АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ЛЕКЦИЯ 11. КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ

(СТАНИНЫ, ПЛИТЫ, КОРОБКИ)

1. Общие сведения. Станины служат опорой и связующим элементом основных узлов машин. Они обеспечивают их правильное взаимное размещение и воспринимают основные усилия, возникающие в машине. Плиты поддерживают целиком машины и приводы машин, либо их агрегаты. Коробки и сходные с ними корпусные детали заключают внутри себя механизмы машин. Все детали указанных трех групп объединяют общим названием – к о р п у с н ы е д е т а л и.

Корпусные детали в значительной степени ответственны за работоспособность машин по критериям виброустойчивости, точности работы под нагрузкой, долговечности. В стационарных машинах они составляют от 75 до 85 % массы машины. Отсюда вытекает, что экономию материала наиболее вероятно получить совершенствованием конструкции корпусных деталей.

Корпусные детали весьма специфичны для каждой группы машин, а потому весьма разнообразны по конструкции. В курсе деталей машин рассматриваются лишь общие вопросы конструирования корпусных деталей.

По назначению все корпусные детали можно условно разделить на следующие группы:

1) станины, рамы, несущие кузова;

2) основания, фундаментные плиты;

3) корпусные детали узлов.

Последние в свою очередь можно разделить на:

a) корпуса, коробки, цилиндры;

b) стойки, кронштейны, подвески и другие неподвижные поддерживающие детали;

c) столы, суппорты, ползуны и другие подвижные корпусные детали;

d) кожухи и крышки.

Корпусные детали различают также по следующим признакам:

a) с двумя габаритными размерами, значительно меньшими, чем третий, – станины длинных станков, поперечины, ползуны;

b) с одним габаритным размером, значительно меньшим, чем два других, – плиты, плоские столы;

c) с габаритными размерами одного порядка – коробки.

Типичные корпусные детали изображены на рис. 1.

Основными критериями работоспособности и надежности корпусных деталей являются прочность,жесткость и долговечность, причем прочность является основным критерием для корпусных деталей, работающих в тяжелых условиях при ударных и переменных нагрузках. Жесткость также весьма существенна для большинства корпусных деталей, поскольку большие упругие деформации нарушают правильную работу механизмов, снижают кинематическую точность и способствуют возникновению колебаний.

Долговечность по износу имеет большое значение для корпусных деталей с направляющими или с цилиндрами, выполненными за одно целое, без накладок и гильз. Ресурс основных корпусных деталей бывает обычно больше срока службы машин по их моральному износу.

Материалы корпусных деталей. Требованиям жесткости лучше всего удовлетворяют материалы с высоким модулем упругости. При этом материал должен допускать изготовление деталей совершенной формы и без термической обработки. Этим требованиям отвечают чугуны и стали. Большинство корпусных деталей отливают из чугуна. Однако при наличии больших массовых сил используют легкие сплавы. Сварные корпусные детали используют для уменьшения массы и габаритов в основном в единичном и мелкосерийном производстве. В крупносерийном производстве используют штампованные и гнутые элементы. При отсутствии существенных нагрузок применяют корпусные детали из пластмасс (переносные ручные машины и приборы, крышки, кожухи и т.п.).

2. Конструирование литых деталей. Корпусные детали, подверженные изгибу и кручению, целесообразно выполнять в виде тонкостенных конструкций, в которых толщина стенки определяется технологическими условиями. При этом скручиваемые детали должны иметь замкнутые сечения, а изгибаемые – с максимальным отнесением материала от нейтральной оси. При необходимости устройства смотровых окон ослабление корпуса должно быть компенсировано отбортовками или жесткими крышками.

Надо иметь в виду, что уменьшение толщин стенок является наиболее эффективным путем снижения материалоемкости корпусных деталей. Уменьшение толщин стенок в k раз при сохранении постоянной жесткости и подобия контура можно уменьшить массу в раз. При этом необходимая жесткость стенок обеспечивается оребрением.

Рекомендуемые толщины d наружных стенок чугунных отливок выбирают в зависимости от приведенного габарита отливки N:

N, м ……. 0,05 0,15 0,3 0,7 1,0 1,5 2,0 3,0

d, мм…… 4 5 6 8 10 12 15 20.

При этом приведенный габарит N вычисляется по формуле:

где L, B, H – соответственно длина, ширина и высота отливки.

Внутренние стенки и ребра охлаждаются медленнее, чем наружные. Поэтому их толщину рекомендуется выбирать порядка 0,8 толщины наружных. Высоту ребер рекомендуется назначать не более их пятикратной толщины. При этом стенки стальных отливок выбирают толще, чем чугунных на 20…40%. Цветные литейные сплавы допускают гораздо меньшие толщины стенок, чем чугун.

Стенка должна быть по возможности постоянной толщины. Если этого выдержать не удается, то изменение толщин должно быть плавным. Так, при сопряжении стенок толщиной А и а под углом, если А/a> 1,25 желательно, а при A/a³ 1,5 обязательно выполнение клинового утолщения тонкой стенки (рис. 2).

Радиусы закруглений отливок рекомендуется выбирать из нормированного ряда и минимизировать числа радиусав в каждой отливке. Правильность форм сопряжений может быть проверена путем вписывания в контур сечения стенок окружностей (рис.2, б). Диаметры вписанных окружностей по возможности не должны различаться более чем на 25% (допустимо до 50%).

Для предотвращения появления больших остаточных напряжений отливки при остывании должны иметь возможность свободной усадки. Поэтому ребра круглых плит больших диаметров делают изогнутыми (рис. 3, в) или применяют специальную сетку ребер.

Необходимо особо позаботиться о простоте формовки. Для технологичности изготовления моделей геометрические формы отливок должны позволять обработку на станках, т.е. стенки должны очерчиваться плоскими, цилиндрическими или коническими поверхностями. Следует также стремиться к тому, чтобы формовка простых отливок была возможна в одной полуформе (рис. 4, а) или чтобы формовка осуществлялась с одним плоским разъемом (рис. 4, б). Для облегчения удаления моделей из форм желательно предусмотреть небольшие конструктивные уклоны боковых стенок (рис. 4, в).

Следует по возможности избегать конструктивных форм, требующих применения стержней и отъемных частей на моделях (рис. 4, г’). Возможность свободного удаления модели из формы проверяют так. Воображаемый поток лучей, перпендикулярных плоскости разъема формы, не должен давать теневых участков (рис. 4, г). В том случае, когда нельзя обойтись без стержней, предусматривают технологические отверстия для надежного их крепления (рис. 4, д) и, при возможности, унификацию стержней. В индивидуальном производстве применяют также формовку крупных деталей по шаблону (рис. 4, е).

3. Содержание расчетов. Установка станин на фундаменты. Корпусные детали, близкие по форме к брусьям, подвержены обычно изгибу и кручению. Детали такого типа при замкнутом контуре и действии нагрузок на перегородки работают как одно целое и их рассчитывают по соответствующим формулам сопротивления материалов. Корпусные детали такого же типа, но состоящие из двух стенок с перпендикулярными или диагональными перегородками (типа станин токарных станков) рассчитываются как тонкостенные статически неопределимые системы. Такому же расчету подвергают портальные станины.

Вообще говоря, расчет корпусных деталей предпочтительно выполнять с применением компьютерных программ типа ANSYS, CosmosWorks и т.п., которые используют метод конечных элементов.

Горизонтальные станины и плиты проектируют с учетом их совместной работы с фундаментом, т.е. как элементы, расположенные на упругом основании. При этом основание моделируется либо по Винклеру, либо по Николаи, либо по Ляву.

Машины, подверженные существенным динамическим нагрузкам, тяжелые машины, высокоточные машины устанавливают на индивидуальные фундаменты; остальные машины – на общем бетонном полотне цеха толщиной 200…250 мм. При этом машины устанавливают на прокладках, клиньях или башмаках, притягивают анкерными болтами и подливают цементным раствором.

Высокоточные, прецезионные машины, для которых недопустимы вибрации, а также машины, являющиеся источником сильных вибраций в цехе, устанавливают на упругие виброизоляционные опоры или прокладки, а в особо ответственных случаях – на виброизоляционные фундаменты. Такие фундаменты опирают на пружины или резиновые амортизаторы.

[1] В связи с развитием систем автоматизированного проектирования (САПР) в конструкторских программных пакетах как зарубежного, так и отечественного производства (Unigraphics, APM WinMashine и т.п.) вместо слова расчёт часто используется термин анализ.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 1051 | Нарушение авторских прав