От степени ответственности передач

Тема 7. Корпусные детали

Все корпусные детали по назначению можно разделить на следующие группы (рис. 3.4.74):

- станины, рамы;

- основания фундаментные плиты;

- корпусные детали узлов:

- корпуса, коробки, цилиндры;

- стойки, кронштейны и другие неподвижные поддерживающие детали;

- столы, суппорты, ползуны и другие подвижные корпусные детали;

- кожухи и крышки.

Рис. 3.4.74. Корпусные детали:

а – простые станины горизонтальных машин; б – простые станины вериткальных машин; в – портальные станины; г – кольцевые станины корпуса; д – станины поршневых машин, блоки цилиндров; е – несущие системы подъемно-транспортных машин; ж – основания, плиты; з – коробки; и – стойки, кронштейны; к – поперечины, ползуны; л – столы, салазки, суппорты; м – крышки, кожухи

Станины несут на себе основные узлы машин, обеспечивают их правильное взаимное расположение и воспринимают основные силы, действующие в машине.

Плиты поддерживают машины и приводы машин, состоящие из отдельных агрегатов, а также вертикальные машине.

Коробки и другие корпусные детали заключают в себе или поддерживают механизмы машин.

Корпусные детали в значительной степени определяют работоспособность и надежность машин по критериям виброустойчивости, точности работы под нагрузкой, долговечности (при наличии направляющих или других изнашиваемых поверхностей). В стационарных машинах корпусные детали составляют до 70–85 % массы машин. Поэтому мероприятия по экономии материалов наиболее эффективны в отношении снижения массы корпусных деталей.

Критерии работоспособности и надежности корпусных деталей: прочность, жесткость, долговечность.

Прочность является основным критерием для корпусных деталей, подверженных большим нагрузкам, главным образом, ударным и переменным.

Жесткость служит основным критерием работоспособности большинства корпусных деталей. Повышенные упругие перемещения в корпусных деталях обычно приводят к неправильной работе механизмов, понижению точности работы машин, способствуют возникновению колебаний.

Долговечность по износу имеет большое значение для корпусных деталей с направляющими или цилиндрами, выполненными за одно целое, без накладок или гильз. Ресурс остальных корпусных деталей обычно больше срока службы машин по их моральному износу (старению конструкции).

Выбор материала.Выбор материала для изготовления корпусных деталей подчиняется указанным выше основным критериям работоспособности и технологическим требованиям.

Корпусные детали по условию жесткости изготовляют из материалов с высоким модулем упругости, допускающих совершенные формы, т. е. из чугуна и сталей без термической обработки. Термическая обработка крупных деталей затруднена, и она не повышает модуль упругости материала.

Корпусные детали в транспортных машинах, например, картерах двигателей, а также подвижные детали стационарных машин, например, поршни, нагружаемые большими массовыми инерционными силами, часто выполняют из легких сплавов, которые обладают повышенной прочностью, отнесенной к единице массы.

Большинство корпусных деталей отливают из чугуна. Это объясняется возможностями получения сложных геометрических форм, относительно невысокой стоимостью при серийном изготовлении, в котором стоимость моделей раскладывается на значительное количество отливок.

Сварные корпусные детали применяют для уменьшения массы и габаритов, а в индивидуальном и мелкосерийном производстве также для удешевления и ускорения производства.

Сварные детали выполняют: из элементов простых форм – в слабо оснащенном и индивидуальном и мелкосерийном производствах; из гнутых элементов – в достаточно хорошо оснащенном серийном производстве; из штампованных элементов, обеспечивающих совершенные, обтекаемые формы, – в крупносерийном и массовом производствах.

Большие перспективы, главным образом, в тяжелом машиностроении имеют сварно-литые конструкции, так как они значительно упрощают отливки.

Корпусные детали, которые должны иметь минимальную массу, но не подвергаются существенным нагрузкам и не требуют высокой стабильности размеров, успешно изготовляют из пластмасс. К этим деталям относятся корпуса переносных и ручных машин и инструмента, приборов; крышки, кожухи и т. д.

Корпусные детали, работающие на изгиб и кручение, целесообразно выполнять тонкостенными с толщиной стенок, обычно определяемой по технологическим условиям (условиям хорошего заполнения форм жидким металлом). Детали, работающие на кручение, нужно по возможности выполнять с замкнутыми сечениями, а работающие на изгиб – с максимальным отнесением материала от нейтральной оси. При необходимости изготовления окон для использования внутреннего пространства не следует их совмещать по длине; ослабление целесообразно компенсировать отбортовками или жесткими крышками. Необходимая жесткость стенок обеспечивается соответствующим оребрением. Внутренние стенки и ребра охлаждаются медленнее, чем наружные, поэтому их толщины по условию одновременного остывания с наружными рекомендуют выбирать равными 0,8 от толщины наружных. Высота ребер должна быть не больше их пятикратной толщины. Стенки стальных отливок по технологическим условиям выбирают на 20–40 % толще, чем чугунных. Цветные литейные сплавы допускают значительно меньшие толщины стенок, чем чугун. Толстые стенки в отливках применяют при стесненных габаритах деталей. Стенки должны быть по возможности постоянной толщины. Если невозможно выдержать постоянную толщину стенок, необходимо предусматривать плавные переходы, чем чугун. Толстые стенки в отливках применяют при стесненных габаритах деталей. Стенки должны быть по возможности постоянной толщины. Если невозможно выдержать постоянную толщину стенок, необходимо предусматривать плавные переходы. Отливки при остывании должны иметь возможность свободной усадки во избежание значительных остаточных напряжений.

В литых деталях во избежание скопления неметаллических включений и образования газовых раковин следует избегать больших плоских поверхностей, если они по условию формовки должны располагаться горизонтально.

Для облегчения изготовления моделей геометрические формы элементов отливок должны быть таковы, чтобы позволять удобную обработку на станках, т. е. очерчиваться плоскостями, цилиндрическими и коническими поверхностями.

Необходимо особо заботиться о простоте формовки. Следует стремиться к тому, чтобы формовка простых отливок была возможна в одной полуформе или чтобы формовка осуществлялась с одним плоским разъемом. Для облегчения удаления моделей из форм желательно, чтобы боковые стенки имели небольшие конструктивные уклоны, иначе необходимо предусматривать литейные уклоны как на наружных, так и на внутренних поверхностях.

Следует по возможности избегать конструктивных форм деталей, требующих применения стержней и отъемных частей на моделях.

Контрольные вопросы

Общие вопросы проектирования

1. Что называют деталью и сборочной единицей?

2. Назовите основные критерии работоспособности деталей.

3. Перечислите стадии конструирования машин.

4. Что дает автоматизация проектирования?

5. Фрикционные передачи (механизмы)

Какую передачу называют фрикционной?

6. Для чего необходимо прижатие звеньев передачи и какими способами его осуществляют?

7. Для чего в расчет передач вводят запас сцепления?

8. Назовите причины выхода из строя фрикционных передач.