Конструирование узлов и деталей

Унификация конструктивных элементов

Элементы, выявляющиеся в процессе компо­нования, следует многократно использовать для всей конструкции, осредняя расчетные па­раметры и добиваясь максимального сокраще­ния их номенклатуры.

Унификации в первую очередь подлежат посадочные соединения (по номинальным размерам, типу посадок и квалитету), резьбы (по диаметру, шагу и квалитету), шлицевые и шпоночные соедине­ния, крепежные детали и т. д. Целе­сообразно сокращать номенклатуру материа­лов, виды отделочных операций, гальваниче­ских покрытий, типы сварки, форму сварных швов и др.

На рис. 22, а-в приведен пример компо­нования вала с насадной деталью, опертой в бронзовой втулке. В конструкции а выбор посадочных диаметров не продуман. Правиль­но назначен основной посадочный размер (диаметр опорной шейки) из числа нормаль­ных (Æ50). Далее допущены ошибки. С целью уменьшения расхода бронзы конструктор принимает толщину стенок втулки равной 3,5 мм, вследствие чего получается нестан­дартный размер наружного диаметра втулки (Æ57). Стремясь увеличить прочность вала в насадном соединении, конструктор умень­шает диаметр вала по отношению к диаметру шейки на 2 мм на сторону, в результате чего получается нестандартный диаметр Æ46, ко­торый приводит к размеру резьбы М45 под затяжную гайку.

Рис. 22. Унификация элементов конструкции

В компоновке на основе нормальных разме­ров (конструкция б) наружный диаметр втулки 60 мм, диаметр насадного соединения 45 мм. Отсюда следует размер резьбы М42. Однако стандартизация размеров в данном случае приводит к некоторому снижению прочности вала и увеличению массы бронзовой втулки. В более рациональной конструкции в диа­метр шейки 55 мм, наружный диаметр втулки 60 мм, диаметр насадного соединения 50 мм.

В конструкции г допущен значительный разнобой в размерах посадочных диаметров, резьб, шпонок и модулей зуба. В рациональ­ной конструкции д сокращено число поса­дочных размеров, унифицированы шпонки и модули зубьев (т =4). Необходимая проч­ность зуба малых зубчатых колес достигнута увеличением их длины. В результате унификации номенклатура элементов сокращена с 16 до 7 наименований.

В качестве примера унификации размеров под ключ приведем узел регулирования редук­ционного клапана (рис. 23). В конструкции а применены три размера (1-3), в унифициро­ванной конструкции б – один размер (4).

Рис. 23. Унификация размеров под ключ

Унификация деталей

Следует добиваться максимальной унифика­ции оригинальных деталей. Особенно это важно для трудоемких и многократно повто­ряющихся деталей.

Конвейерная цепь (рис. 24, а) составлена из звеньев двух типов. В рациональной конструк­ции б звенья унифицированы. Стяжной хомут (в) состоит из двух трудоемких деталей. Соединение промежуточной серьгой (г) позволяет сделать половины хомута одинаковыми.

На рис. 24, д и е приведен пример унифика­ции штамповок в узле составного шкива, на рис. 24, ж и з – в конструкции цилиндриче­ского штампованного резервуара.

Рис.24. Унификация деталей

Нередко унификация достигается лишь в ре­зультате целенаправленной проработки, тре­бующей оригинальных решений.

Принцип агрегатности

Целесообразно конструировать узлы в виде независимых агрегатов, отдельно собираемых, регулируемых, подвергаемых обкатке, кон­трольным испытаниям и устанавливаемых в отработанном виде на машину. Последова­тельно проведенное агрегатирование позво­ляет осуществить параллельную и независи­мую сборку узлов машины, упрощает монтаж, ускоряет доводку опытных образцов, облег­чает использование на новых машинах отра­ботанных и проверенных в эксплуатации кон­струкций и упрощает ремонт, позволяя ком­плектно заменить износившиеся узлы новыми. Агрегатирование иногда усложняет конструк­цию, но в конечном счете всегда дает большой выигрыш в общей стоимости изготовления машин, надежности и удобстве эксплуатации.

Примеры агрегатирования мелких узлов приведены на рис. 25.

Рис. 25. Агрегатирование

В конструкции а редукционный клапан уста­новлен непосредственно в корпусе. Установка клапана в отдельной втулке (конструкция б) делает узел агрегатным. Конструкция в торцо­вого уплотнения неудовлетворительна. При демонтаже уплотняющий диск 1 под дей­ствием пружины сходит с направляющей и па­зов, фиксирующих его от вращения, и узел распадается. Неудобен и монтаж уплотнения. Введение кольцевого стопора 2 (конструкция г) придает узлу агрегатность.

Конструкция д узла установки распредели­тельного золотника в станине ошибочна. Точ­ное отверстие под золотник выполнено непо­средственно в отливке станины. На участке расположения золотника, в месте скопления материала могут возникнуть раковины и по­ристость, делающие уплотнение золотника не­возможным. Износ отверстия в эксплуатации можно исправить только установкой ремонт­ных гильз.

В улучшенной конструкции е золотник установлен в промежуточной втулке 3, выпол­ненной из качественного материала с повы­шенной износостойкостью. В наиболее пра­вильной конструкции ж золотник установлен в отдельном корпусе 4, соединяемом со стани­ной по привалочной поверхности.

Устранение подгонки

Необходимо избегать установки и подгонки узлов и деталей по месту. Подгонка, особенно сопровождаемая операциями слесарной или станочной обработки, снижает производитель­ность сборки и лишает конструкцию взаимо­заменяемости.

Конструкция зубчатой передачи (рис. 26, а) неудовлетворительна. Опоры зубчатых колес зафиксированы на корпусе болтами. Сборщик вынужден регулировать положение опор так, чтобы добиться правильного зацепления ко­лес. При разборке регулировка сбивается, и в дальнейшем операцию подгонки приходится проделывать снова. Положение опор можно зафиксировать контрольными штифтами (б), но это требует дополнительных механических операций при сборке.

В правильной конструкции в опоры центри­рованы по отверстиям, взаимное расположе­ние которых выдерживается с необходимой точностью при механической обработке кор­пуса. В наиболее целесообразной конструк­ции г зубчатые колеса заключены в общий корпус, что обеспечивает полную агрегатность и создает наилучшие условия для работы ко­лес.

На рис. 26, д и е показаны неправильная и правильная конструкции узла установки зуб­чатого перебора с клиноременным приводом.

Рис. 26. Устранение подгонки при сборке