Общие правила конструирования оборудования

При создании технологического оборудования рекомендуется придерживаться следующих правил.

1. Добиваться максимального повышения полезной отдачи путем увеличения производительности машин и объема выполняемых ими операций.

2. Добиваться всемерного снижения расходов на эксплуатацию машин уменьшением энергопотребления, стоимости обслуживания и ремонта.

3. Максимально увеличивать степень автоматизации машин с целью увеличения производительности, повышения качества продукции и снижения расходов на труд

4. Предупреждать техническое устаревание машин, обеспечивая их длительную применяемость, закладывая в них высокие исходные параметры и предусматривая резервы развития и последовательного совершенствования.

5. Закладывать в машины предпосылки интенсификации их использования в эксплуатации путем повышения универсальности и надежности.

6. Предусматривать возможность создания производных машин с максимальным использованием конструктивных элементов базовой машины.

7. Стремиться к сокращению числа типоразмеров машин, добиваясь удовлетворения потребностей производства минимальным числом моделей путем рационального выбора их параметров и повышения эксплуатационной гибкости.

8. Конструировать машины с расчетом на безремонтную эксплуатацию с полным устранением капитальных ремонтов и с заменой восстановительных ремонтов комплектацией машин сменными узлами.

9. Избегать выполнения трущихся поверхностей непосредственно на корпусах деталей. Для облегчения ремонта поверхности трения выполнять на отдельных, легко заменяемых деталях.

10. Последовательно выдерживать принцип агрегатности. Конструировать узлы в виде независимых агрегатов, которые устанавливаются на машину в собранном виде.

11. Исключать подбор и пригонку деталей при сборке, обеспечивать полную взаимозаменяемость деталей.

12. Исключать операции выверки, регулирования деталей и узлов по месту. Предусматривать в конструкции фиксирующие элементы, которые обеспечивают правильную установку деталей и узлов при сборке.

13. Обеспечивать высокую прочность деталей и машины в целом способами, не требующими увеличения массы (придание деталям рациональных форм с наилучшим использованием материала, применением материалов повышенной прочности, введение устраняющей обработки).

14. Особое внимание уделять повышению циклической прочности деталей; придавать деталям рациональные по сопротивлению усталости формы, вводить упрочняющую обработку. В машины, узлы и механизмы, работающие при циклических и динамических нагрузках, вводить упругие элементы, смягчающие толчки и колебания нагрузки.

15. Придавать конструкциям высокую жесткость способами, не требующими увеличения массы (применение пустотелых и оболочковых конструкций, блокирование деформаций поперечными и диагональными связями, рациональное расположения опор и ребер жесткости).

16. Всемерно увеличивать эксплуатационную надежность машин, добиваясь по возможности полной безотказности их действия.

17. Делать машины простыми в обслуживании; сокращать объем операций обслуживания, устранять периодические регулировки, выполнять механизмы в виде самообслуживающихся агрегатов.

18. Предупреждать возможность перегрузок машины в эксплуатации, вводить автоматические регуляторы, предохранительные и устройства, исключающие возможность эксплуатации машины на опасных режимах.

19. Устранять возможность поломок и аварий в результате неумелого или небрежного обращения с машиной; вводить блокировки, предупреждающие возможность неправильного манипулирования органами управления, максимально автоматизировать уровень управления машиной.

20. Устранять периодическую смазку, обеспечивать непрерывную автоматическую подачу смазочного материала к трущимся соединениям.

21. Избегать открытых механизмов и передач, заключать механизмы в закрытые корпуса, предотвращающие проникновения грязи, пыли и влаги на трущиеся поверхности и позволяющие организовывать непрерывную смазку.

22. Обеспечивать надежную страховку резьбовых соединений от самоотвинчивания, внутренние соединения фиксировать методами позитивного стопорения (шплинты, отгибные шайбы) или краской.

23. Предупреждать коррозию металлических деталей, в особенности у машин, работающих на открытом воздухе или соприкасающихся с химически активными средами, применением стойких лакокрасочных или гальванических покрытий и изготовлением деталей из коррозионно-стойких материалов.

24. Уменьшать массу машин путем увеличения компактности конструкции, применения рациональных силовых и кинематических схем, устранения невыгодных видов нагружения, замены изгиба растяжением-сжатием, а также путем применения легких сплавов и неметаллических материалов.

25. Всемерно упрощать конструкцию машин; избегать сложных многодетальных конструкций.

26. Заменять во всех возможных случаях механизмы с прямолинейным поступательно-возвратным движением более выгодными механизмами с вращательным движением.

27. Ообеспечивать максимальную технологичность деталей, узлов и машины в целом, закладывая в конструкцию предпосылки наиболее производительного изготовления и сборки.

28. Сокращать объем механической обработки, предусматривая изготовления деталей из заготовок с формой, близкой к окончательной форме изделия, заменять механическую обработку более производительными способами обработки без снятия стружки.

29. Осуществлять максимальную унификацию элементов конструкции с целью удешевления машины, сокращения сроков ее изготовления, доводки, а также с целью облегчения эксплуатации и ремонта.

30. Всемерно расширять применение стандартных изделий, соблюдать действующие стандарты.

31. Не применять оригинальных деталей и узлов там, где можно обойтись стандартными, унифицированными, заимствованными узлами и деталями.

32. Экономить дорогостоящие и дефицитные материалы, применяя их полноценные заменители; при необходимости применения дефицитных материалов сводить их расход к минимуму.

32. Стремясь, как общее правило, к снижению стоимости изготовления, не надо ограничивать затраты на изготовление деталей, ключевых для надежности машины, выполнять такие детали из качественных материалов, применять для их изготовления технологические процессы, обеспечивающие наибольшее повышение надежности и срока службы.

33. Придавать машине простые и гладкие внешние формы, облегчающие уход за машиной и ее содержание.

34. Сосредотачивать органы контроля и управления по возможности в одном месте, удобном для обзора и манипулирования.

35. Делать доступными и удобными для осмотра узлы и механизмы, нуждающиеся в периодической проверке.

36. Обеспечивать безопасность обслуживающего персонала, предупреждать возможность несчастных случаев путем максимальной автоматизации рабочих операций, введения блокировок, применения закрытых механизмов и установки защитных ограждений.

37. В машинах-автоматах обеспечивать возможность регулирования и наладки механизмами ручного прокручивания, медленного проворачивания от приводного двигателя (с реверсом, если того требуют условия наладки).

38. В машинах с приводом от электродвигателя учитывать возможность неправильного включения двигателя, обеспечивать возможность реверсной работы машины или вводить предохранительные (обгонные) муфты.

39. Тщательно изучать опыт эксплуатации машины и оперативно вводить в конструкцию исправления дефектов, обнаружившихся в эксплуатации, изучение эксплуатации является лучшим средством совершенствования и доводки машин и эффективным способом повышения квалификации конструктора.

40. Непрерывно совершенствовать конструкцию машин, находящихся в серийном производстве, поддерживая их на уровне возрастающих требований промышленности.

41. Обеспечивать конструктивный задел, подготавливая выпуск новых машин с более высокими показателями на смену устаревшим.

42. Изучать тенденции развития отраслей промышленности, использующих проектируемые машины, вести перспективное проектирование, рассчитанное на удовлетворение дальних запросов потребителей.

43. При проектировании машин, реализующих новые технологические процессы, все новые элементы проверять экспериментально.

44.Шире использовать опыт исполненных конструкций, опыт смежных, а в обоснованных случаях и отдаленных по профилю отраслей машиностроения.

45. Проектируемая машина должна быть экологически чистой, не загрязнять отходами окружающую среду, предусматривать средства очистки и утилизации отходов производства и четко продумать способы утилизации самой машины по окончании ее эксплуатации.

2 Ультразвуковые колебательные системы
технологического назначения

Ультразвук

Общие сведения

Ультразвук (УЗ) представляет собой упругие колебания и волны в диапазоне от 10⁴ до 10⁹ Гц. Распространение мощного УЗ в физической среде (газе, жидкости или твердом теле) вызывает ряд специфических эффектов, которые широко используют в различных областях науки и техники.

Уравнение, которое связывает изменения параметров колебательного движения во времени с его изменением в пространстве, называют волновым уравнением.

, (2.1)

где ξ– смещение упругих колебаний;

t – время;

x – продольная координата.

Решением уравнения является функция

(2.2)

где ξ_m – максимальное смещение частицы от положения равновесия (амплитуда колебаний);

ω=2πf – циклическая частота;

k=2π/λ – волновое число;

λ=C/f – длина волны.

Величина φ=kx – называется фазой волны (волнового процесса).

Геометрическое место точек равной фазы в бегущей волне называют фронтом волны.