Хатуулаг

 Хатуулаг нь механикийн эсэргүүцэл бөгөөд энэ нь ямар нэгэн биет рүү бодис механик үйлчлэлээр нэвтлэн орохыг, эсэргүүцэхийг хэлдэг. Хатуулагийг хооронд нь ямар нөлөөллөөс хамаарч байгаагаар нь ялгана. Тиймээс хатуулаг нь зөвхөн хатуу биетийг эсэргүүцэх биш харин зөөлөн болон адилхан хатуулгийг эсэргүүцэхийг ч мөн хэлнэ. Хатуулагийн тодорхойлолт нь бат бөхийн тодорхойлолтоос ялгарах ялгаа нь түүний хэлбэржих болон тасралтын эсрэг тухайн материалын эсэргүүцэх чадварын илэрхийлэл юм.

Хатуулаг нь нөгөө талаар материалын элэгдэх харьцааны хэмжээс болно. Нүдний шилийг хатуу материалаар хийвэл зурагдах нь бага, эсвэл арааны шүднүүдийг хатууруулж өгвөл элэгдэл нь бага байх гэх мэт. 

Хатуулаг ба бат бөх

Хэдийгээр бат бөх нь хатуулгийг шалгах хэмжилтийн техникийг хэрэглэн хэр хэмжээгээр ором гаргаж байгаагаар нь шалгах боловч материалын хатуулаг, материалын бат бэхтэй нэг их холбоотой бус ойлголтууд юм.

Тодорхой тохиолдолд материалын хатуулгийг материалын бат бөхөд шилжүүлэн тооцох хамаарал байдаг. Ингэж шилжүүлэн тооцоx нь үнэтэй сунгалтын шалгалтыг, харьцангуй хямд төсөр хатуулаг шалгах аргаар солих боломжтой. Туршилтаар Бринеллийн хатуулаг эсвэл Виккерсийн хатуулгийг гангийн сунгалтын бат бөхөд шилжүүлэн тооцох нь нэлээд хэрэгтэй болох нь тогтоогдсон. Ингэснээр жишээ нь металл хийцэд буруу сонгон ашигласан материалыг төвөггүй олох боломжтой.

Эд хэсгийн зохион бүтээхдээ материалын хатуулаг болон уян шинж чанарыг тэнцвэртэйгээр тооцон сонгох хэрэгтэй. Хэтэрхий хатуулаг өндөртэй материал бутрамтгай байна. Хэрвээ хэт хатуулаг бутрамтгай материал сонговол өндөр ачаалалд амархан бутрах аюултай бол харин уян материал өндөр ачааллыг ямар нэг гэмтэлгүйгээр эсвэл маш бага эвдрэлтэйгээр тэсэн үлдэнэ. Гэвч уян материал нь элэгдэл өндөртэй муу талтай. Тиймээс өндөр ачаалалд ашиглах ган болон болдын гол хэсгийг уян материалаар хийн гадна талаар нь хатуулаг өндөртэй материалаар давхарлан бүрж өгдөг. Энэ нь хоёр сайн талтай. Нэгдүгээрт элэгдэл тэсвэрлэх чадвар нэмэгдэхээс гадна цууралт бага байна. Хоёрдугаарт үндсэн ачааллыг дотор талын уян материал өөртөө авах юм.

Хатуулагийг шалгах ба түүний хэмжилтийн хуваарь

Материал судлалд ялангуяа металлуудад хатуулгийг дардасаар хэмжих аргыг ихээхэн хэрэглэдэг. Үүний тулд тодорхой стандартаар стандартчилагдсан шалгах биетийг тогтоосон нөхцөлд шалгаж байгаа биетийг даран дардас гаргах. Ингээд гадаргуу дээр гарч үлдсэн дардас буюу ормын гүнийг хэмжинэ. Ерөнхийд энэхүү хатуулаг хэмжих аргыг дотор нь статикийн болон динамикийн гэж хуваадаг. Динамикийн шалгах аргад ачаалал нь шалгаж буй биетэд огцом цохин цохилтын ором гаргадаг бол статикийн аргад ачааллыг жигдхэн эсвэл аажмаар нэмэн шалгадаг юм.

Мартенсын хатуулаг (универсал хатуулаг)

Универсал хатуулаг хэмээх нэрийг андуурч ойлгодог ба үнэндээ бодит байдалд аж үйлдвэрт болон лабораторийн аль алинд маш цөөн хэрэглэдэг арга юм.

Мартенсын хатуулгийг шалгах аргыг германы физикч Мартенсын Адолфын нэрээр нэрлэжээ. Энэ арга нь DIN EN ISO 14577 стандартаар стандартчилагдсан. Энэ аргаар хэмжилт хийхдээ ачаалах- болон ачааллаас чөлөөлөх явцад түүнд үйлчилж байгаа хүчний хэмжээ болон нэвтлэн орох гүнийг зэрэгцэн байнга хэмжинэ. Мартенсын хатуулаг (HM) нь хамгийн дээд хүчийг түүнд хамаарах гадаргуугийн талбайд харьцуулсан харьцаа бөгөөд үүний нэгж нь ньютоныг харьцуулах нь миллиметрийн квадрат байна.

Роквеллийн хатуулаг (HR)

Роквеллийн хатуулаг шалгах зарчим

Америкийн инженер Станлеи Роквеллийн 1920 онд хөгжүүлэн бий болгосон нэлээд хэдэн хатуулаг шалгах аргууд байдаг. Эдгээр тусгай аргууд нь нэгдсэн HR гэсэн тэмдэглэгээтэй байх ба араас нь залгаад түүний таних тэмдэг орно: жишээ нь Роквеллийн тэмдэглэгээнүүд болох HRA, HRB, HRC эсвэл HR15N нэрлэж болох бөгөөд үүнээс гадна 0,2 мм зузаан хүртэлх хэмжээ бүхий нимгэн төмөрт HR15T болон цаашлаад HR30T хүртэл байна.

Материалын Роквеллийн хатуулаг нь шалгах биетийг өмнөх- болон шалгах хүчний дарж орох гүний хэмжээгээр тодорхойлдог. Тогтоосон шалгах хүчээр шалгаж байгаа биетийн гадаргуу дээр урьдчилан ачаална. Энд үүссэн оромны гүн нь тухайн шалгалтын харьцуулах хавтгай юм. Дараа нь хамгийн багадаа хоёр секунд хамгийн ихдээ зургаан секундын турш үндсэн шалгах хүчээр дарагч биетийг даран дардас гаргана. Төгсгөлд нь үндсэн хүчийг буцаах ба харин анхны урьдчилсан хүчийг хэвээр нь үлдээнэ. Урьдчилсан хүч болон үндсэн хүчээр үйлчилсний дараах үүссэн оромны зөрүү нь тухайн материалын Роквеллийн хатуулгийн хэмжээс юм. Роквеллийн хэмжилтийн үр дүнг оромны гүнээс хамаарсан томьёогоор тооцож олно. Шалгах биетийн дарж гаргасан оромны гүнг хэмжигч багаж буюу хэмжилтийн цагаар тогтоох ба энэ нь шалгагчийн үзүүрт холбогдсон байдаг.

C-скала аргаар (нэгж нь HRC) хэмжилт хийхэд 120° оройн өнцөг бүхий алмазан конусан шалгагч биет байх ба түүний үзүүрийг 0,2 мм радиусаар бөөрөнхийлсөн байна. Энэ шалгалтан арга нь маш хатуу материалын хатуулаг тогтооход хэрэглэнэ. Мөн дараагийн нэг арга нь B-скала (HRB, HRF, HRG) бөгөөд энд хэрэглэx шалгагч биет нь 1,5875 мм хэмжээтэй бөөрөнхий ган эсвэл 3,175 мм бөөрөнхий ган (HRE, HRH, HRK) хэрэглэнэ.

Роквеллийн хатуулаг шалгах арга нь маш хурдан хийх боломжтой боловч шалгах биетийг шалгалт хийх багаж маш нарийн байршуулан тогтоох шаардлага өндөртэй юм. Мөн түүнчлэн уян материалыг шалгахад тохиромжгүй жишээ нь хөндий хоолойнууд.

Бринеллийн хатуулаг

Бринеллийн хатуулаг шалгах арга

Шведийн инженер Иохан Аугуст Бринелл нь 1900 онд өөрийн нээж хөгжүүлсэн хатуулаг шалгах аргаа Парисын дэлхийн үзэсгэлэн худалдаанд анх танилцуулжээ. Энэ арга нь зөөлөн болон дундаж хатуулаг бүхий материал буюу хөнгөнцагааны хайлш, чанаржуулаагүй ган, ширэм, мод зэргийн хатуулгийг шалгахад зориулагдсан байна.

Шалгах материал нь халааж шаxсан ган бөмбөлөг ба түүний диаметр нь 1,0; 2,5; 5,0; 10,0 мм хэмжээтэй байна. Бринеллийн хатуулгийг дараах томьёогоор бодож олно: 

Хэрэв дарж гаргасан ором тэгш бус хэмтэй байх тохиолдолд тус оромны диаметрийн дундаж олж дээрх томьёонд хэрэглэнэ. Дундажийг олохдоо:

d₁ = гарсан оромны хамгийн бага диаметр

d₂ = гарсан оромны хамгийн том диаметр

0,102 гарсан оромны хамгийн том диаметр килопондод шилжүүлэгч коэффициент (9,81-ийн урвуу утга)

Дээрх томьёонд хүч нь ньютоноор болон диаметрийг миллиметрт шилжүүлэн тооцно.

Чанаржуулаагүй эсвэл бага зэрэг чанаржуулсан ганд Бринеллийн хатуулаг нь материалын сунгалтын бат бөхөд тодорхой хүлцэл тооцох шаардлага гардаг. Үүнийг Бринеллийн хатуулгийг 3,5-аар үржиж сунгалтын бат бөхийн хэмжээг ойролцоогоор бодож олдог.

Виккерсийн хатуулаг (HV)

Виккерсийн хатуулаг шалгах арга

Бринеллийн хатуулаг шалгах аргатай маш адилхан бөгөөд 1925 онд Смит болон Зандланд нарын хөгжүүлсэн энэ аргад Их Британийн онгоцны үйлдвэрийн нэр "Виккерс" нэрийг өгчээ. Энэ арга нь нимгэн эсвэл гадна хэсэгтээ хатууруулсан дан бодисоос бүрдэх бэлдэц материалыг шалгахад хэрэглэдэг. Роквеллийн аргаас ялгарах онцлог нь 136°-ийн өнцөг бүхий адил талт диамант пирамидыг шалгах биетээр хэрэглэн тогтсон хүчээр бэлдэц рүү даран дардас гаргана. Гарсан дардсыг микроскопын тусламжтайгаар диагонал уртуудыг нь хэмжин хатуулгийг бодож олдог. 

Үүний диаметр нь:

0,102 гэсэн тоо нь ньютоноос килопондод шилжүүлдэг утга юм.

Виккерсийн хатуулагийг гурван хэсэгт хуваана:

1. Виккерс-хатуулаг шалгах арга: F ≥ 49,03 N
2. Виккерс-бага хүчээр хатуулаг шалгах арга: 1,961 N = F < 49,03 N
3. Виккерс-маш бага хүчээр хатуулаг шалгах арга: 0,098 N = F < 1,961 N

Виккерсийн хатуулагийг жишээ нь 610 HV 10 гэж тэмдэглэх ба үүний 610 нь хатуулагийн утга, HV нь шалгасан арга 10 нь шалгасан хүчний (нэгж нь килопонд) хэмжээ юм.

Холбох техник

Хоёр олсны үзүүрийг хооронд нь холбосон
хүчний холбоосын жишээ

Холбох техник нь техникийн дүрслэлийг (машин, тоног төхөөрөмж, аппарат, багаж) нэгж эд хэсгийг хооронд нь холбох арга барилыг тодорхойлдог.

Ихэвчлэн хатуу холболтууд байна. Хоёр хөдөлгөөнтэй хэсгээрээ хязгаарлагдан холбогдож байгаа холбоосыг нугасан холболт (жишээ нь эргэх- эсвэл түлхэх нугас) гэнэ. Энэ холболтууд нь тайлах боломжтой (шурган холболт) эсвэл тайлагдахгүй холболт (гагнаас, тав, наалт) байж болдог. Тайлагдах холболтууд нь холболтын эсрэг үйлдэлээр буцаан салгаж болох бол тайлагдахгүй холболтыг зөвхөн бүрэн эвдэж байж л салгана. Физик нөлөөллийн шинж чанараар нь холболтын зарчмыг хэлбэрт холбоос, хүчний холбоос болон бодисын холбоос гэж ялган хуваадаг. 

Хүчний холбоос

Хүчний холбоос нь хоорондоо холбогдох хавтгайн нормал хүчийг урьдчилсан нөхцөл болгодог. Түүний өөр хоорондын шилжилт нь, нэг нэгэндээ эсрэгээр үйлчлэх үрэлтийн хүчний нөлөө хэмжээнээсээ хэтрээгүй үед хөдөлгөөнгүй буюу гацалтын байдалтай байна. Хүч буюу үрэлтийн хүчний холбоос нь тангенциал чиглэлд үйлчлэх хүчний хэмжээ үрэлтийн хүчний хэмжээнээс хэтрэх үед гадаргуунууд нэг нэгэн дээрээ гулсан үрэлтийн хүчний холбоос үгүй болно. Шаантаг эсвэл шурагны хүчний холбоос нь түүний өөрөө өөртөө тээг чанарыг ашигладаг. Хоорондоо үрэлцэж байгаа гадаргуу нь шаантаг гулсан гарах эсвэл болон шураг эргэхгүй байх нөхцөлийг үүсгэнэ. Хооронд нь үзүүрээр нь холбосон олс, хавчуулах (жишээ нь гарын салаанд ямар нэг зүйлийг хавчих) зэрэг нь мөн хүчний холбоосонд орно.

Хэлбэрт холбоос

Хэлбэрээр холбох гэдэг нь хамгийн багадаа хоёр холбогдох хосын хоорондоо барьцалдах холбоос юм. Өөрөөр хэлбэл хэлбэрт холбоосны холбогдож буй хоёр хэсгийн нэг нь нөгөөгийнхөө замыг хааж байна гэсэн үг. Хэлбэрээр холбогдож байгаа эд хэсэгт заавал гуравдагч эд хэсэг холбогчоор хэрэгтэй байдаг. Жишээлбэл хоёр нимгэн төмрийг хооронд нь холбохын тулд тав, эсвэл шураг болон эрэг хэрэгтэй. Тав нь хоёр талдаа толгойтой учир энд хоёр нимгэн төмрийн хэлбэрт холбоос болж байгаа бол шураг нь мөн толгойтой эсрэг талд нь эрэг (хэрэв хоёр нимгэн төмөр эрээс байхгүй бол) байгаа учир.

Бодисын холбоос

Бодисын холбоос

Бодисын холбоос гэдэгт хоорондоо атом болон молекулын хүчний холбоосоор холбогдож байгаа бүх холбоосыг хэлнэ. Энэ холбоос нь буцаж задрахгүй эсвэл буцааж задлахын тулд бүрэн эвдэрч байж салах холбоос юм. Ийм холбоост: хүйтэн гагнуур, гагнуур, наалт болон вулканжуулалт орно.

Ном зүй

• Johannes Volmer: Getriebetechnik: Leitfaden. 1. Auflage. Vieweg, 1978, ISBN 978-3-528-04096-3, S. 24–27. 
• Prof. Dr.-Ing. H. Gruss: Maschinenelemente – Formschlüssige Verbindungen. Fachbereich 6, Hochschule Anhalt. 

Тоормос

Тоормос (оросоор то́рмоз, мөн тормос болон тормоз гэж бас ярьдаг) нь машины хөдөлгөөнтэй хэсэг эсвэл тээврийн хэрэгслийн хурдыг багасгах буюу хязгаарлах үүрэгтэй машины эд хэсэг юм. Түүний ажиллагааны үндсэн зарчим нь хөдөлгөөний энергийг үрэлтээр дамжуулан дулааны энерги болгон хувиргана. Тоормос нь машины эд хэсэг болох холбогчтой нэг төрөлд хамаарах ба нэг тал нь эргэдэггүй нэгэн төрлийн тусгай холбогч гэж нэрлэж болно. Автомашины тоормосны системийн найдвартай ажиллагааг хангах үүднээс жишээ нь германд автомашин, тээврийн хэрэгсэлд тоормосны хоёр тойрогт систем буюу нэг нэгнээсээ хамааралгүй хоёр тоормосны системтэй байхыг хуулиар заасан байдаг байна.  

Мотоциклийн дисктэй тоормос

Тээврийн хэрэгсэлд ихэвчлэн дискэн тоормос болон хүрдэн тоормосыг ашигладаг. Тоормос нь ихэнхдээ эргэж байгаа эд хэсгийн эргэлтийн хурдыг багасгахад хэрэглэнэ. Гэхдээ түүний угсрагдах байршил нь тохирвол, шугаман хөдөлгөөнийг хурдыг багасгахад ч мөн хэрэглэж болно.

Дотор талдаа агааржуулагч бүхий
автомашины давхар дискэн тоормос

Зарим тохиолдолд түүний зууралтын төрлөөс нь хамааруулан ангилан нэрлэдэг. Жишээлбэл даралтат хийн тоормос, гидравлик тоормос эсвэл утсан татагчтай тоормос гэх мэт байдаг бөгөөд эдгээр нь түүний бүтэх хэлбэрийн талаар тодорхой мэдээлэл өгөхгүй, харин зөвхөн механик эд анги руу хүч дамжуулах төрлийг л илэрхийлж байгаа дутагдалтай талтай юм.  

Хүрдэн (барабан) тоормосны механизм

Тоормосны чадал

Тоормослох чадал нь тоормослох хүч болон тухайн агшны хурднаас хамааралтай ба бүрэн дулаанд шилжинэ.  

үүний

${\displaystyle P_B:}$ Тоормослох чадал ваттаар

${\displaystyle F_B:}$ Тоормосны үрэлтийн биетэд үйлчлэх шүргэлтийн тоормослох хүч ньютоноор

${\displaystyle v:}$ Үрэлтийн биетүүдийн хоорондох хурд ${\displaystyle \frac{\text{метр}}{\text{секунд}}}$

Физик талаас нь харвал тоормослох нь хурдны ялгавраас (${\displaystyle \mathrm{\Delta }v=v_2-v_1}$) шалтгаалан удааширсан физик массын (${\displaystyle m}$) кинетик энергийг (${\displaystyle \mathrm{\Delta }Q}$) дулааны энерги болгон хувиргах процесс юм. Үүнийг тооцохдоо хурд нь квадратаар тооцогдож буйг анхаарах хэрэгтэй.

Ном зүй

• ГОСТ 18667-73. «Автомобили, основные агрегаты и механизмы. Термины и определения». — Москва: ИПК Издательство стандартов, 2005. — 12 с.
• Bhandari, V.B. (2010). Design of machine elements. Tata McGraw-Hill. p. 472. ISBN 9780070681798. Retrieved 9 February 2016.

Машины эд хэсэг

Машины эд хэсэг нь эд анги бөгөөд хоорондоо ижил болон ядаж л хэлбэр нь ойролцоо техникийн дүрслэлийг хэлнэ.[1][2] Хэдийгээр энэ нэр нь машинд хамааралтай мэт боловч тоног төхөөрөмж, аппарат, багаж болон орчин үеийн барилгын техникт мөн хэрэглэдэг. Түүний шинж чанарыг маш сайн судалсан учир ямарваа нэг барилгын техник болон техникийн төхөөрөмжийн дахин давтагдах үүрэгтэй шийдэлд санаа зоволтгүйгээр ашиглах боломжтой.

Нэрийн эд хэсэг гэдэг нь хамгийн жижиг машины эд хэсгүүдийг агуулдаг. Гэсэн ч машины эд хэсэг гэсэн нэршилд өөрөөр хэрэглэх буюу хамгийн жижиг эд ангиудын нэгдэл ба энэхүү нэгдлийн функц тухайн техникийн дүрслэлд тодорхой үүрэг гүйцэтгэн ашиглагдах ёстой. Ингэж үзвэл унадаг дугуйны гинжний боолт, цөн болон гогцоог хооронд нь холбон бүтэн болсоны дараа энэ нь унадаг дугуйны машины эд хэсэг болно.

Хамгийн ихээр хэрэглэгддэг машины эд хэсэг нь техникийн дүрсийн үндсэн ангийг, холбогч эд хэсэг юм. Ийм холбох эд хэсэгт шураг (эрэгтэй хамт) орно.

Стандарт машины эд хэсгүүд болох холбох эд анги болон жийрэг резин зэрэг нь бараг бүх шинж чанараар нь стандартчилсан ба эдийн засгийн талаас нь бодолцон түүнийг хямд материалаар солих боломжтойгоор анхнаас тооцон хийдэг.

Нарийн хийцтэй машины эд хэсэгт жишээ нь гол, дугуй, холхивч болон дамжуулга орно. Эдгээр эд ангийн стандарт нь угсрагдах эд ангийн холбогдох хэсгийн талбайн хэлбэр болон хэмжээгээр хязгаарлагдана. 

Ангилал

• Холбох эд хэсэг
  • Шурган холбоос
  • Таван холбоос
  • Гагнаасан холбоос
  • Хүйтэн гагнууран холбоос
  • Наалтан холбоос
• Хадгалагч эд хэсэг
  • Пүрш
  • Эрчлүүр дугуй
• Чиглүүлэгч эд хэсэг (дамжуулга)
  • Гулсах холхивч болон өнхрөх холхивч
  • Тэнхлэг болон гол
• Шилжүүлэгч эд хэсэг
  • Араат дугуй болон араат дугуйн дамжуулга
  • Үрэлтэт дугуйн дамжуулга
  • Татагч материал бүхий дамжуулга
  • Шурган дамжуулга
  • Сэлгэгч дамжуулга
  • Замт дамжуулга
• Тайван эд хэсэг
  • Холбогч болон залгах холбогч
  • Тоормос
  • Залгуур
• Залгах эд хэсэг
  • Залгах механизм (жишээ нь: малтезерийн чагтан холбогч)
• Удирдлага- болон тохируулгын эд хэсэг
  • Тоормосны тохируулагч (жишээлбэл зугатах хүчний тохируулагч)
  • Зангуут тохируулга (жишээлбэл цагны тээглүүр)
• Бусад эд хэсэг
  • Жийрэг резин
  • Шугам хоолой, агуулах сав болон цоргоны хаалт

Ном зүй

• Herbert Wittel, Christian Spura, Dieter Jannasch: Roloff/Matek Maschinenelemente. 25. Auflage. Springer, Wiesbaden 2021.
• Siegfried Hildebrand: Feinmechanische Bauelemente. 1. Auflage. Hanser, München 1968.
• Werner Krause: Konstruktionselemente der Feinmechanik. 4. Auflage. Hanser, München 2018.
• Gustav Niemann, Hans Winter, Bernd-Robert Höhn: Maschinenelemente 1, Konstruktion und Berechnung von Verbindungen, Lagern, Wellen. 4. Auflage. Springer, München 2005.

Эх сурвалж

1. Horst Haberhauer: Maschinenelemente. 18. Auflage. Springer, 2018., Seite 1: 1.1 Definition der Maschinenelemente
2. Albert Leyer: Maschinenkonstruktionslehre, Birkhäuser, 1963 Heft 1, S. 10: “Was heute erfunden wird, ist in einigen Jahren - sofern es von Bedeutung ist - ein Maschinenelement.”