқылы, азоттау т.б.) арттыру қажет. Мұнда шыныққан болаттан жасалған тісті дөңгелектердің және болаттардың салмағы 2-2,5 есе кемиді.

5. Мәшине бөлшектері күтуге, майлауға және ауыстыруға икемді болуы шарт. Мәшине бөлшектерінің конструкциясы мен өлшемдері ( оймалары. радиусы т.б) мемлекеттік немесе халықаралық стандартқа сәйкес жасалуы қажет.

Сонымен қатар мәшине бөлшектері қауіпсіз жұмыс істеуі қажет, яғни айналмалы, жылжымалы бөлшектерді жабық етіп жасаған жөн.
2.2 Мәшине бөлшектерін есептеу жолдары

Мәшине бөлшектерінің жұмыс істеу қабілеті және көпке шыдамдылығы олардың беріктігіне, тозуға төзімділігіне, қатаңдығына, ыстыққа және дірілге төзімділігіне байланысты болады. Әр түрлі бөлшектер түрлі жағдайда жұмыс істейді. Мысалы, егер сырғанау подшипниктері тозудан істен шығатын болса, ал бұрандалы болттар көбінесе сынады. Сондықтан сырғанау подшипниктері тозуға төзімді болуы және сол тозу төзімділігіне есептелуі қажет.

Ал бұрандалар берік болуы керек, сондықтан олар беріктікке есептеледі. Кейбір бөлшектерді, айталық біліктерді беріктікке, қатаңдыққа, дірілге, төзімділікке де есептеу қажет.
2.3 Беріктікке есептеу

Беріктікке есептеу үш түрлі жолмен жүргізіледі. Біріншіден, жоғарыда көрсетілген формулаларды пайдаланып қима ауданында сыртқы күштердің әсерінен пайда болатын кернеулердің ең жоғары мәнін анықтап, оларды мүмкіндік кернеумен салыстыру арқылы жүргізіледі .