Под термином «пластические массы» (пластмассы) принято подразумевать разнообразные промышленные продукты, которые на определенной стадии их изготовления обладают пластичностью, то есть способностью легко принимать любую форму и сохранять эту форму по окончании процесса обработки. Главной составной частью пластмассы, определяющей ее основные свойства, в большинстве случаев является органическое вещество—синтетическая (искусственная) или природная смола.* В настоящее время из пластических масс изготовляют сотни тысяч технических изделий, от мелких кнопок до крупнейших агрегатов: автомобильные шестерни, подшипники мощных прокатных станов, вагонетки, корпуса автомобилей, лодки, ткацкие челноки, точнейшие детали оптических приборов, телефонные аппараты, небьющиеся стекла самолетов, сети неводов, детали химической аппаратуры, превосходящие по стойкости золото и платину. В некоторых пластмассах синтетическая смола является только составной, связующей частью, определяющей основные свойства пластмассы, а остальная часть состоит из наполнителей (древесная мука, шпон, стеклянное волокно, хлопчатобумажная ткань, бумага, асбест и прочее). Наполнители придают изделиям прочность, твердость, теплостойкость и другие специальные свойства. Замена одних наполнителей другими позволяет значительно изменять свойства пластмасс. В то же время есть пластмассы, состоящие только из смолы и небольшого количества красителей. Из пластических масс наиболее высокими диэлектрическими свойствами обладают: политетрафторэтилен (фторо-пласт-4), полистирол, полиэтилены, полиизобутилены, гетинаксы, стеклотекстолиты, волокниты и некоторые другие. Введением различных наполнителей диэлектрические свойства пластмасс можно изменять в очень широких пределах, а если добавлять токопроводящие вещества (графит, сажу, металлический порошок и т. д.), можно получать даже токопроводящие пластмассы. Пластмассы с повышенными электроизоляционными свойствами применяют для деталей электротехнического назначения. К ним относятся хорошо известные юным техникам: гетинакс, текстолит, полиэтилены всех марок. Пластмассы, содержащие в качестве наполнителя асбест, стекловолокно и другие неорганические наполнители, отличаются высокой термостойкостью. Пластмасса с асбестом (асбоволокнит) приобретает фрикционные свойства и применяется для тормозных колодок. Введение графита, кварца и некоторых других материалов придает пластмассам высокую химическую и термическую стойкость; это позволяет использовать их для изготовления деталей химической аппаратуры. Под влиянием тепла и давления пластмассы способны приобретать пластичность, что и используется в технике для придания пластмассам самой разнообразной формы, которая сохраняется в изделиях в нормальных условиях их эксплуатации. В зависимости от поведения связующего вещества под действием тепла и давления пластмассы условно разделяют на термопластичные и реактивные. Термопластичные материалы (термопласты) при нагреве переходят в пластическое состояние, не претерпевая коренных химических изменений. Превращения термопластов обратимы, то есть отпрессованное и охлажденное изделие можно нагреванием вновь размягчить и придать ему давлением прежнюю или иную форму (как лед можно расплавить, а затем воду вновь заморозить). Термореактивные пластмассы под действием тепла и давления подвергаются коренным, необратимым изменениям. Изделия, изготовленные из термореактивных материалов, вновь размягчить и переработать нельзя (так же как из муки с водой получают тесто, которое после выпечки уже в тесто не превратишь). Эти материалы отличаются твердостью, жесткостью и теплостойкостью. Удельный вес большинства пластмасс равен 1,0— 1,5 г/см3. По сравнению с черными металлами пластмассы в среднем легче в 5 раз, легче алюминия в 2 раза, легче свинца в 10 раз. Механическая прочность их колеблется в широких пределах. Теплостойкость — от 70 до 300°С. Теплопроводность пластмасс очень низка. Только у графитоплас-та она примерно равна коэффициенту теплопроводности стали. Коэффициент линейного расширения у пластмасс значительно выше, чем у металлов. Так, у винипласта он в 7 раз выше, чем у стали. Морозостойкость у пластмасс, как правило, хорошая — до минус 60°С и более низких температур. Химическая стойкость по отношению к агрессивным химическим средам у многих пластмасс высокая. Изделия из полиэтилена, винипласта, фторопласта и некоторых других пластических материалов широко приме
няются в химическом машиностроении. Основной способ производства изделий из термореактивных пластмасс — прессование — основан на способности прессматериалов при нагреве и под давлением переходить в пластическое состояние, заполнять полость пресс-формы, а затем отверждаться. Пресспорошок засыпается в горячую прессформу, нагревается и размягчается вследствие плавления связующего вещества и под действием давления пресса начинает течь, заполняя полость (внутреннее пустое пространство) прессформы и оформляясь в изделие. Одновременно в прессовочном материале происходит и процесс перехода смолы из мягкого расплавленного состояния в твердое, которое заканчивается спустя некоторое время после полного смыкания прессформы. Затем пресс-форму раскрывают и извлекают горячее изделие.
качения рассказано в разделе «Детали и передачи вращательного движения». Последний вид трения — трение покоя — проявляется в тех случаях, когда тело неподвижно. Стремясь переместить это тело по поверхности другого, мы и будем преодолевать трение покоя. Сила трения покоя проявляется в местах соприкосновения неподвижных тел с поверхностью, на которой они находятся. Например, между нижней поверхностью тяжелого ящика и поверхностью, на которой он стоит, или линией соприкосновения колеса железнодорожного вагона и рельса. Большая сила трения покоя мешает, например, сдвинуть с места шкаф с книгами, его приходится сначала опустошить и тем силу трения уменьшить, а затем уж двигать. Иногда малая сила трения может создать большие неприятности и даже привести к печальным последствиям. Например, на скользкой дороге ведущие колеса автомобиля проскальзывают (буксуют), и машина становится плохо управляемой, не может преодолеть даже незначительный подъем. Если же на дороге возникнет неожиданное препятствие и водитель резко нажмет на тормоз — колеса перестанут вертеться, но машина сразу не остановится, а будет скользить — пойдет юзом. Поэтому при экстренном торможении машину нередко заносит в кювет, разворачивает поперек дороги, ставит на пути движения других машин, переворачивает набок и даже вверх колесами. Таким образом, малая сила трения для транспорта один из источников дорожных происшествий. Плохое сцепление подошв обуви с дорогой вовремя гололеда опасно и для пешеходов. Поэтому для повышения коэффициента трения дороги и тротуары посыпают песком, на трамваях и локомотивах устанавливают песочницы, из которых песок высыпается на рельсы. Увеличение силы трения важно не только для создания безопасности на улицах. Оно необходимо и для успешной работы станков и машин. При недостаточном трении будут проскальзывать приводные ремни, окажется мало эффективной фрикционная передача, станут ненадежными тормозные устройства. Для повышения коэффициента трения плоскоременной передачи увеличивают натяжение ремня, посыпают его канифолью, устанавливают натяжные устройства; где это возможно, заменяют плоскоременную передачу — клиноременной, для тормозов подбирают материалы с большим коэффициентом трения.
Задание 9. Сконструировать ящик для мусора.
Posted on 2009 under НАУКИ ТЕХНИКУ ПИТАЮТ.. | No Comment9 Янв
Технические условия. 1. Удельный вес мусора 2,5 т/м3. 2. Емкость ящика должна быть больше необходимой на 20% (чтобы мусор не высыпался). 3. Для подъема лебедкой ящик должен иметь крюки. 4. Для передвижения по земле ящик должен иметь управление и колеса на шариковых подшипниках. 5. Дно ящика должно для быстрой выгрузки мусора откидываться на две половины дистанционным устройством. Пример 2. В пионерском лагере надо построить пешеходный мостик (рис. 25) через ров шириной 3 м. Ширина мостика 1 м (чтобы могли одновременно пройти двое). Требуется определить размеры деревянных брусьев, несущих на себе настил мостика, исходя из условий обеспечения прочности. Решение. При проведении расчета необходимо учесть максимальную возможную нагрузку. Считаем, что на мостике могут одновременно столпиться 20 человек взрослых. 
Принимаем допускаемое напряжение для дерева (сосны) — 100 кг/см2. Из условий прочности находим необходимый момент сопротивления по формуле: 
Мостик конструируем из двух брусьев — балок с настилом из досок. Требуемый момент сопротивления каждого бруса-балки 
Используем брусья прямоугольного сечения с отношением сторон 
Округленно принимаем а=80 мм; £=160 мм. Настил делаем из досок толщиной 30 мм, шириной 150— 200 мм. Доски настила расчетом не проверяем, так как и без того ясно, что прочность их будет обеспечена. Задание № 10. Сконструировать для описанного мостика перила по обеим его сторонам. Технические условия. Обеспечить необходимую прочность, считая, что на перила с одной стороны мостика могут облокотиться одновременно до четырех взрослых человек и что за них может схватиться при падении случайно споткнувшийся прохожий (динамическая нагрузка). Выбрать наиболее рациональную форму сечения перил.
В технике все металлические материалы подразделяют на простые металлы — элементы, имеющие небольшое количество примесей, и сложные металлы (сплавы), которые представляют собой сочетание какого-либо простого металла с другими элементами. Из простых металлов в технике применяются только медь и алюминий для линий электропередач. Остальные металлы используются в основном в виде сплавов. В состав сплава вводят элементы, которые придают ему свойства, каких нет у основного металла, но какие должны быть у готового изделия. Например, нож, изготовленный из чистого железа, будет гнуться и тупиться даже при резанье хлеба, потому что железо — металл очень мягкий. Добавка углерода в сплав повысит упругость и твердость железа, а марганец увеличит его сопротивление истиранию. Инструмент из такого сплава будет резать уже не только хлеб, но даже и само железо. То же самое происходит и с цветными металлами: добавлением к мягкой меди или олову цинка получают сплавы прочные, пластичные и твердые; золото упрочняют добавками серебра и т. д. Металлы и сплавы, в свою очередь, разделяют на черные и цветные. К черным относят железо и его сплавы (с углеродом и другими элементами) — стали, чугуны и ферросплавы. Все остальные металлы и их сплавы относятся к цветным металлам. И в технике, и в народном хозяйстве вообще наибольшее распространение получили черные металлы. К сталям относят железоуглеродистые сплавы, содержащие до 2,0% углерода, к чугунам — 2,5-7-4,0% углерода. По своему химическому составу стали разделяют на углеродистые и легированные, в эти последние вводят химические элементы, придающие стали особые свойства. Легированные стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей. Углеродистые стали по назначению бывают конструкционные и инструментальные, при этом конструкционные— обыкновенного качества и качественные. По ГОСТу конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрой от 0 до 7, обозначающей примерное содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь Ст1 содержит примерно 0,1% углерода, сталь Ст2 — около 0,2% и т. д. Чем выше номер стали, тем она тверже и прочнее. Стали с малым содержанием углерода более пластичны и мягки, их легче гнуть в холодном состоянии. Термической обработки низкоуглеродистые стали не воспринимают. Из сталей Ст4 и Ст5 изготавливают болты, оси, рычаги, шестерни (зубчатые колеса), шпонки, ключи и другие детали, из Стб и Ст7 — рессоры, валы, бандажи для колес и т. д. Качественные конструкционные углеродистые стали более однородны по составу и содержат меньше (чем стали обыкновенного качества) вредных примесей. По ГОСТу они маркируются так: стали 0,8, 10, 15, 20 и т. д. до 85, где число обозначает содержание углерода в сотых долях процента. Из конструкционных сталей изготовляют мосты, строительные конструкции, перекрытия зданий, крепежные детали (болты, гайки, шайбы, гвозди и т. п.) и др. Инструментальная углеродистая сталь разделяется на сталь качественную, которая обозначается буквой У и цифрой или числом, показывающим содержание углерода в десятых долях процента: У7, У8 и так до У13, и высококачественную сталь. Высококачественная инструментальная сталь обозначается так же, как качественная, но с добавлением буквы А (У7А — У13А). Из инструментальных углеродистых сталей изготавливают молотки, отвертки, зубила, бородки и другие инструменты и ответственные приспособления. Существенным недостатком всех углеродистых сталей является отсутствие у них нужных coweTaHrfft механических свойств. Например, сталь с большим содержанием углерода прочнее и тверже, но зато она имеет меньшую пластичность и вязкость, а это существенный недостаток. Резцы и сверла из углеродистой стали теряют свои режущие свойства уже при температуре 180°С, прокаливаемость (твердость по сечению после закалки) углеродистых сталей невелика и т.д. По этим причинам углеродистые стали не отвечают высоким требованиям ответственного машиностроения и инструментального производства, и поэтому там применяются стали легированные. Легированной сталью называют такой сплав, в котором, кроме железа и углерода, содержатся другие, специально введенные химические элементы, придающие стали особые свойства: упругость, твердость, износоустойчивость, жаропрочность и т. д. По названию элементов, входящих в состав легированных сталей, они так же и называются: ванадиевые, хромистые, хромомолибденовые и другие стали. Легирующие элементы по ГОСТу обозначаются заглавными буквами русского алфави
та: X — хром; Н — никель; Г— марганец, Ф — ванадий; К — кобальт; Т — титан; Ю — алюминий; Д — медь. Содержание химических элементов в стали указывается цифрами и буквами: первые две цифры перед буквами показывают содержание углерода в сотых долях процента; сами буквы — наличие соответствующего лигирующего элемента; цифры после букв — содержание этого элемента в целых процентах. Если имеется буква, но цифра после нее не стоит, то значит данного элемента содержится в сплаве около одного процента. Например, легированная сталь марки 35Х — это сталь хромистая, содержащая 0,35% углерода и хрома примерно 1 %. Сталь 45Г2 содержит 0,45% углерода и марганца 2%. Сталь ЗОХНЗ — 0,30% углерода, хрома 1% и никеля 3%. Если сталь высококачественная, то к ее обозначению в конце добавляется буква А. Например, высококачественная хро-момарганцевокремнистая сталь, содержащая 0,30% угле рода, хрома —1%, марганца—1% и кремния—1%, будет иметь марку ЗОХГСА. Некоторые стали с особыми свойствами имеют и особую маркировку: Ш — шарикоподшипниковая, Р — быстрорежущая, Ж — хрг/мовая нержавеющая, Я — хромоникелевая нержавеющая, Е —"электротехническая. Легированные конструкционные стали имеют более высокие механические характеристики, чем простая углеродистая сталь, поэтому детали, изготовленные из легированных сталей, могут иметь меньшее сечение, а следовательно, и меньший вес, чем такие же детали, изготовленные из обычной стали. А это значит, что замена деталей из обычных сталей легированными позволяет значительно снизить вес машин, увеличить их надежность и долговечность. Широкое применение черных металлов в народном хозяйстве облегчается тем, что металлургическая промышленность выпускает металл в виде стандартных профилей определенной формы и размеров (рис. 27). Конструируя машину или сооружение, инженер обязан при расчете подбирать и указывать в чертеже только тот профиль, который имеется в стандарте. Это упрощает и ускоряет конструирование, облегчает выполнение чертежей, на которых нет нужды вычерчивать весь сложный профиль со многими размерами, а достаточно указать только название Рис. 27. Профили стали, выпускаемые для народного хозяйства: / — круглый; 2 — квадратный; 3 — полосовой; 4 — угловой; 5 — тавровый; 6 — двутавровый; 7 — корытный (швеллер); 8 — рельсовый; 9 — зетовый. 
профиля и его номер. Например, балка двутавровая № 20; или: швеллер № 12 и т. д.
