Большая Советская энциклопедия (ДЕ) - БСЭ

  Материалы Д. м. в большой степени определяют качество машин и составляют значительную часть их стоимости (например, в автомобилях до 65—70%). Основными материалами для Д. м. являются сталь, чугун и цветные сплавы. Пластические массы применяют как электроизолирующие, антифрикционные и фрикционные, коррозионно-стойкие, теплоизолирующие, высокопрочные (стеклопласты), а также как обладающие хорошими технологическими свойствами. Резины используют как материалы, обладающие высокой упругостью и износостойкостью. Ответственные Д. м. (зубчатые колёса, сильно напряжённые валы и др.) выполняют из закалённой или улучшенной стали. Для Д. м., размеры которых определяются условиями жёсткости, используют материалы, допускающие изготовление деталей совершенных форм, например незакалённую сталь и чугун. Д. м., работающие при высоких температурах, выполняют из жаростойких или жаропрочных сплавов. На поверхности Д. м. действуют наибольшие номинальные напряжения от изгиба и кручения, местные и контактные напряжения, а также происходит износ, поэтому Д. м. подвергают поверхностным упрочнениям: химико-термической, термической, механической, термо-механической обработке.

  Д. м. должны с заданной вероятностью быть работоспособными в течение определённого срока службы при минимально необходимой стоимости их изготовления и эксплуатации. Для этого они должны удовлетворять критериям работоспособности: прочности, жёсткости, износостойкости, теплостойкости и др. Расчёты на прочность Д. м., испытывающих переменные нагрузки, можно вести по номинальным напряжениям, по коэффициентам запаса прочности с учётом концентрации напряжений и масштабного фактора или с учётом переменности режима работы. Наиболее обоснованным можно считать расчёт по заданной вероятности и безотказной работы. Расчёт Д. м. на жёсткость обычно осуществляют из условия удовлетворительной работы сопряжённых деталей (отсутствие повышенных кромочных давлений) и условия работоспособности машины, например получения точных изделий на станке. Для обеспечения износостойкости стремятся создать условия для жидкостного трения, при котором толщина масляного слоя должна превышать сумму высот микронеровностей и др. отклонений от правильной геометрической формы поверхностей. При невозможности создания жидкостного трения давление и скорости ограничивают до установленных практикой или ведут расчёт на износ на основе подобия по эксплуатационным данным для узлов или машин того же назначения. Расчёты Д. м. развиваются в следующих направлениях: расчётная оптимизация конструкций, развитие расчётов на ЭВМ, введение в расчёты фактора времени, введение вероятностных методов, стандартизация расчётов, применение табличных расчётов для Д. м. централизованного изготовления. Основы теории расчёта Д. м. были заложены исследованиями в области теории зацепления (Л. Эйлер, X. И. Гохман), теории трения нитей на барабанах (Л. Эйлер и др.), гидродинамической теории смазки (Н. П. Петров, О. Рейнольдс, Н. Е. Жуковский и др.). Исследования в области Д. м. в СССР проводятся в Институте машиноведения, Научно-исследовательском институте технологии машиностроения, МВТУ им. Баумана и др. Основным периодическим органом, в котором публикуются материалы о расчёте, конструировании, применении Д. м., является «Вестник машиностроения».

  Развитие конструирования Д. м. происходит в следующих направлениях: повышение параметров и разработка Д. м. высоких параметров, использование оптимальных возможностей механических с твёрдыми звеньями, гидравлических, электрических, электронных и др. устройств, проектирование Д. м. на срок до морального старения машины, повышение надёжности, оптимизация форм в связи с новыми возможностями технологии, обеспечение совершенного трения (жидкостного, газового, качения), герметизация сопряжений Д. м., выполнение Д. м., работающих в абразивной среде, из материалов, твёрдость которых выше твёрдости абразива, стандартизация и организация централизованного изготовления.

  Лит.: Детали машин. Атлас конструкций, под ред. Д. Н. Решетова, 3 изд., М., 1968; Детали машин. Справочник, т. 1—3, М., 1968—69.

  Д. Н. Решетов.

Рис. 2. Передачи: а — зубчатая цилиндрическая; б — зубчатая коническая; в — червячная.

Рис. 4. Подшипники: а — шариковый; б — роликовые цилиндрический и конический; в — скольжения.

Рис. 3. Валы и оси: а — вал ступенчатый; б — шпиндель металлорежущего станка; в — вал коленчатый.

Рис. 1. Корпусные детали: а — плита; б — горизонтальная станина; в — стойка; г — портальная станина; д — корпус электродвигателя с крышками; е — корпус редуктора; ж — стол.

Рис. 5. Соединения: а — сварное; б — заклёпочное; в — клеевое; г — резьбовое.

Детального равновесия принцип

Дета'льного равнове'сия при'нцип, общее положение статистической физики, согласно которому любой микроскопический процесс в равновесной системе протекает с той же скоростью, что и обратный ему.

  Когда система, состоящая из большого числа частиц, находится в равновесии, постоянными во времени остаются лишь физические величины, относящиеся к системе в целом (они называются термодинамическими величинами). В то же время составляющие систему отдельные микрочастицы меняют своё состояние: в равновесной системе происходят столкновения частиц (атомов, молекул и др.), могут протекать химические реакции и т.п. Конечно, чтобы равновесие сохранялось, наряду с любым таким микропроцессом должен осуществляться и обратный ему (т. к., действуя лишь в одном направлении, микропроцесс может привести к изменению состояния системы в целом). Д. р. п. утверждает, что скорость любого микропроцесса (число происходящих за 1 сек событий этого микропроцесса) совпадает в состоянии равновесия со скоростью обратного ему процесса. Скорость при этом трактуется статистически — как среднее по большому числу одинаковых микропроцессов.

  В квантовой теории Д. р. п. состоит в равенстве вероятностей прямого и обратного процессов. Этими процессами могут быть квантовые переходы, реакции между элементарными частицами и т.д.

  Связывая характеристики прямого и обратного процессов, Д. р. п. имеет важное прикладное значение. В некоторых случаях наблюдать один из этих процессов значительно легче, чем второй. Иногда один из процессов поддаётся более простому определению. Например, легко измерить вероятность фотоионизации атома (выбивания электрона под действием излучения). Скорость этого процесса, так же как и обратного ему процесса рекомбинации, легко выразить через соответствующие вероятности процессов. Т. о., Д. р. п. позволяет вычислить вероятность рекомбинации.

  Большое применение Д. р. п. находит в физической и химической кинетике (так, именно на Д. р. п. основан действующих масс закон).

  В. П. Павлов.

Детандер

Дета'ндер (от франц. détendre — ослаблять), машина для охлаждения газа путём его расширения с отдачей внешней работы. Д. относится к классу расширительных машин (см. Пневмодвигатель), но применяется главным образом не с целью совершения внешней работы, а для получения холода. Расширение газа в Д. — наиболее эффективный способ его охлаждения. Д. используется в установках для сжижения газов и разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения, в криогенных рефрижераторах, в установках, имитирующих высотные и космические условия, в некоторых системах кондиционирования воздуха и т.д.

  Наиболее распространены поршневые Д. (рис. 1) и турбодетандеры (рис. 2). Поршневые Д. — машины объёмного периодического действия, в которых потенциальная энергия сжатого газа преобразуется во внешнюю работу при расширении отдельных порций газа, перемещающих поршень. Они выполняются вертикальными и горизонтальными, одно- и многорядными. Торможение поршневых Д. осуществляется электрогенератором и реже компрессором. Применяются в основном в установках с холодильными циклами высокого 15—20 Мн/м2 (150—200 кгс/см2) и среднего 2—8 Мн/м2 (20—80 кгс/см2) давлений для объёмных расходов газа при температуре и давлении на входе в машину (физических расходов) 0,2—20 м3/ч. Турбодетандеры — лопаточные машины непрерывного действия, в которых поток проходит через неподвижные направляющие каналы (сопла), преобразующие часть потенциальной энергии газа в кинетическую, и систему вращающихся лопаточных каналов ротора, где энергия потока преобразуется в механическую работу, в результате чего происходит охлаждение газа. Они делятся по направлению движения потока на центростремительные, центробежные и осевые; по степени расширения газа в соплах — на активные и реактивные; по числу ступеней расширения — на одно- и многоступенчатые. Наиболее распространён реактивный одноступенчатый центростремительный Д., разработанный П. Л. Капицей. Торможение турбинных Д. осуществляется электрогенератором, гидротормозом, нагнетателем, насосом. Турбодетандеры применяются главным образом в установках с холодильным циклом низкого давления 0,4—0,8 Мн/м2 (4—8 кгс/см2) для объёмных (физических) расходов газа 40—4000 м3/ч. Созданы турбодетандеры для холодильных циклов низкого, среднего и высокого давлений с объёмными расходами газа 1,5—40 м3/ч. Эти машины характеризуются малыми размерами (диаметр рабочего колеса 10—40 мм) и высокой частотой вращения ротора (100000—500000 об/мин).