Детали корпусов

ДЕТАЛИ КОРПУСОВ, УПЛОТНЕНИЯ, СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И УСТРОЙСТВА

Общие сведения. Детали корпусов являются основ­ными несущими частями, на которых монтируют остальные детали, узлы и механизмы машин, приборов и аппаратов, используются для герметизации (сохранения смазочного мате­риала, жидких, газообразных и твердых рабочих тел и др.) и защиты конструкций от внешних воздействий (механических, коррозионных, тепловых и др.).

К деталям корпусов предъявляются следующие основные требования: прочности, жесткости, герметичности, технологич­ности, удобства сборки, разборки и технического обслужива­ния, эстетичности.

Прочность определяет в основном работоспособность кор­пусов аппаратов (транспортных, технологических и др.), а также машин, работающих в условиях повышенных нагрузок.

Жесткость является часто главным требованием, предъяв­ляемым к корпусам стационарных конструкций (станки, редук­торы и т. п.) и приборов.

Прочность определяет в основном работоспособность кор­пусов аппаратов (транспортных, технологических и др.), а также машин, работающих в условиях повышенных нагрузок.

Жесткость является часто главным требованием, предъяв­ляемым к корпусам стационарных конструкций (станки, редук­торы и т. п.) и приборов.

Герметичность (способность сохранять внутреннюю среду и защищать от воздействия внешней) также является одним из важнейших требований, обеспечивающих работоспособность машин, приборов и в особенности аппаратов.

Технологичность деталей корпусов обеспечивается их фор­мой, возможностью изготовления методами безотходной тех­нологии (литье, прессование, обработка давлением, сварка, пайка и др.), уровнем унификации и т. д.

В зависимости от выполняемых функций детали корпусов условно подразделяют на: а) фундаментные плиты; б) станины, рамы (шасси), основания, кузова; в) детали корпусов узлов (колонны, кронштейны, стойки и т. п.); г) защитные кожухи, крышки.

Корпуса приборов подразделяют на: а) основные защитные, предохраняющие от механических и других внешних воздей­ствий и обеспечивающие безопасную эксплуатацию; б) защит­ные (пыле-, брызго-, водозащитные, взрывобезопасные и т. п.); в) несущие.

Детали корпусов часто являются наиболее металлоемкими и трудоемкими, их рациональное проектирование дает обычно значительные эффекты (экономические, эксплуатационные и др.).

Конструкции деталей корпусов разнообразны и рассматри­ваются в специальных курсах.

Рис. 28.1. Корпус редуктора

Корпус редуктора (рис. 28.1) имеет сложную форму. Такое усложнение формы вызвано уменьшением металлоемкости (массы, габаритов) детали, а также конструктивными сообра­жениями.

В связи со сложностью формы и пространственным харак­тером нагрузок расчет корпусных деталей на прочность и жесткость возможен лишь методами теории упругости с ис­пользованием быстродействующих ЭВМ с большой памятью. Поэтому на практике многие корпуса конструируют по про­тотипам или с использованием тензометрируемых моделей.

Сложность и невысокая нагруженность корпуса редуктора позволяет изготовлять его тонкостенным, а жесткость обес­печивать с помощью ребер и утолщений. Этим предопреде­ляются также применение экономически целесообразного спо­соба изготовления (литье) и материала (чугун марок СЧ 10 или СЧ 15). Часто корпусные детали отливают из сталей, алюминиевых и магниевых сплавов, а в условиях единичного производства сваривают из сталей Ст2, СтЗ. Для облегчения изготовления и сборки редуктора корпус выполняют с разъ­емом по плоскости, проходящей через оси валов.

Поверхностям литых деталей корпуса придают простые формы (плоские, цилиндрические, конические), не допуская выступов или поднутрений, препятствующих выемке отливки из формы (земляной, металлической и др.). Обязательно пре­дусматривают конструктивные уклоны, исключающие введение формовочных уклонов. Избегают резких изменений сечений для устранения концентраторов литейных напряжений. Сопря­жение стенок делают радиусным.

Толщину ребер жесткости под подшипниковыми гнездами назначают не более 0,8 толщины стенки, к которой примы­кает ребро. Ширину фланцев основания и разъема назначают несколько большей размера под ключ гаек соединений, стя­гивающих корпус с крышкой и редуктор с основанием (рамой).

Стыковые поверхности корпуса и отверстия под подшипники обрабатывают методами резания для придания им требуемой точности и формы.

Для предотвращения коррозии и в декоративных целях детали корпусов покрывают красками, металлическими и дру­гими покрытиями.

§ 2. УПЛОТНЕНИЯ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ

Для обеспечения нормальной работы машин, при­боров и аппаратов необходимо часто предотвращать утечки рабочей среды (масла, газов и т. п.) и защищать их от про­никновения окружающей среды (воды, газов и т. д.).

С этой целью применяют уплотнения и уплотняющие устройства, которые можно подразделить на уплотнения для неподвижных соединений (деталей) и уплотнения и устройства для подвижных деталей.

Оценку эффективности уплотнения (герметичности) произ­водят визуально, течеискателями и т. д.

Уплотнения неподвижных соединений. К соединениям, под­лежащим уплотнению, относятся болтовые соединения корпу­сов аппаратов высокого и низкого давления, крышек редук­торов, двигателей и т. д. Их уплотнение достигается за счет деформации сжатия прокладок, колец и других уплотняющих элементов при затяжке болтов (рис. 28.2). Прокладки и кольца имеют различное поперечное сечение и форму в плане, соот­ветствующую форме стыка. Их изготовляют из листовых материалов (картона, паронита, асбеста, резины, алюминия, меди, стали и др.). Выбор материала для элемента произво­дят в зависимости от напряжения сжатия, исключающего утечку.

В некоторых случаях (при монтаже подшипников и т. д.) прокладки используют одновременно и в качестве регулиро­вочных.

Иногда для повышения герметичности прокладку (стык) предварительно промазывают краской, пастой или герметизи­рующей мастикой.

Уплотнение подвижных деталей. Наиболее часто на прак­тике возникает необходимость уплотнения выступающих из корпусов вращающихся хвостовиков валов. В узлах, где ра­бочая жидкость и масло не находятся под давлением, а окруж­ная скорость вала не превышает 5 — 7 м/с, применяют кон-

I'm. 28.2. Конструктивные формы прокладок:

тактные уплотнения в виде пропитанных маслом фетровых колец. При повышенном давлении масла используют манжет­ные уплотнения, прилегание которых к вращающейся детали обеспечивается винтами или пружиной (рис. 28.3). Манжеты изготовляют из кожи, хлорвинила, резины и других упругих материалов.

Рис. 28.3. Контактные уплотнения войлочным кольцом (а), манжетой (б) и ар­мированной манжетой

Рис. 28.4. Бесконтактные уплотнения

тактные уплотнения в виде пропитанных маслом фетровых колец. При повышенном давлении масла используют манжет­ные уплотнения, прилегание которых к вращающейся детали обеспечивается винтами или пружиной (рис. 28.3). Манжеты изготовляют из кожи, хлорвинила, резины и других упругих материалов.

Манжетные уплотнения имеют повышенную склонность к задержанию на поверхности контакта абразивных частиц, в результате чего сопряженная поверхность детали сильно изнашивается.

Бесконтактные уплотнения применяют для деталей, вра­щающихся с большими скоростями. Их принцип действия основан на использовании центробежных сил, отбрасывающих жидкости, либо на газодинамических эффектах. На рис. 28.4, α и б показаны щелевидное и лабиринтное уплотнения, на рис. 28.4, β — двойное лабиринтное уплотнение.

§ 3. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И УСТРОЙСТВА

Смазочные материалы. Смазывание трущихся дета­лей машин (болтов, зубчатых колес, подшипников и др.) про­изводят преимущественно жидкими минеральными или синтетическими маслами, пластичными (консистентными) СМЫММИ и твердыми смазками.

В качестве жидких масел используют минеральные ММ Ш (индустриальное, турбинное, трансформаторное, цилиндром· и др.), которые сохраняют свои свойства до температуры 120 °С при длительной работе.

Кальциевые смазочные материалы (солидолы) применяю! при длительной работе деталей до температуры 60 "С. Натри­евые смазочные материалы (консталины) более тугоплавки, их допустимо использовать при температурах до 100— 120 °С. Литиевые смазочные материалы могут работать при темпе­ратурах от -60° до 150-200 °С.

Твердые смазочные материалы (коллоидальный графит, ди­сульфид молибдена, фтористые соединения и т. п.) используют для деталей, работающих в вакууме, в условиях очень низ­ких температур (ниже —100 °С) или весьма высоких температур (t > 300 °С), при работе в агрессивных средах, не допускаю­щих присутствия какого-либо количества масла или даже паров.

Способы подачи (доставки) смазочных материалов. В зави­симости от условий работы применяют различные способы подачи смазочных материалов к деталям и узлам.

Разовое или периодическое закладывание или намазывание применяется для смазывания шарниров, резьбовых соединений, цепей передач, низкооборотных подшипников скольжения, под­шипников качения при окружной скорости вала не более 10—15 м/с и т. д. При этом пластичные смазочные материалы закладывают в корпуса подшипников (в объеме 1/з - ¹/2 сво­бодного пространства), намазывают при сборке или подают периодически через индивидуальные смазочные устройства (рис. 28.5).

28.5. Индивидуальные смазочные устройства:

a - колпачковая масленка; б - пресс-масленка; в - пресс-масленка с переходным штуцером

Смазывание посредством окунания в масляную ванну. При­меняют для смазывания зубчатых передач редукторов, коро­бок передач, закрытых высокооборотных цепных передач, а также шарикоподшипников до значений параметра d_mn < < 0,6 · 10⁶ мм · об/мин.

При этом для уменьшения потерь на перемешивание и разбрызгивание масла тихоходные колеса погружают на 1/з радиуса, а быстроходные - не более чем на одну или две высоты зуба.

Минеральное масло заливают в корпус подшипника (при горизонтальном расположении его оси) до уровня, соответ­ствующего положению центра тела качения, занимающего в подшипнике нижнее положение.

Подачу смазочного материала фитилями или дозирующей масленкой (рис. 28.6) применяют в основном для смазывания высокооборотных малогабаритных подшипников, а также цеп­ных передач.

Подача смазочного материала разбрызгиванием из общей масляной ванны используется для смазывания червячных пере­дач (при нижнем расположении червяка), а также подшип­ников редукторов, коробок передач станков и автомобилей. Разбрызгивание и «масляный туман» создаются погруженными в масло зубчатыми колесами, маслоразбрызгивающими коль­цами.

Циркуляционная подача масла применяется для смазыва­ния подшипников скольжения (работа в режиме жидкостного

Рис. 28.6. Смазочные устройства для жидких смазок:

а — масленка с шариком; б — масленка с крышкой; в- масленка фитильная

Рис. 28.7. Устройство для централизованной принуди­тельной смазки:

1 — фильтр грубой очистки; 2 — насос; 3 — фильтр тон­кой очистки; 4 — переливной клапан; 5 — лубрикатор (смазочное устройство)

трения) и подшипников качения мощных высокоскоростных редукторов, высокочастотных электроприводов, центрифуг и др. При этом масло с помощью насоса (шестеренного, плун­жерного и др.) по трубопроводам доставляется к деталям и разбрызгивается принудительно с помощью струйных фор­сунок, капельно и др. Схема устройства для централизован­ного принудительного смазывания показана на рис. 28.7.

Смазывание приборных устройств производят обычно в процессе сборки, закладывая масло в количествах, часто доста­точных для эксплуатации в течение ресурса.

Часть 4. СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ (УЗЛОВ) МАШИН И УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Машины, приборы, а также различные устройства собирают из деталей и узлов путем их соединения. При этом их взаимное положение фиксируют с помощью разнообраз­ных связей: механических, молекулярно-механических, гидрав­лических и др.

Механические связи реализуют в конструкциях с исполь­зованием дополнительных деталей (соединительных элементов), например, болтов и гаек, штифтов и пр., а также за счет сил сцепления (трения) по поверхностям сопряжения (контакта). Молекулярно-механические связи между деталями формируют сваркой, пайкой, клеем и др. Гидравлические связи образуются с помощью воды, смазочных материалов и т. п.

Сопрягаемые части деталей вместе со связями образуют соединения, название которых определяется, как правило, видом связи или соединительного элемента (например, соединения болтовые, сварные, клеевые и т. д.).

В зависимости от конструктивных, технологических, эксплу-;и;щионных и экономических требований соединение деталей может быть разъемным и неразъемным.

Разъемные соединения разбирают без повреждения деталей, а неразъемные соединения можно разобрать лишь путем раз­рушения связей или деталей.

Для соединений с натягом такое деление оказывается ус­ловным, хотя их разборка обычно связана с повреждением поверхностей контакта.

Разъемные соединения с плоскими (стыковыми) сопряжен­ными поверхностями получают с помощью резьбовых деталей, заклепок, реже — с использованием штифтов.

Разъемные соединения деталей по соосным охватывающей и охватываемой поверхностям осуществляют с помощью штиф­тов, шпонок, шлицев и др.

Разъемные соединения выполняют как подвижными, так и неподвижными. В подвижных соединениях (шлицевых, шпо­ночных и др.) возможно относительное перемещение деталей, предусмотренное функциональным назначением. Отметим, что использование соединений в качестве кинематических пар огра­ничено. Основное применение имеют неподвижные соединения, в которых детали в процессе работы не совершают отно­сительного движения.

Существенно, что в разъемных и неразъемных соединениях под нагрузкой происходит взаимное смещение точек деталей, обусловленное их деформациями.

Соединения образуют наиболее распространенный класс деталей машин; их работоспособность наиболее часто, как показывает практика, определяет надежную работу конструк­ций.

ГЛАВА

Дата добавления: 2014-01-11