методом контрольного розбирання

Параметри та властивості виробу до контрольного розбирання

Спосіб контролю

Необхідні технічні засоби для контролю

Нормативна база для контролю

Значення параметрів

нормативних

Основи конструювання

Лабораторний практикум

Міністерство освіти і науки

України

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

Кафедра нафтогазового обладнання

І. B. Костриба, І. І. Шостаківський

Основи конструювання

Лабораторний практикум

Івано-Франківськ

УДК 622.24.05 + 622.276.05

ББК 33.131-5

К 72

Рецензент:

Джус А. П. канд. техн. наук, доцент кафедри нафтогазового обладнання.

Рекомендовано методичною радою університету

(протокол №4 від 18.04.2013 р.)

Костриба І. В., Шостаківський І. І.

К 72 Основи конструювання: лабораторний практикум / І. В. Костриба, І. І. Шостаківський. - Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013. - 53 с.

МВ 02070855 -4034 - 2013

Лабораторний практикум з дисципліни "Основи конструювання" містить мету, опис об’єктів, обладнання та інструменту, вказівки щодо підготовки до занять, короткі теоретичні відомості, порядок виконання, питання для самоконтролю, перелік рекомендованих джерел, необхідних для підготовки та виконання семи лабораторних робіт.

Призначені для підготовки бакалаврів за напрямом 6.050304 – "Нафтогазова справа". Можуть бути використані студентами денної та заочної форм навчання, слухачами курсів перепідготовки фахівців для нафтогазової галузі.

УДК 622.24.05 + 622.276.05

ББК 33.131-5

МВ 02070855 -4034 - 2013 © Костриба І. В.

ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………….
Лабораторна робота № 1 Складання опису конструкції деталі..................................
Лабораторна робота № 2 Визначення коефіцієнту запасу міцності в деталях гідроциліндра.......................................................................
Лабораторна робота № 3 Обгрунтування вибору конструкційних матеріалів і методів зміцнення для запобіжного пружинного клапана.................................................................................
Лабораторна робота № 4 Визначення рівня технологічності вертлюжка.................
Лабораторна робота № 5 Проведення технічного контролю виробу методом контрольного збирання.......................................................
Лабораторна робота № 6 Визначення зусилля запресування-розпресування з’єднання з гарантованим натягом.....................................
Лабораторна робота № 7 Способи підвищення жорсткості деталей верстата-качалки……..........................................................
Перелік рекомендованих джерел....................................

Вступ

Дисципліна «Основи конструювання» вивчається на завершальному етапі теоретичної підготовки бакалаврів за напрямом 6.050304 – «Нафтогазова справа».

Завдання дисципліни полягає у вивченні основних організаційних, методичних та науково-технічних засад про- ектування конструкцій нафтогазового обладнання.

Лабораторний курс дисципліни передбачає виконання семи лабораторних робіт. Зміст і організація проведення лабораторних занять спрямовані на ефективне формування у студента вміння та практичних навичок, якими повинен володіти фахівець-механік.

Лабораторні роботи проводяться на натурних технічних виробах. Роботи виконуються індивідуально і націлюють студентів на самостійне та інтенсивне навчання.

Результати кожної роботи оформляються у вигляді звіту. Форма оформлення і захист звіту залежать від організації проведення окремого заняття. Якщо звіт з лабораторної роботи виконується у вигляді карти контролю (індиві-дуального контрольного завдання), то він здається викладачу на перевірку і оцінювання після заняття. Якщо звіт вимагає більше часу на опрацювання, аналіз, обчислення, то робота завершується та оформляється студентом самостійно з подальшим захистом на наступному занятті. При цьому текстова та графічна частини звіту повинні бути оформлені на аркушах формату А4 згідно чинних вимог.

Студент, який не захистив хоча б одну лабораторну роботу вважається таким, що не виконав програму лабораторного курсу в повному обсязі і не допускається до атестації з дисципліни.

Лабораторне заняття №1

Складання опису конструкції деталі

Мета заняття

Закріпити практичні навички виконання ескізів та складання вербального опису конструкції деталі.

2 Об’єкт для проведення заняття, тривалість заняття

2.1 Для виконання робіт, передбачених програмою заняття, використовуються натурні зразки деталей машин та обладнання.

2.2 Тривалість заняття – 4 години.

3 Вказівки щодо підготовки до заняття

3.1 При підготовці до заняття необхідно ознайомитися з даними методичними вказівками.

3.2 Використовуючи рекомендовані джерела інформації [6, 8, 9, 14, 20, 21], вивчіть та повторіть теоретичний матеріал, що стосується таких питань як:

види та зміст графічних конструкторських документів;

правила виконання креслень та ескізів у відповідності до вимог чинних стандартів;

види та зображення конструктивних елементів деталі (фаски, канавки, збіг різьби, проточки, отвори тощо);

правила позначення та нанесення розмірів, граничних відхилень розмірів, шорсткості, зварних швів тощо.

4 Обладнання та інструмент для проведення роботи

Для проведення роботи використовуються:

– зразки деталей простої конструкції;

– вимірювальний інструмент (лінійки, штангенциркулі, кутоміри, нутроміри, щупи тощо).

Порядок виконання роботи

5.1 Із номенклатури натурних зразків деталей машин та обладнання виберіть за згодою викладача один із об’єктів для проведення роботи (рисунок 1.1).

5.2 Сформулюйте назву деталі.

5.3 Виконайте креслення деталі.

5.4 Опишіть словесно конструкцію деталі.

5.5 Опишіть технологію виготовлення деталі, вкажіть вид заготовки.

Рисунок 1.1 – Типові деталі для виконання індивідуального завдання

6 Теоретичні відомості

Конструкторська документація – це комплект графічних і текстових документів, які визначають склад і будову виробу та містять необхідні дані для розроблення, виготовлення, контролю, приймання, постачання, експлуатації та ремонту виробу.

Залежно від стадії розроблення конструкторська документація класифікується на проектну і робочу. Перша містить інформацію, необхідну для розроблення виробу, і до її складу входять технічна пропозиція, ескізний і технічний проекти. Робоча конструкторська документація містить інформацію, необхідну для виготовлення виробу.

Комплектність і види конструкторських документів регламентуються стандартами ДСТУ 3974-2000 і ГОСТ 2.102-68. Види конструкторських документів наведені на рис. 1.2, а зміст графічних конструкторських документів – в табл. 1.1.

Для випадку, коли конструкторський документ призначений для разового використання у виробництві, допускається його виконання у вигляді ескізного конст-рукторського документа.

Одним з основних графічних конструкторських доку-ментів є робоче креслення, на якому умовно зображено всі конструктивні елементи деталі. Далі, в розділі 8, наведені види, описи, зображення та умовні позначення найбільш поширених конструктивних елементів.

7 Оформлення і захист звіту

7.1 Виконайте та оформіть звіт про роботу згідно розділу 5.

7.2 Текстовий і графічний матеріал повинен бути оформлений згідно вимог існуючих нормативних документів. Неакуратно оформлений звіт до захисту не допускається.

7.3 Оформлений звіт захищається, а знання студента оцінюються диференційно. Враховуються інженерний рівень виконаної роботи, ступінь аргументації запропонованих рішень, знання і логічність мислення студента, якість офор-млення звіту.

Таблиця 1.1 – Зміст основних графічних конструкторських

документів

Вид документа	Зміст документа
Креслення деталі	Документ, який містить зображення деталі та інші дані, необхідні для її виготовлення і контролю
Складальне креслення	Креслення, яке являє собою зображення складальної одиниці, та інші дані, необхідні для її складання і контролю
Креслення загального вигляду	Креслення, яке визначає конструкцію виробу, взаємодію його складових частин і пояснює принцип роботи виробу
Теоретичне креслення	Креслення, яке визначає геометричну форму виробу і просторове розміщення складових частин
Габаритне креслення	Креслення, яке являє собою контурне (спрощене) зображення виробу з габаритними, установочними і приєднувальними розмірами
Монтажне креслення	Креслення, яке являє собою контурне (спрощене) зображення виробу, а також дані, необхідні для його установлення (монтажу) на місці експлуатації
Креслення на пакування	Креслення, яке містить дані, необхідні для пакування виробу

8 Довідкова інформація

Таблиця 1.2 – Опис та умовні позначення поширених конструктивних елементів

Назва	Опис	Зображення (умовне позначення)
Буртик	Кільцеве збільшення циліндричної деталі, яке становить з нею єдине ціле
Виточка	Кільцеве заглиблення різної форми, утворене на зовнішній або внутрішній поверхні обертання з розміром “а”, достатньо великим в порівнянні з діаметром і лінійними розмірами деталі
Виточка торцева	Кільцеве заглиблення різної форми на торцевій поверхні, розмір “а” яких досить великий в порівнянні з діаметром деталі
Головка	Кінцевий елемент фігурної деталі
Галтель	Криволінійна (радіусна) поверхня обертання, яка є переходом від однієї поверхні обертання до іншої
Канавка	Різної форми заглиблення, утворені на зовнішній чи внутрішній поверхні, при цьому розмір “а” незначний в порівнянні з лінійним розміром деталі
Канавка спіральна	Заглиблення різної форми, виконані по спіралі
Лиска	Площина на циліндр-ричній поверхні деталі, утворена зрізом її частини
Отвір фасонний	Внутрішня поверхня, утворена обертанням ламаної лінії відносно прямої осі (до них відносяться і фасонні отвори, що обробляють-ся фасонним чи комбі-нoваним іннструментом)

Питання для самоконтролю

1 Для чого призначена шпонкова канавка?

2 Які Ви знаєте типи шпонкових канавок? Яким інструментом їх можна виготовити?

3 Яке призначення зарізьбової канавки?

4 Що називається номінальним розміром?

5 Дайте визначення креслення деталі виробу.

6 Що таке «глухий» отвір? Зобразіть його.

7 Дайте визначення масштабу креслення.

8 Розшифруйте позначення різьби М20×1,5.

9 Яким чином можна визначити крок різьби натурного зразка виробу?

10 З якою метою використовуються фаски та заокруг-лення?

11 Які види різьб Ви знаєте? Яке їх призначення?

Лабораторне заняття № 2

Визначення коефіцієнта запасу міцності в

деталях гідроциліндра

Мета заняття

В результаті проведеного заняття студенти повинні набути практичних навичок у виконанні таких робіт:

проведення силового аналізу елементів конструкції гідроциліндра;

визначення і аналіз напруженого стану деталей гідроци-ліндра;

оцінювання міцності деталей гідроциліндра.

2 Об’єкт для проведення заняття, тривалість заняття

2.1 Для виконання робіт, передбачених програмою заняття, використовується натурний зразок гідро-циліндра.

2.2 Тривалість заняття – 2 години.

3 Вказівки щодо підготовки до заняття

3.1 При підготовці до заняття необхідно ознайомитися з даними методичними вказівками.

3.2 Використовуючи рекомендовані джерела інформації [1, 2, 8, 11, 12], вивчіть теоретичний матеріал, що стосується таких питань як:

класифікація методів розрахунку на міцність;

загальна методологія розрахунку на статичну міцність;

умови статичної міцності;

коефіцієнти запасу міцності і фактори, що, впливають на їх величину.

Порядок виконання роботи

4.1 Використовуючи натурний зразок гідроциліндра, його зображення (рис. 2.1) та технічну характеристику (табл. 2.1) вивчіть призначення, конструкцію і принцип роботи гідроциліндра, запропонуйте область його можливого використання.

4.2 Виконайте роботи, вказані в індивідуальному завданні (зразок типового індивідуального завдання наведено в п. 8).

5 Методичні рекoмендації

5.1 Мінімальний коефіцієнт запасу міцності визнача-ється за відомою з опору матеріалів формулою

, (2.1)

де σ _m – границя текучості матеріалу шпильок, МПа;

σ – напруження, що виникають в шпильці, МПа.

5.2 Напруження, що виникають в шпильці визначаються за формулою

, (2.2)

де Р – зусилля, створене поршнем гідроциліндра, Н;

z – кількість шпильок;

F – площа перерізу шпильки, м².

5.3 Зусилля Р визначається за формулою

, (5.3)

де D – діаметр гідроциліндра, м;

р – робочий тиск у гідроциліндрі, Па.

5.4 Площа перерізу шпильки визначається за формулою

, (5.4)

де d_min – мінімальний діаметр шпильки (в даному випадку – внутрішній діаметр різьби), м.

5.5 Напруження в стінці гідроциліндра визначаються за формулою

, (5.5)

де D – внутрішній діаметр циліндра, м;

р – робочий тиск у циліндрі, Па.

S – товщина стінки циліндра, м.

6 Довідкова інформація

Таблиця 2.1 – Технічна характеристика гідроциліндра

Параметри	Значення
Діаметр гідроциліндра, мм
Діаметр штока, мм
Хід штока, мм
Робочий тиск, МПа
Габарити, мм:
діаметр довжина

Таблиця 2.2 – Рекомендовані коефіцієнти запасу міцності

Відношення	0,45-0,55	0,55-0,70	0,70-0,90
Коефіцієнт запасу міцності	за границею текучості n_m	1,2-1,5	1,4-1,8	1,7-2,2
за границею міцності n_в	2,67-2,73	2,55-2,57	2,43-2,45

Питання для самоконтролю

1 Дайте визначення коефіцієнта запасу міцності. Пояс-ніть його сутність.

2 Перелічіть відомі Вам чинники, що впливають на коефіцієнт запасу міцності.

3 Поясніть фізичний зміст границі текучості – як одного з показників механічних властивостей конструкційних мате-ріалів.

4 Наведіть приклади виробів нафтогазового призна-чення, для яких регламентований коефіцієнт запасу міцності.

5 Які напруження (стиску чи розтягу) виникають в штоці гідроциліндра при переміщенні поршня:

– праворуч;

– ліворуч?

6 Які види напружень діють в стінці гідроциліндра? Відповідь проілюструйте.

7 Опишіть технологію виготовлення циліндра.

8 Поясніть термін «нормований коефіцієнт запасу міц-ності».

9 Яким чином забезпечується герметичність рухомого спряження деталей: шток – кришка гідроциліндра?

10 Обґрунтуйте твердження «швидкість переміщення поршня гідроциліндра при прямому і зворотному ходах – різні».

Таблиця 2.3 – Основні розміри метричної різьби, мм

Крок різьби	Діаметр різьби шпильки
зовнішній	середній	внутрішній по дну впадин
1,5		9,026	8,16
1,75		10,863	9,853
		12,701	11,546
		14,701	13,546
2,5		16,376	14,933
2,5		18,376	16,933
2,5		20,376	18,933
		22,051	20,319
		25,051	23,319
3,5		20,727	25,706
3,5		30,727	28,706
		33,402	31,093

8 Індивідуальне завдання

1 Виконайте копію рисунка 2.1 «Гідроциліндр».

2 Яке призначення гідроциліндра (рис. 2.1)?

3 Яке призначення шпильок 12 гідроциліндра?

4 Визначте та наведіть наступну інформацію про шпильку 12:

– загальна довжина;

– тип і розмір різьби;

– довжина нарізки;

– стан поверхні.

Виконайте креслення шпильки.

5 Визначіть зусилля, що діє на шпильки 12 гідро-циліндра, якщо поршень 2 переміщається праворуч під тиском робочої рідини 8 МПа. Тертям в ущільненні - знехтувати.

6 Визначіть коефіцієнт запасу міцності в шпильках 12 гідроциліндра для умов п.5, якщо матеріал шпильок – Сталь 40 (σ _m = 450 МПа).

7 Опишіть технологію виготовлення циліндра 1.

8 Визначіть розтягуюче навантаження, при якому розірветься шпилька по тілу. Механічні властивості матеріалу шпильки наступні:

– границя міцності σ _в = 600 МПа;

– границя текучості σ _m = 360 МПа;

– відносне видовження δ = 16 %.

9 Яким чином здійснюється кріплення гідроциліндра до виконавчого механізму?

10 Виконайте робоче креслення деталі 3 «Шток».

Лабораторне заняття № 3

Вибір конструкційних матеріалів і методів зміцнення

деталей запобіжного пружинного клапана

Мета заняття

1.1 Ознайомитися з особливостями та областю викорис-тання сучасних конструкційних матеріалів.

1.2 Набути практичних навичок в обґрунтованому виборі конструкційних матеріалів для виробів нафтогазового машинобудування.

1.3 Набути практичних навичок у виборі оптимальних способів зміцнення деталей.

2 Об’єкт для проведення заняття і тривалість заняття

2.1 Для проведення заняття використовується натурний зразок запобіжного пружинного клапана СППК4-40.

2.2 Тривалість заняття – 2 години. Під час самостійної роботи студенти працюють індивідуально, оформляють звіт з роботи, готуються до її захисту.

3 Вказівки щодо підготовки до заняття

3.1 При підготовці до заняття необхідно ознайомитись з даними методичними вказівками.

3.2 Використовуючи конспект лекцій, а також рекомен-довані джерела [2, 8, 9, 20], вивчіть теоретичний матеріал, що стосується таких питань, як: аналіз факторів, що впливають на вибір конструкційних матеріалів; номенклатура, класифікація та умови використання сучасних конструкційних матеріалів для нафтогазового обладнання; рекомендації щодо вибору конструкційних матеріалів в залежності від кліматичних умов, агресивності середовища, теплового режиму роботи, харак-теру навантаження; аналіз методів зміцнення деталей нафтогазового обладнання; рекомендації щодо вибору методів зміцнення деталей бурового і нафтогазопромислового облад-нання; правила позначення на кресленнях методів і параметрів зміцнення; вплив економічних факторів на вибір конст-рукційних матеріалів і методів їх зміцнення.

Порядок виконання роботи

4.1 Вивчіть будову і принцип роботи клапана в цілому (рис. 3.1) і його складових частин.

4.2 Напишіть, в яких кліматичних умовах (помірних, тропічних, з низькими температурами) буде експлуатуватися виріб.

4.3 Охарактеризуйте умови роботи найвідповідальніших вузлів і деталей конструкції згідно таких критеріїв:

характер навантаження (статичний, динамічний, змінний, ударний тощо);

наявність корозійного середовища (хімічна, атмосферна, електрохімічна корозія; ерозія; фретингкорозія);

наявність механічного та абразивного спрацювання деталей конструкції;

температурний режим роботи деталей і вузлів конст-рукції;

інші фактори, що впливають на вибір конструкційних матеріалів.

Результати аналізу наведіть у вигляді табл. 3.1.

Таблиця 3.1 – Умови роботи вузлів і деталей клапана

Вузли (деталі) конструкції	Характеристика умов роботи

4.4 Виберіть матеріал для всіх деталей клапана. Критерії вибору – висока експлуатаційна надійність конструкції, можливість використання доступних конструкційних матері-алів, обмеженість номенклатури матеріалів. Результати вибору зведіть в табл. 3.2.

Таблиця 3.2 – Конструкційні матеріали для деталей клапана і методи їх зміцнення

Номер деталі	Назва деталі	Матеріал	Спосіб зміцнення

4.5 Обґрунтуйте, які деталі клапана необхідно зміцнити одним із наведених нижче методів або їх комбінацією:

гартуванням з високим, середнім чи низьким відпуском;

гартуванням з індукційним нагрівом поверхневого шару струмами високої частоти (СВЧ);

нормалізацією;

хіміко-термічною обробкою (цементацією, азотуванням, ціануванням, боруванням, нітроцементацією);

гальванічним і хімічним захистом;

наплавленням зносостійкими матеріалами;

механічним поверхневим зміцненням;

нанесенням покрить.

Результати вибору методів зміцнення занесіть в табл. 3.2.

4.6 Згідно вимог чинних стандартів виконайте робоче креслення однієї деталі (вибір деталі узгодити з викладачем) і наведіть на ньому всю необхідну для виготовлення інформацію:

розміри;

граничні відхилення розмірів;

граничні відхилення геометричної форми і розміщення поверхонь;

шорсткість поверхонь;

спосіб зміцнення, покриття деталі;

показники властивостей матеріалу готової деталі;

технічні вимоги до матеріалу, розмірів і форми деталі.

4.7 Дайте письмову відповідь на запитання індивідуального завдання. Типове індивідуальне завдання наведено в п. 9.

5 Рекомендації щодо вибору конструкційних матеріалів і методів їх зміцнення

Раціональний вибір конструкційних матеріалів є складною багатофакторною задачою, від результатів розв’я-зання якої залежить надійність і довговічність спроектованого виробу. Складність вибору матеріалів обумовлена з однієї сторони різноманітністю умов експлуатації машин та обладнання, а з іншої - наявністю широкої номенклатури конструкційних матеріалів (в даний час налічується понад 700 різних марок сталей, чавунів, кольорових матеріалів). Знайти оптимальне вирішення цієї конструкторської задачі, яке б задовільнило умови міцності, технологічні, експлуатаційні, економічні та інші вимоги, складає певні труднощі, особливо для молодого конструктора.

Розглянемо деякі загальні рекомендації, що стосуються оптимального вибору конструкційних матеріалів і методів їх зміцнення.

1) Перед вибором конструкційних матеріалів необхідно всебічно проаналізувати умови роботи виробу в цілому і кожної деталі зокрема (характер навантаження, можливі причини спрацювання деталей, абразивність середовища, температурні режими та інші специфічні фактори).

2) Обмежувати номенклатуру конструкційних матеріа-лів. Широка номенклатура сталей, чавунів може спричинити ряд організаційних і технічних ускладнень в процесі освоєння виробництва виробів.

3) При виборі сталей для деталей обладнання, а особливо при невисоких вимогах до міцності, необхідно перш за все перевірити можливість використання широко доступних вуглецевих конструкційних сталей звичайної якості (сталей марок Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6) або якісних вуглецевих сталей 08, 10, 30, 35, 40, 45, 50.

4) Для високонавантажених, несучих і відповідальних деталей, а також для деталей, до яких висуваються спеціальні вимоги (висока зносостійкість, корозійна стійкість, достатня ударна в’язкість при низьких температурах, стійкість до крихкого руйнування та інші), використовувати леговані сталі.

5) У випадку використання зварних технологій при виготовленні конструкцій вибирати сталі із високими зварювальними властивостями, а саме: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, сталі 08, 10, 15, 20, 25, 15Х, 20Х, 45Х, 50Х, 30Г, 35Г2, 45Г2, 18ХГТ, 30ХГТ, 12ХН3А, 20ХГСА, 12Х18Н9, 17Х18Н9 та інші.

6) Для сталевого литва, що використовується при виготовленні деталей, вибирати сталі: нелеговані 15Л, 25Л, 30Л, 35Л, 45Л, 50Л, 55Л; леговані 20ГЛ, 30ГСЛ, 30ХНМЛ, 20Х13Л та інші.

7) Дотримуватися системного підходу при виборі конструкційних матеріалів. Враховувати всі механічні і технологічні властивості матеріалів, що можуть вплинути на роботу конструкції, на технологію її виготовлення. Як правило, покращення одних характеристик і властивостей сталей за рахунок зміни їх хімічного складу веде до погіршення інших. Наприклад, міцність вуглецевих, конструкційних сталей 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 зростає із збільшенням вмісту вуглецю, а зварюваність погіршується (дуже висока для сталей 08, 10, 15, 20, 25 і незадовільна для сталей 55 і 60).

8) Використовувати термічні способи зміцнення деталей, що дає можливість підвищити якість їх матеріалів, зокрема міцність, твердість, зносостійкість, покращити технологічні властивості. Наприклад, об’ємне гартування деталей із чавунів і сталей може підвищити їх міцність в 1,3-1,5 разів.

9) Для поверхневого зміцнення деталей (підвищення твердості і зносостійкості поверхневого шару, підвищення втомної міцності) проводити хіміко-термічну обробку: цементацію, азотування, борування, хромування та інші. Ефективні також і механічні способи зміцнення, суть яких полягає в пластичному деформуванні поверхневого шару деталі.

10) При виборі конструкційних матеріалів і способів їх зміцнення обов’язково враховувати практичну доцільність і економічну ефективність зробленого вибору.

6 Оформлення і захист звіту

6.1 Звіт про роботу складається з текстової частини, виконаної згідно розділу 4 та робочого креслення згідно пункту 4.6.

6.2 Текстовий і графічний матеріал повинен бути оформлений згідно вимог існуючих нормативних документів. Неакуратно оформлений звіт до перевірки не допускається.

6.3 Оформлений звіт захищається і оцінюється дифе-ренційно: враховуються аргументація і рівень обґрунтованості вибору конструкційних матеріалів для деталей клапана і методів їх зміцнення, виявлені при захисті звіту знання студента, відповідність оформлення звіту вимогам норма-тивних документів.

Питання для самоконтролю

1 Що Ви розумієте під терміном «абразивність середовища»? Наведіть приклади.

2 Конкретизуйте суть впливу характеру навантаження на вибір конструкційних матеріалів.

3 Поясніть наступне твердження: «При виборі конструктивних матеріалів слід дотримуватись системного підходу».

4 Поясніть суть впливу теплового режиму роботи на вибір конструкційних матеріалів.

5 Як впливає кліматична характеристика регіону на вибір конструкційних матеріалів?

6 Який матеріал треба вибрати для деталей, що підлягають ерозійному та кавітаційному впливу? Відповідь обґрунтуйте.

7 Який вид руйнування характерний для пари сідло-пробка запобіжного пружинного клапана (рис. 3.1)? Які матеріали доцільно вибирати для вказаних деталей?

8 Які Ви знаєте термічні способи зміцнення деталей?

9 Яка різниця між термічними та хіміко-термічними способами зміцнення?

10 Виберіть матеріал і спосіб зміцнення для пружини 7 клапана (рис. 3.1). Опишіть технологію її виготовлення.

8 Довідкова інформація

Рисунок 3.1 – Клапан запобіжний пружинний СППК4-40:

1 - фіксатор; 2 - сідло; 3 - пробка; 4 - корпус; 5 - кришка;

6 - кожух пружини; 7 - пружина; 8 - шток; 9 - контргайка;

10 - регулювальний гвинт; 11 - кожух

Таблиця 3.3 – Технічна характеристика пружинного

запобіжного клапану СППК4 – 40

Параметри	Значення
Діаметр умовного проходу, мм
Робочий тиск середовища, МПа
Границі тиску регулювання, МПа	0,8 – 4
Температура робочого середовища, °С, не більше
Тиск гідравлічного випробовування на міцність і щільність корпуса і кришки, МПа
Робочий тиск фланців під’єднання запобіжного клапана за ГОСТ 12819 –80:
вхідного
вихідного	1,6
Допустимі пропуски через закритий робочий орган, см³/хв., не більше:
при випробуванні водою	0,6
при випробуванні повітрям
Протитиск клапана на виході, МПа, не більше	0,4
Габарити, мм	160×210×600
Маса, кг

9 Індивідуальне завдання

1 Яке призначення деталі 2 запобіжного пружинного клапана (рис. 3.1)? З якого матеріалу доцільно її виготовити?

2 Поясніть принцип роботи запірного вузла клапана. Яким чином впливає вибір конструкційних матеріалів на його роботу?

3 Яким чином регулюється тиск спрацювання запобіж-них клапанів?

4 Які вимоги до поверхні спряження сідла 2 та пробки 3 запобіжного пружинного клапана?

5 Яким чином, на Ваш погляд, доцільно зміцнити сідло 2 та пружину 7 запобіжного пружинного клапана?

6 Визначте крок пружини 7. Опишіть технологію її виготовлення.

7 Яке призначення деталі 9? З якого матеріалу доцільно її виготовити?

Лабораторна робота № 4

Визначення рівня технологічності виробу

Мета заняття

Набути практичних навиків оцінювання технічних рішень, що підвищують технологічність конструкції виробу та його складових частин.

2 Об’єкт для проведення заняття і тривалість заняття

2.1 Для проведення заняття використовується вертлю-жок, яким комплектується система пневмокерування бурової установки, шиннопневматична муфта.

2.2 Тривалість заняття – 2 години.

3 Вказівки щодо підготовки до заняття

3.1 При підготовці до заняття необхідно ознайомитися з методичними вказівками.

3.2 Використовуючи [7, 8], необхідно вивчити теоретич-ний матеріал, що стосується таких питань, як: загальні понят-тя технологічності конструкції; показники технологічності конструкції і методи їх визначення; шляхи підвищення технологічності конструкції на етапах розроблення технічної документації, освоєння виробництва та експлуатації виробу.

4 Короткі теоретичні відомості

Технологічність конструкції виробу – це сукупність властивостей конструкції виробу, які проявляються в можливості оптимізувати витрати в процесі проектування, виготовлення, експлуатації та ремонту виробу при заданих рівнях якості, обсязі випуску і умовах виконання робіт. Технологічність конструкції є одним з основних показників якості виробу.

В залежності від стадії життєвого циклу технологічність конструкції виробу класифікується на виробничу, експлу-атаційну та ремонтну.

Виробнича технологічність конструкції виробу прояв-ляється в зменшенні витрат, засобів і часу на конструкторську та технологічну підготовку виробництва, на виготовлення, контроль та випробування виробу. Експлуатаційна техно-логічність конструкції виробу проявляється в зменшенні витрат, часу та технічних засобів на технічне обслуговування і поточний ремонт виробу; ремонтна технологічність конст-рукції виробу – в зменшенні витрат при всіх видах ремонту, крім поточного.

Вимоги до технологічності конструкції виробу залежать, в основному, від виду виробу, обсягу випуску і типу виробництва. Головним чинником, який формує вимоги до технологічності конструкції виробу є вид виробу. Обсяг випуску і тип виробництва визначають ступінь технологічного оснащення, механізації та автоматизації технологічних процесів і спеціалізації всього виробництва.

Технологічність конструкції виробу – поняття відносне. Для одного і того ж виробу технологічність конструкції може бути різною в залежності від типу виробництва (одиничне, дрібносерійне, серійне, масове, автоматизоване).

Існуюча практика проектування продукції машинобудування передбачає обов’язкове відпрацювання конструкції на технологічність. Ця робота проводиться з метою “приземлення” конструкції виробу, підвищення його якості з мінімальними витратами часу і засобів. Суть задачі відпрацювання конструкції виробу на технологічність – надати виробу таких властивостей, які забезпечують необхідну його якість при оптимальних затратах праці, ресурсів, матеріалів і часу на технологічну підготовку виробництва, виготовлення, технічне обслуговування і ремонт в конкретних умовах виробництва та експлуатації.

Таким чином, технологічність конструкції є основою використання конструкторсько-технологічних резервів для найбільш повного вирішення задач підвищення техніко-економічних показників якості виробу і його виготовлення. Відповідальною особою за забезпечення технологічності виробу є розробник продукції.

Важливим етапом відпрацювання конструкції на технологічність загалом є відпрацювання на технологічність складальних одиниць. Останнє дає можливість підвищити продуктивність праці і якість виробу при одночасному зменшенні витрат часу і коштів на розроблення, технологічну підготовку виробництва, монтаж, експлуатацію і ремонт виробу.

Конструкція складальної одиниці повинна бути такою, щоб процеси виготовлення, експлуатації та ремонту були високопродуктивними та економічно вигідними при заданих умовах виробництва.

Конструкція складальної одиниці відпрацьовується на технологічність комплексно: враховується взаємозв’язок виробничої та експлуатаційної технологічності.

Далі наведені загальні вимоги до технологічності конструкції складальної одиниці, яких слід дотримуватися при опрацюванні конструкції виробу на технологічність.

Загальні вимоги до технологічності конструкції складальних одиниць.

1) Конструкція виробу повинна містити раціональну кількість складових частин. При цьому бажано враховувати вимоги принципу агрегатного проектування, а саме: створення конструкції шляхом використання уніфікованих агрегатів та вузлів (редукторів, насосів, муфт та ін.).

2) Конструкція виробу повинна забезпечувати можливість використання стандартних та уніфікованих складових частин.

3) Складання виробу в процесі виготовлення та його ремонту не повинно передбачати виконання складних технологічних операцій і оснащення.

4) При масі складових частин виробу 16 кг і більше в їх конструкції повинні бути передбачені конструктивні елементи для зручності захоплення вантажопідйомними засобами в процесі складання-розбирання, транспортування.

5) Конструкція виробу повинна передбачати базову складову частину, яка є основною для розміщення решти складових частин.

6) Вид і конструкція з’єднуваних між собою складових частин виробу, вузлів повинні відповідати вимогам механізації процесу складально-розбиральних робіт.

7) Конструкція виробу повинна містити мінімальну кількість поверхонь і місць з’єднань окремих складових частин.

8) Кінцеве складання виробу повинно здійснюватися без проміжного розбирання і повторного складання складових частин.

9) Конструкція виробу повинна забезпечувати зручний доступ до місць, що вимагають контролювання, регулювання та проведення інших регламентних робіт, передбачених правилами технічного обслуговування, перевірки технічного стану та ремонту виробу.

10) З’єднання складових частин виробу не повинно вимагати складної і необґрунтовано точної обробки спряжених поверхонь.

11) При наявності в складі виробу вузлів і деталей з малим експлуатаційним ресурсом конструкція повинна передбачати зручну і легку їх заміну.

12) Складові частини виробу повинні з’єднуватися між собою без додаткового механічного оброблювання відповідних спряжених поверхонь і конструктивних елементів.

13) В конструкції повинні бути передбачені центрувальні, фіксуючі та компенсаційні пристрої і конструктивні елементи для забезпечення заданої точності відносного розміщення її складових частин.

14) Можливість незалежного і паралельного складання і контролювання складових частин виробу.

15) Оптимальність номенклатури контрольованих параметрів виробу, а також методів і технічних засобів їх контролю.

16) Можливість використання стандартизованих і типових методів виконання і контролю технологічних операцій.

Порядок виконання роботи

5.1 Виконайте рисунок вертлюжка.

5.2 Вивчіть будову, принцип роботи та технічні параметри вертлюжка і його складових частин, використову-ючи натурні зразки, рисунок 4.1, табл. 4.1.

5.3 Ознайомтеся з конструкцією шиннопневматичної муфти та принципом її роботи.

5.4 Використовуючи зображені на рис. 4.2 елементи, складіть схему з’єднання валів.

5.5 Виконайте роботу згідно індивідуального завдання (типове індивідуальне завдання наведено у п. 8).

Таблиця 4.1 – Технічна характеристика вертлюжка

Параметри	Значення
Діаметр отвору в шпинделі, мм
Робочий тиск стиснутого повітря, МПа	0,8÷0,9
Діаметр штуцера для під’єднання гумового рукава, що підводить стиснуте повітря, мм
Найбільша швидкість обертання шпинделя, хв^-1

Рисунок 4.1 – Вертлюжок

1 – кришка; 2 – пружина; 3 – шайба; 4 – прокладка;

5 – ущільнення; 6 – масльонка; 7 – підшипник; 8 – корпус;

9 – шпиндель; 10 – ущільнення; 11 – гвинт; 12 – шайба;

13 – гвинт; 14 – шайба

6 Оформлення і захист звіту

6.1 Звіт про роботу складається з текстової та графічної частин, виконаних згідно розділу 5 даних методичних вказівок.

6.2 Текстовий і графічний матеріал повинен бути оформлений згідно вимог існуючих нормативних документів. Неакуратно оформлений звіт до захисту не допускається.

6.3 Оформлений звіт захищається, а знання студента оцінюються диференційно. Враховуються інженерний рівень виконаної роботи, ступінь аргументації запропонованих рішень, знання і логічність мислення студента, якість оформлення звіту.

Рисунок 4.2 – Складові елементи схеми з’єднання валів

шиннопневматичної муфтою:

1,2 – з’єднувальні вали; 3 – вертлюжок; 4 – повітрепровід;

5 – барабан; 6 – напівмуфта

Питання для самоконтролю

1 Яке призначення вертлюжка? Де він використову-ється?

2 Перелічіть оригінальні та стандартні складальні оди-ниці і деталі вертлюжка.

3 Яку функцію виконує пружина 2 (рис. 4.1)? Вкажіть основні параметри пружини.

4 Які функції ущільнення 5 (рис. 4.1)? Вкажіть його робочу поверхню.

5 Яким чином забезпечується співвісність вертлюжка і вала (рис. 4.1)?

6 Перелічіть деталі вертлюжка, які обертаються в процесі роботи.

7 Яке призначення спряжених з валом канавок, викона-них в корпусі 8 вертлюжка (рис. 4.1)?

8 Укажіть значення тиску повітря в порожнині вертлюжка в режимі:

муфта включена;

муфта виключена.

9 Поясніть, яким способом фіксуються підшипники 7 на шпинделі 9 від осьового зміщення.

10 З якого матеріалу доцільно виготовити ущільнення 5 верлюжка (рис. 4.1)? Відповідь огрунтуйте.

8 Індивідуальне завдання

1 Опишіть призначення вертлюжна.

2 Згрупуйте складові частини вертлюжка на оригінальні та стандартні. Відповідь оформіть згідно таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 – Класифікація складових частин вертлюжка

Вузли та деталі виробу
оригінальні	стандартні
поз.	найменування	поз.	найменування

3 Опишіть порядок розбирання вертлюжка. Відповідь оформіть у вигляді таблиці 4.3.

Таблиця 4.3 – Порядок розбирання вертлюжка

Номер операції	Зміст роботи

4 Ствол 9 вертлюжка встановлений на двох підшип-никах 7. Обґрунтуйте доцільність такої конструкції.

5 Перелічіть деталі вертлюжка, що відносяться до внутрішньоуніфікованих.

6 Визначіть відносну лінійну швидкість в зоні торцевого ущільнення вертлюжка, якщо частота обертання вала – 850 хв^-1.

7 Ущільнення 5 верлюжка (рис. 4.1) відносять до торцевого типу. Поясніть наведене твердження.

8 Яким чином забезпечується точне центрування вала лебідки і ствола вертлюжка?

9 Виконайте ескіз пружини 2 (рис. 4.1) і опишіть її технологію виготовлення.

10 Які види стандартів за сферою дії Ви знаєте?

Лабораторна робота № 5

Проведення технічного контролю виробу

методом контрольного розбирання

Мета заняття

1.1 Ознайомитися з основними принципами, методами і технічними засобами для проведення технічного контролю виробу та його складових частин.

1.2 Набути практичних навиків у здійсненні технічного контролю виробу методом контрольного його розбирання.

2 Об’єкт для проведення заняття і тривалість заняття

2.1 Для виконання роботи, передбаченою програмою заняття, використовується натурний зразок гідропровідного шарнірного коліна (рисунок 5.2).

2.2 Тривалість заняття – 2 години.

3 Вказівки щодо підготовки до заняття

3.1 При підготовці до заняття необхідно ознайомитися з даними методичними вказівками.

3.2 Використовуючи рекомендовані джерела [4, 5, 6, 8, 12], необхідно вивчити теоретичний матеріал, що стосується таких питань, як: мета та етапи проведення технічного контролю – як складової частини технологічного процесу виготовлення і ремонту машин та обладнання; види контролю; методи контролю та технічні засоби для його реалізації; організація контролю на різних етапах життєвого циклу продукції.

4 Короткі теоретичні відомості

Продукція – результат діяльності виробничих підпри-ємств в промисловості, будівництві, сільському господарстві та інших сферах діяльності людини. Продукція може містити послуги, обладнання, перероблювані матеріали, програмне забезпечення чи їх комбінації. Продукція може бути мате-ріальною (обладнання, матеріали) або нематеріальною (інформація, поняття).

В залежності від того, яким чином продукція витрача-ється в процесі її використання вона класифікується на про-дукти і вироби. Продукти на відміну від виробів витрачаються, а процес їх використання називається споживанням. Процес використання виробів називається експлуатацією.

Важливою об’єктивною особливістю продукції є її властивість, яка може виявлятися під час створення продукції, її експлуатації чи споживання. Властивість продукції може характеризуватися як якісними показникам, так і кількісними. Вона може бути проста, наприклад, колір виробу і складна, наприклад, надійність виробу. Сукупність властивостей продукції, які визначають ступінь її придатності для використання за призначенням характеризують якість продук-ції. Іншими словами, згідно з ДСТУ 2925-94, якість продукції – сукупність характеристик продукції (процесу, послуги), які стосуються її здатності задовольняти встановлені і перед-бачені потреби.

Якість – одна з найважливіших категорій, що має місце в житті людини взагалі і машинобудуванні зокрема. Вона охоплює не тільки споживчі властивості продукції, а і технологічні, конструкторські та інші.

Проблема забезпечення високого рівня якості продукції є актуальною для всієї економіки взагалі і для окремих галу-зей зокрема. Вона є важливою складовою частиною держав-ної технічної політики, одним із основних завдань якої в сфері якості є управління якістю.

Управління якістю – це встановлення, забезпечення і підтримання необхідного рівня якості продукції при її розробленні, виготовленні та експлуатації. Управління якістю здійснюється шляхом систематичного контролю якості і спрямованої дії на умови і фактори, що впливають на якість продукції на всіх етапах її життєвого циклу, а також на всіх рівнях управління виробництвом.

Контроль якості продукції є складною організаційно-технічною системою, основними елементами якої є об’єкт контролю, технічні засоби і методи контролю та нормативно-технічна документація з контролю. Основним видом контролю якості є технічний контроль, який є важливою складовою частиною технологічного процесу виготовлення та ремонту виробів.

Технічний контроль – це перевірка відповідності продукції або процесу, від якого залежить якість продукції, установленим технічним вимогам. В залежності від життєвого циклу продукції технічний контроль проводиться як на стадії проектування, так і в процесі виготовлення та експлуатації продукції. Основні види технічного контролю в процесі виготовлення продукції та їх класифікація показані на рис. 5.1.

Далі наведено деякі визначення видів контролю згідно ДСТУ 3021-95.

Виробничий контроль. Контроль, що здійснюється на стадії виробництва.

Вхідний контроль. Контроль продукції постачальника, що надійшла до споживача чи замовника і призначена для використання під час виготовлення, ремонту та експлуатації продукції.

Суцільний контроль. Контроль кожної одиниці продукції в партії.

Суцільний контроль з розбракуванням. Суцільний контроль певної кількості матеріалу чи одиниць продукції з заміною всіх виявленх дефектних одиниць чи частин на придатні.

Раптовий контроль. Контроль, що проводиться зненацька у випадкові моменти часу.

Інспекційний контроль. Контроль, що здійснюється уповноваженими особами з метою перевірки ефективності контролю, що проводився раніше.

Допусковий контроль. Контроль, що встановлює факт знаходження дійсного значення параметра відносно його гранично допустимих значень без вимірювання дійсного значення параметру.

Реєстраційний контроль. Контроль, що проводиться реєстрацією значень контрольованих параметрів продукції чи процесів.

Органолептичний контроль. Контроль, за якого первинна інформація сприймається органами чуття.

Важливою особливістю виробів є їх придатність до здійснення контролю, тобто властивість конструкції виробів забезпечувати зручність, надійність і точність контролю при виготовленні, випробуванні, технічному обслуговуванні та ремонті.

Якість технічного контролю в значній мірі залежить від методу контролю і кваліфікації виконавців контролю. Метод контролю – це правила використання конкретних принципів і технічних засобів для здійснення контролю. В залежності від особливостей продукції, організаційно-технологічних умов виробництва технічний контроль може здійснюватися: робітниками і операторами (самоконтроль); інженерно-технічними працівниками цеху чи дільниці, працівниками технічного контролю підприємства-виробника; відповідними галузевими та державними органами.

Одним із методів технічного контролю виробів є їх випробування. Випробуванням називають експериментальне визначення кількісних і якісних характеристик властивостей виробу. Випробування дає можливість об’єктивно оцінити технічний рівень і якість продукції на всіх стадіях її життєвого циклу – починаючи з розроблення і поставлення продукції на виробництво і закінчуючи експлуатацією.

Система технічного контролю – складна проблема, яка містить багаторівневу ієрархічну структуру по вертикалі і розгалужену структуру по горизонталі. Технічний контроль – це сукупність засобів контролю і виконавців, які взаємодіють з об’єктом контролю за правилами, установленими відповід-ними документами (стандартами на технічні умови, технічними умовами, стандартами підприємства та ін.). Вказаними документами, як правило, регламентують вид контролю продукції, засоби контролю та плани контролю.

Засоби контролю – це технічні пристрої для проведення контролю. В залежності від виробу, який контролюється, використовують різноманітні засоби контролю, які класи-фікуються: за способом отримання інформації, за конст-руктивними ознаками, за точністю контролю та іншими ознаками. Характер конструкції засобів контролю в значній мірі визначається видом параметру, що контролюється: лінійно-кутовий, ваговий, тепловий, механічний, електричний та ін. Засоби контролю можуть бути неавтоматизовані та автоматизовані, переносні та стаціонарні, універсальні та спеціальні тощо.

Плани контролю – це сукупність даних про вид контролю, обсяг партії продукції, що контролюється, про контрольні нормативи і критерії контролю. Плани контролю включають в стандарти на правила приймання продукції, методи контролю і документацію на технологію контрольних операцій.

Функціонування системи технічного контролю зводиться до двох основних етапів:

1) отримання інформації про фактичний стан виробу, про ознаки і показники виробу та його складових частин;

2) співставлення отриманої інформації з установленими вимогами, нормами, критеріями, тобто виявлення відповід-ності чи невідповідності фактичних даних до очікуваних (установлених).

Порядок роботи

5.1 Виконайте рисунок шарнірного коліна, складіть до нього експлікацію.

5.2 Ознайомтеся з конструкцією і принципом роботи шарнірного коліна.

5.3 Опишіть призначення шарнірного коліна, область його використання; наведіть його умовне позначення і технічні характеристики.

5.4 Охарактеризуйте умови роботи виробу та його складових частин (характер навантаження, агресивність середовища, температурний режим та інші фактори, що впливають на працездатність виробу).

5.5 Складіть перелік можливих несправностей виробу, причин несправностей та способів їх усунення (згідно наведеної нижче таблиці 5.1).

Таблиця 5.1 – Основні несправності та способи їх усунення

Несправність	Причини	Способи усунення

5.6 Опишіть порядок розбирання виробу згідно представленої в таблиці 5.2 форми.

Таблиця 5.2 – Порядок розбирання виробу

Номер операції	Зміст роботи

5.7 Перелічіть, які на Вашу думку параметри та властивості виробу необхідно проконтролювати перед його розбиранням. В залежності від виду та призначення виробу до вказаних характеристик та властивостей слід віднести, наприклад: комплектність виробу, плавність та легкість переміщення рухомих вузлів, стан поверхонь та якість покриття, наявність та якість маркування, габаритні та приєднувальні розміри, маса та інші. Результати технічного контролю представити у вигляді таблиці 5.3.

5.10 Виконайте ескіз однієї з деталей шарнірного коліна (вибір деталі узгодьте з викладачем). Вкажіть, які параметри і властивості деталі в цілому та її окремих поверхонь і конструктивних елементів (різьбові і шліцьові поверхні, канавки під ущільнення, шпонки, направляючі тощо) слід проконтролювати. В залежності від виду та призначення виробу до вказаних параметрів і властивостей слід віднести, наприклад: шорсткість, твердість поверхні, точність лінійних та кутових розмірів, відповідність спряжених розмірів, якість покриття і стан поверхонь тощо. Результати технічного контролю оформіть у вигляді таблиці 5.4.

6 Оформлення і захист звіту

6.1 Звіт повинен містити інформацію про виконану роботу згідно розділу 5.

6.2 Матеріал повинен бути оформлений згідно вимог діючих нормативних документів. Неакуратно оформлений звіт до захисту не допускається.

6.3 Оформлений звіт захищається і оцінюється диференційно: враховуються аргументація та інженерний рівень прийнятих рішень щодо вибору контрольованих параметрів виробів і технічних засобів контролю, а також отриманих результатів; відповідність оформлення матеріалу вимогам нормативних документів; знання і логічність мислення студента.

Питання для самоконтролю

1 Як визначити крок різьби?

2 Наведіть можливу область застосування шарнірних колін високого тиску.

3 Опишіть технологію виготовлення з’єднувальних елементів шарнірного коліна.

4 Опишіть технологію складання шарніру.

5 Сформулюйте та обґрунтуйте вимоги до кулькових доріжок.

6 Обґрунтуйте необхідність лисок на ніпелі.

7 Яким чином забезпечується ущільнення шарнірного з’єднання?

8 Ким здійснюється технічний контроль продукції на стадії виготовлення?

9 Які конструкторські документи служать нормативною базою для проведення технічного контролю виробу?

Таблиця 5.3 – Схема технічного контролю шарнірного коліна до контрольного розбирання

Таблиця 5.4 – Схема технічного контролю ___________ після контрольного розбирання виробу

(деталі)

8 Довідкова інформація

Таблиця 5.6 – Основні технічні показники шарнірного коліна

Параметри	Значення
Умовний діаметр прохідного отвору, мм
Умовний тиск, МПа
Маса, кг	2,5

а)

б)

Рисунок 5.2 – Шарнірне коліно:

а) зовнішній вигляд; б) у розібраному стані

Лабораторна робота № 6

Визначення зусилля запресування-розпресування з’єднання з гарантованим натягом

Мета заняття

Набути практичних навичок проектування, розрахунку