Технологичность.

Технологичными называют такие детали машин, которые обеспечивают заданные эксплуатационные параметры при наименьших затратах труда, средств, материалов и времени. Основными требованиями к технологичности являются соответствие назначению, возможность изготовления наиболее производительными способами, удобство технического обслуживания при эксплуатации, удобство ремонта, соответствие эстетики и эргономики.

Технологичность в целом в значительной мере зависит от материала и способа получения заготовки. Основными видами заготовок в машиностроении являются прокат, поковки и литье; каждый из них предъявляет свои технологические требования к конструкции деталей.

Литье применяется для изготовления фасонных деталей.

Сварные конструкции выполняют из нарезанных листов и профильного проката.

Прочность деталей, изготовленных ковкой, штамповкой, прокаткой или прессованием, значительно выше прочности литых изделий.

К технологическим требованиям также относятся; точность и чистота обработки поверхностей. Практика показывает, что часто незначительными изменениями конструкций машин в целях повышения их технологичности удавалось снизить трудоемкость ее изготовления в несколько раз.

При проектировании машин весьма важно рационально выбрать материал для их деталей.

Выбор материалов и термообработки деталей машин определяется:

а) необходимостью обеспечения требуемой надежности деталей в течение заданного срока службы при заданных требованиях к габаритам;

б) экономическими факторами и условиями изготовления.

Затраты на материалы в общей стоимости машин составляют весьма значительную часть. Так, например, в редукторах общего назначения эта часть достигает 85%, в автомобилях— 70%. Снижение материалоемкости конструкции существенно повышает эффективность производства.

При проектировании машин весьма важно рационально выбрать материал для их деталей. При изготовлении деталей машин отливкой часто применяется литье из серого чугуна как самое дешевое. Оно имеет широкое применение, в особенности для неподвижных тяжелых деталей, например, для станин, а также для маховиков при окружной скорости не выше 30 м/с. Не рекомендуется применять серый чугун при действии на детали машин больших крутящих моментов. В случае ударов, больших усилий, необходимости экономии массы и т. п. при изготовлении деталей машин отливкой переходят от серого чугуна к высокопрочному чугуну или к стальному литью. Высокопрочный чугун значительно прочнее серого чугуна и с успехом может заменять стальное литье и поковки из углеродистой стали. Для деталей машин простой формы в зависимости от их назначения применяют поковки из стали самых различных сортов: углеродистой обыкновенного качества, углеродистой качественной, легированной и специального назначения. Для второстепенных и мало ответственных деталей назначается низкоуглеродистая сталь. Для ответственных деталей, где требуются повышенная твердость и прочность, в зависимости от назначения деталей применяется соответственно среднеуглеродистая или высокоуглеродистая сталь. Для особо ответственных подвижных деталей машин, где наряду с высокой прочностью требуются компактность или возможно малая масса, применяют легированные стали.

В трущихся деталях машин для уменьшения трения и износа применяют бронзу и латунь (для гаек рабочих винтов, вкладышей подшипников, зубчатых венцов червячных колес и т. п.), антифрикционный серый чугун (заменитель антифрикционных сплавов из цветных металлов в менее ответственных деталях машин), баббит (для вкладышей подшипников) и другие антифрикционные сплавы. Для трущихся деталей машин считается хорошей комбинация твердой стали по чугуну и мягкой стали по баббиту. Чем больше разница в твердости трущихся поверхностей, тем лучше; чем ближе их твердости, тем больше опасность заедания при малейшем недостатке смазки. В отличие от других материалов закаленная сталь по закаленной стали и серый чугун по серому чугуну работают хорошо. Мелкие детали сложного очертания при опасности ржавления, например, части насосов, арматура и т. п., изготовляют из латуни.

 

Рассмотрим основные пути экономии материалов:

- выбор оптимальной схемы машины и узла; так, если вместо многоступенчатых редукторов применить волновые масса зубчатых узлов уменьшается в несколько раз;

- уточнение расчетов и обоснованное снижение коэффициентов безопасности приводит к уменьшению размеров деталей;

- выбор оптимальных типов и конструктивных исполнений деталей. При применении литья необходимо иметь в виду, что если принять стоимость 1 т отливок из серого чугуна равной единице, то для стоимости различного вида литья ориентировочно принимают следующее соотношение: серый чугун - 1, стальное литье - 2, ковкий чугун - 2 и бронзовое литье - 8.

При переходе от клепаных конструкций к сварным достигается экономия металла до 15- 20%. Масса балки равного сопротивления, работающей на изгиб, по условиям прочности до 50% меньше массы балки постоянного сечений;

- выбор оптимальных материалов и их термической обработки. При повышении твердости зубчатых колес с 200 НВ до 600 НВ масса редуктора уменьшается примерно в 8 раз;

- применение прогрессивных технологий и приближение форм деталей к формам наиболее простых и дешевых заготовок позволяет снизить их массу и увеличить коэффициент использования металла;

- применение поверхностных упрочнений и покрытий для увеличения предела выносливости деталей.