Устранение деформаций при затяжке

Следует устранять возможность дефор­мации частей конструкции при затяжке (рис. 28, 1). Шпильки и болты, проходящие че­рез полые детали, нужно заключать в жесткие колонки (конструкция 2). В отдельных случаях можно ограничиться подкреплением стяги­ваемых стенок ребрами т (конструкция 3), рас­положенными в непосредственной близости к крепежной детали.

Крепление крышки подшипника (конструк­ция 4) ошибочно. Затяжка болтов вызывает деформацию крышки, сопровождающуюся на­рушением правильной цилиндрической формы подшипника. Кроме того, в болтах возникают напряжения изгиба. В конструкции 5 крышка освобождена от действия сил затяжки.

На рис. 28 показаны неправильная 6 и пра­вильная 7 конструкции фланцев. Узел 8 крепле­ния крышки шатуна является неправильным, а 9 – правильным.

Крепление тяги в вилке (конструкция 10) требует точной обработки или притирки по­верхностей обеих деталей. В противном случае неизбежен или распор вилки тягой, или прогиб щек при затяжке болтов. В улучшенной кон­струкции 11 нижний болт заменен призонным пальцем, испытывающим сдвиг и смятие. Щеки изгибаются (при наличии зазора в со­единении) только в результате затяжки верхне­го болта, которая вызывает меньшие напряже­ния, чем в конструкции 10. В конструкции 12 детали соединены призонными пальцами, за­фиксированными в осевом направлении сто­порными кольцами, и не испытывают изгиба. Однако соединение лишено преимущества за­тяжки.

По суммарным показателям прочности и жесткости лучше является конструкция 11.

При креплении оси в вилке (конструкция 13) в щеках вилки возникает изгиб. Подкрепление щек распорной втулкой (конструкция 14) за­ставляет точно выдерживать длину втулок и ширину пролета между щеками, что услож­няет изготовление. Крепление оси в одной из щек штифтом (конструкция 15) освобождает узел от внутренних напряжений, но лишает его жесткости. Наиболее правильно затягивать па­лец только в одной щеке (конструкция 16). Жесткость увеличивается по сравнению с кон­струкцией 15, хотя и уступает жесткости кон­струкции 14.

При установке ролика в вилке (конструкция 17) затяжка оси вызывает смыкание проушин вилки до упора в торцы ролика, в результате чего ролик теряет подвижность. Введение дистанционной втулки (конструкция 18) испра­вляет положение, но усложняет изготовление. Наиболее целесообразно крепить ось штиф­том в одной из проушин (конструкция 19). Свободу вращения ролика обеспечивают, пре­дусматривая осевой зазор между роликом и проушинами.

Фиксация втулки 20 подшипника является ошибочной. Стопорный винт завертывается до упора во втулку, вследствие чего последняя деформируется (штриховая линия). В правиль­ной конструкции 21 винт упирается головкой в корпус подшипника: между резьбой и на­ружной поверхностью втулки оставлен за­зор п.

Затяжка упорной шайбы 22, нагруженной по торцу подшипника скольжения, является не­правильной. Высота заплечика вала недоста­точна; при затяжке возникает сила Р, дефор­мирующая шайбу. Для сохранения плоской формы шайбы следует увеличить высоту за­плечика и уменьшить диаметр гайки (конст­рукция 23) или придать шайбе жесткий ворот­ник (конструкция 24).

В узле установки зубчатого колеса на цен­трирующих конусах (конструкция 25) ошибка заключается в том, что конусы расположены под зубьями; при затяжке зубья деформи­руются (штриховые линии). В правильной кон­струкции 26 конусы вынесены за пределы зуб­чатого венца.

Конструкция 27 уплотнения с разрезными пружинными кольцами ошибочна. При затяж­ке гребешки корпуса деформируются, и кольца теряют подвижность. Конструкции 28 - 30 ис­ключают защемление колец.

В отдельных случаях создают незначитель­ную деформацию с целью увеличения жестко­сти и устойчивости крепления. Например, при креплении колонны в станине (конструкция 31) между фланцем колонны и опорной поверх­ностью оставляют зазор s, выбираемый при затяжке (конструкция 32). Зазор устанавли­вают расчетом или экспериментально так, чтобы напряжения во фланце не превышали допустимых значений.

В узле 33 крепления направляющего лопа­точного аппарата к крыльчатке центробежно­го насоса торцы лопаток обработаны на конус и при затяжке плотно смыкаются с лопатками крыльчатки 34, что предотвращает вибрации лопаток при работе.

Компактность конструкции

Одним из признаков рациональной кон­струкции является компактность. Целе­сообразное использование объема уменьшает размеры, массу и металлоемкость.

Уменьшения осевых размеров можно ино­гда достичь разноской конструкции в радиаль­ном направлении. В узле торцового уплотне­ния (рис. 29, 1), втулка т которого прижи­мается пружиной к уплотняющему диску п, расположение пружины снаружи втулки (кон­струкция 2) делает узел более компактным без нарушения параметров, определяющих его ра­ботоспособность.

В шлицевых, конусных и других соедине­ниях, несущая способность которых пропор­циональна квадрату диаметра, при одинако­вой нагружаемости длина соединения подчи­няется соотношению . Значитель­ного сокращения осевых размеров можно достичь сравнительно малым увеличением диаметра (конструкции 3, 4 и 5, 6).

Для размещения конструктивных элементов следует использовать свободные полости. В компенсирующей шлицевой муфте 7 с за­данной длиной L промежуточной втулки мож­но сократить габариты путем частичного (кон­струкция 8) или полного (конструкция 9) ввода ступиц приводных дисков в полость втулки. При размерах, показанных на рисунке, дли­на соединений сокращается в отношении .

В узле установки зубчатого колеса 10 сокра­щение длины достигнуто расположением сту­пицы подшипника под венцом колеса (кон­струкция 11). Конструкцию шарикового под­пятника 12 можно сделать компактной, спря­тав узел подпятника в полости вала (конструк­ция 13).

Размеры шарнирного соединения трубо­проводов 14 сокращены путем замены одной из наружных сферических поверхностей внут­ренней сферической поверхностью (конструк­ция 15).

В узле 16 концевой установки вала, нагру­женного радиальной и осевой силой перемен­ного направления, осевую нагрузку восприни­мают два однорядных упорных подшипника. Конструкция громоздкая. Фиксация вала в продольном направлении неточная: упорные подшипники, расположенные на значительном расстоянии один от другого, должны быть установлены с осевым зазором, компенсирую­щим тепловые деформации системы; в уста­новке неизбежен осевой зазор.

В конструкции 17 осевую нагрузку воспри­нимает двухрядный упорный подшипник, рас­положенный между радиальными опорами. При том же расстоянии L между опорами раз­меры узла сокращены примерно в 1,5 раза. Осевой зазор становится минимальным. При сохранении тех же размеров, что и в конструк­ции 16, можно увеличить разноску радиальных опор в 1,5 раза с выгодой для устойчивости вала.

В исходной конструкции 18 гайка законтре­на подпружиненным стопором q с двумя ше­стигранниками, из которых больший скользит в шестигранном отверстии вала, а меньший входит в шестигранное отверстие гайки. Осевые размеры узла неоправданно велики. Для отвертывания гайки необходимо предва­рительно утопить стопор до вывода малого шестигранника из зацепления с гайкой; неопы­тный сборщик может попытаться отвертывать гайку без предварительного освобождения стопора. При отвертывании стопор, ничем не зафиксированный в осевом направлении, выпа­дает из отверстия вала.

В конструкции 19 осевые размеры умень­шены путем размещения пружины в шести­граннике стопора. Длина внутреннего шести­гранника гайки сокращена, что исключает возможность отворачивания гайки без предва­рительного освобождения стопора.

В наиболее рациональной конструкции 20 стопор выполнен из шестигранного прутка. Шестигранные отверстия в валу и гайке обра­батываются одной протяжкой (в предыдущих конструкциях требуются две протяжки). Благо­даря установке пружины снаружи стопора осевые размеры узла сокращены в 1,5 раза по сравнению с исходной конструкцией. Стопор зафиксирован в осевом направлении пру­жинным кольцом и не выпадает из отверстия после отвертывания гайки. Отвернуть гайку можно лишь после освобождения стопора.

Рис. 30. Уменьшение габаритных размеров конической передачи

На рис. 30, а показан узел конической пере­дачи с обычной консольной установкой зубча­того колеса. В конструкции б применена двухопорная установка. Один конец вала ведуще­го колеса установлен в стенке корпуса, дру­гой – в отъемной крышке 1 с окном на участке зацепления зубьев. Габариты передачи существенно сокращены, устойчивость колес улучшена.

При переносе зубчатого колеса на другую сторону ведомого вала (конструкция в)осевые размеры передачи сокращаются почти в 2 раза по сравнению с исходной конструкцией.

Редуктор с конической передачей обычной схемы (г) отличается большими размерами. Объем корпуса рационально использован в конструкции д, где подшипники большого конического колеса и один из подшипников малого колеса установлены в приливе внутри.