Учет «мелочей» при конструировании

Как уже отмечалось, при конструировании мелочей не бывает. Весь процесс проектирования от зарождения идеи до оформления рабочих чертежей - это постоянный учет так называемых «мелочей»: как подвести и удалить смазочный материал, нужно ли предусматривать на деталях фаску, какой выбрать посадку и т.п.

Безусловно, крупные ошибки, допущенные на ранней стадии конструирования, сказываются на работе решающим образом, но такие ошибки сравнительно редки, поскольку решения принимаются наиболее квалифицированными специалистами. Более характерным является недостаточный или неполный учет «мелочей», ибо в создании машины участвует большое количество людей разной квалификации. На рис. 1.45 показаны схемы смазывания и уплотнения узлов, в которых не в полной мере (схемы I) гарантируется их работоспособность. В схеме I на рис. 1.45, а уплотнение, препятствующее вытеканию жидкого смазочного материала, малоэффективно. Небольшое изменение конструкции (рис. 1.45, а, схема II) намного эффективнее, поскольку смазочный материал возвращается в узел центробежной силой.

Учет «мелочей» при конструировании

В схеме I на рис. 1 45, б уплотнение мало препятствует попаданию избыточного количества смазочного материала к подшипнику, например, шпиндельного узла (так как оно может стекать со стенок), в отличие от схемы II на рис. 1.45, б.

При вращении зубчатых колес, как показано на рис. 1.45, в, лучше устанавливать трубопровод по схеме II. так как в противном случае большая часть смазочного материала отбрасывается вращающимися колесами (схема Г). В ответственных случаях при реверсивной передаче трубопроводы ставят с обеих сторон (штриховые линии).

Более эффективна подача смазочного материала в скоростном подшипнике скольжения через вал (рис. 1.45, г, схема /7); в конструкции по схеме I центробежная сила препятствует попаданию смазочного материала в рабочую зону. При установке уплотняющего кольца по схеме I (рис. 1.45, д) последнее может выпасть или провиснуть, не обеспечив герметизацию, в отличие от схемы II.

На рис. 1.46 показан ряд примеров учета технологичности конструкции. В схеме / (рис. 1.46, а) ширина зубчатых колес принята одинаковой, что не обеспечивает работу всех их поверхностей из-за неточностей монтажа. Более рационально принимать колеса разной ширины (схема II), причем для экономии металла обычно более широким выполняют колесо меньшего диаметра (как и колесо, имеющее большую твердость рабочей поверхности). На рис. 1.46, б (схема I) показан блок зубчатых колес, изготовленный из одной заготовки. Меньшее из этих колес отшлифовать нельзя, поэтому при больших окружных скоростях и высокой твердости рабочих поверхностей колеса выполняют составными

Учет «мелочей» при конструировании

(схема II). Для экономии металла, особенно при изготовлении колес из высоколегированной стали (рис. 1.46, в) или бронзы (рис. 1.46, г), предпочтительны схемы II. В конструкции стакана 1 для его изготовления требуется прокат большого диаметра (рис. 1.46, д), а в схеме II этот недостаток устранен.

Небольшое изменение конструкции значительно снижает отрицательное влияние на работу тепловых деформаций (рис. 1.47). При закреплении шпиндельной бабки 1 токарного станка на станине 3 (через проставку 2) по схеме I (рис. 1.47, а), с явно выраженной асимметрией базовой плоскости 4 от носительно оси шпинделя, смещение шпинделя по горизонтальной оси в 3 раза больше, чем при базировании проставки по схеме II.

В схеме I на рис. 1.47, б возможно возникновение различных тепловых деформаций втулки I и шпинделя 2, что сказывается на величине зазора h гидростатического подшипника. Различие температур втулки и шпинделя сказывается на изменении зазора значительно меньше при выполнении конструкции по схеме II.

В конструкции стола с гидростатическими круговыми направляющими I карусельных станков (рис 1.47, в) в замкнутых объемах 2 и 3 основания и планшайбы (схема I) происходит непрерывный нагрев воздуха с ухудшением работоспособности направляющих. При создании окон 4 и 5 (схема II) исключается образование «воздушных карманов» и происходит циркуляция воздуха. В скоростном шпиндельном узле возможен повышенный нагрев воздуха, находящегося в замкнутом объеме I (выше оси), что приводит к деформации шпиндельного узла и уводу оси (рис. 1.47, г). С этих позиций желательно обеспечить больший объем воздуха (ниже оси) и предусмотреть возможность его циркуляции.

На рис. 1.47, д приведены кривые изменения толщины масляной пленки h в гидростатической опоре планшайбы диаметром 4 м в зависимости от времени работы Т с различной формой направляющих (режим работы п = 55 мин-1, масло И-5А). При применении конусообразной направляющей с конусностью Ah = 40 мкм (кривая 2) изменение толщины масляного слоя во времени сильно уменьшились по сравнению с плоской направляющей по схеме I (кривая 1).

Различные конструкторские решения с учетом «мелочей» показаны на рис. 1.48. В шпиндельном узле не обеспечивается самоустановка гайки I на резьбе при фиксации опор из-за большой длины гайки (рис. 1.48, а). Вследствие этого происходит деформация шпинделя и увеличение биения конца шпинделя. При уменьшении длины резьбы биение шпинделя снизилось примерно в 3 раза. Аналогичные явления могут быть при фиксации опор шариковых винтовых пар и других высокоточных механизмов.

При показанном на схеме I (рис. 1.48, б) подводе масла требуется повышенное давление в гидроцилиндре в момент пуска для увеличения площади воздействия (масло попадает в зазор между торцом плунжера и фланцем). В схеме II на рис. 1.48, б этот недостаток устранен и давление воздействует сразу на большую площадь.

Учет «мелочей» при конструировании

Лучшее базирование зубчатого колеса на оси обеспечивается на схеме II (рис. 1.48, в), поскольку расстояние между подшипниками больше, чем в схеме I. При сопряжении литых деталей по схеме I (рис. 1.48, г) их контуры могут не совпадать, что отрицательно сказывается на внешнем виде. В схеме II несовпадения контуров менее заметны. Замена одной длинной пружины (схема I) на несколько коротких (схема II) с промежуточной втулкой предупреждает потерю устойчивости (рис. 1.48, г).

Учет «мелочей» при конструировании

 

 

 

Смотрите также