Проектирование строительных и дорожных машин

деля. Другая ошибка заключается в том, что тарелка при посадке вращается вместе со шпинделем относительно седла. Последняя ошибка исправлена в конструкции 16, где тарелка зафиксирована на хвостовике шпинделя двумя поперечными штифтами q. При закрытии клапана шпиндель проворачивается относительно тарелки. Однако беззазорная посадка клапана не обеспечена.

Внаиболее целесообразной конструкции 17 торец шпинделя выполнен по сфере, благодаря чему тарелка клапана свободно самоустанавливается и плотно садится на седло при всех возможных неточностях изготовления. Для обеспечения самоустановки фиксирующие штифты посажены с зазором s относительно заплечика хвостовика шпинделя.

Вперекидной заслонке 18, закрывающей попеременно два взаимно перпендикулярных трубопровода, обеспечить плотное прилегание заслонки к седлам практически невозможно, особенно ввиду того, что трубопроводы установлены на мягких прокладках и их положение при переборках может значительно изменяться. В правильной конструкции 19 заслонка установлена на сферическом шарнире t, зафиксирована на рычаге в продольном направлении поперечными штифтами u и застрахована от вращения вокруг оси стержня фиксирующими штифтами в лунках стержня.

Вмногопоточных конических передачах 20 очень трудно обеспечить равномерную нагрузку зубьев, т. к. регулировка одной пары зубчатых колес вызывает разрегулировку остальных пар. В тяжелонагруженных передачах вводят упругие элементы, обеспечивающие приблизительно одинаковую нагрузку на зубья, независимо от неточностей изготовления и монтажа шестерен.

Вконструкции 21 колеса соединены с валами шлицевыми венцами с увеличенными радиальными и окружными зазорами и оперты на плавающие сферические шайбы v. Перемещение колес в радиальном направлении и их поворот вокруг центров сфер обеспечивают выравнивание нагрузок на зубья. Для сохранения правильности зацепления необходимо, чтобы поверхность сфер на участке расположения зубьев приблизительно следовала форме начального конуса шестерен.

Взажимном приспособлении 22 силу зажима воспринимает практически одна точка рифленой поверхности. Резьба зажимного болта подвергается изгибу.

140

Конструкция 23 освобождена во всех звеньях от перекосов. Изгиб болта предотвращен затяжкой гайки на сферическую шайбу. Установка болта на шарнире придает механизму дополнительное преимущество быстроты действия. Для удобства манипулирования введена пружина, предупреждающая спадение шайбы при откидывании болта.

Приспособление 24 предназначено для зажима пакета заготовок с помощью рычага w, приводимого штоком х гидравлического цилиндра. Вследствие колебаний размеров заготовок неизбежен зажим в одной точке; при зажиме нижним краем упорной поверхности рычага (увеличенные осевые размеры пакета) возможно выворачивание заготовок. Установка упорного элемента на шарнире обеспечивает правильный зажим (конструкция 25).

7.9. Бомбинирование

Поверхности, работающие под нагрузкой в условиях линейного или плоскостного контакта, целесообразно выполнять слегка выпуклыми, что обеспечивает центральное приложение нагрузки и устраняет повышенные кромочные давления, возникающие из-за неточностей изготовления и монтажа. Этот прием, называемый бомбинированием, широко применяют для деталей, работающих под высокой нагрузкой в условиях качения или скольжения.

Необходимую степень выпуклости определяют по упругой деформации поверхности под нагрузкой с учетом возможных в системе перекосов или чаще экспериментально. Изготовляют несколько пробных деталей с различной степенью выпуклости, испытывают их под рабочей нагрузкой и по следам износа выбирают выпуклость, обеспечивающую наиболее благоприятное распределение нагрузки по поверхности. Обычно стрела выпуклости составляет несколько сотых миллиметра.

На рис. 7.11 показан кулачковый привод цилиндрического толкателя. Острые кромки на поверхностях контакта (а) недопустимы. По меньшей мере необходимо округление торцов (б). В конструкции в кулачок бомбинирован. Технологически проще придать выпуклую форму рабочей поверхности толкателя (г). В конструкции д бомбинирована направляющая поверхность толкателя. При внецентренном нагружении толкатель в известных пределах самоустанав-

141

ливается с сохранением более или менее равномерного контакта на рабочих поверхностях. Другой способ обеспечения самоустанавливасмости заключается в придании направляющей поверхности толкателя небольшой конусности (е).

Рис. 7.11. Обеспечение самоустанавливаемости (узел привода толкателя)

7.10. Сопряжение по нескольким поверхностям

Следует избегать сопряжения деталей по нескольким поверхностям (рис. 7.12, а и в). Детали следует сопрягать только по одной поверхности, предусматривая на остальных зазоры (рис. 7.12, б, г и д), достаточные для того, чтобы исключить их соприкосновение при всех возможных неточностях изготовления, упругих деформациях, тепловых расширениях системы или при сжатии уплотняющих прокладок.

Рис. 7.12. Сопряжение поверхностей

142

Грубые ошибки, подобные приведенным на рис. 7.12, а и в, допускают только начинающие конструкторы. Чаще встречаются ошибки, заключающиеся во введении излишней подгонки, излишнего центрирования и т. п. Например, подгонка призматической закладной шпонки к шпоночной канавке по всему контуру (рис. 7.12, е) намного осложняет производство. Правильно подгонять шпонку только по рабочим граням, оставляя зазоры по горцам шпонки и между верхней плоскостью шпонки и днищем канавки (рис. 7.12, ж и з).

7.11. Затяжка по двум поверхностям

Затяжка по двум поверхностям иногда неизбежна по конструктивным условиям. Например, одновременная равномерная затяжка всех поверхностей трех фланцев 1 (рис. 7.13) требует совместной обработки торцов, подгонки или очень точного изготовления. Если фланец 2 выступает из гнезда, то притягиваемая деталь подвергается изгибу. Если фланец утоплен в гнезде, то теряется осевая фиксация фланца 3.

Рис. 7.13. Затяжка по двум поверхностям

Введение упругих прокладок 4–6 улучшает конструкцию. В частности, эта мера обеспечивает герметичность соединения, если

143

прокладка достаточно толста и упруга, а также перекрывает несовпадение уплотняемых поверхностей. С целью обеспечения герметичности и точной осевой фиксации фланца устанавливают прокладки из мягкого металла (красной меди, свинца, алюминия) толщиной, превышающей глубину гнезда под прокладку. При затяжке металл прокладки пластически деформируется, уплотняя соединение и фиксируя фланец 7. Для истечения избытка металла должен быть предусмотрен свободный объем. Напряжения смятия, возникающие в прокладке под действием рабочих осевых сил, должны быть меньше предела текучести материала прокладок, иначе возможна потеря точности осевой фиксации.

В случае применения более твердых металлов (латуни, бронзы, низкоуглеродистой отожженной стали) для обеспечения пластической деформации уменьшают размеры прокладок 8 и 9, их делают гребенчатыми 10, 11 или гофрированными 12.

Деформируемые прокладки необходимо сменять при каждой переборке. Для многократного применения используют пружинные прокладки: конические 13, U-образные 14, V-образные 15, N-образ- ные 16 и Х-образные 17. Герметичность обеспечивают цинкованием, кадмированием и серебрением прокладок. Сила затяжки пружин должна быть больше действующих на фланец рабочих нагрузок.

7.12. Осевая фиксация деталей

Детали следует фиксировать в осевом направлении только в одной точке, предусматривая возможность самоустановки детали по остальной ее длине. Если, например, палец зафиксирован врезными винтами в двух опорах (рис. 7.14, а), то при тепловом изменении размеров в узле возникают лишние напряжения. В правильной конструкции б закреплен только один конец пальца; противоположный конец может перемещаться в опоре. В ошибочной конструкции в зубчатой передаче с шевронным зубом колеса зафиксированы в осевом направлении дважды – зубом и упором в торцы подшипников. Добиться совпадения фиксирующих баз практически невозможно. Ошибку можно исправить, предусмотрев зазоры s, допускающие самоустановку одного из пары колес по зубу (конструкция г).

144

направляющей; вторая направляющая должна только поддерживать деталь (рис. 7.15, б и г). Одновременное двойное направление (рис. 7.15, а, в) предъявляет повышенные требования к точности изготовления направляющих и пазов. При переменах температурного режима направление может нарушиться, вследствие чего деталь заклинивается в направляющих.

Рис. 7.15. Направление деталей:

а, в – неправильное; б, г – правильное

7.14. Привалочные поверхности

Привалочные поверхности под съемные детали следует выполнять плоскими. Следует избегать крепления на цилиндрической поверхности. Изготовление таких соединений очень трудоемко. Равномерная затяжка болтов, расположенных под углом, затруднительна.

При креплении на поверхностях, расположенных под углом, требуется точно выдержать равенство углов привалочных поверхностей детали и корпуса, чтобы исключить деформацию детали при затяжке. Крепежные болты необходимо затягивать попеременно и каждый раз на небольшую величину, чтобы обеспечить плотное прилегание детали к обеим приваленным поверхностям. Предпочтительнее конструкция с плоским креплением.

Правило крепления по плоскости имеет особое значение для герметичных соединений. На уплотняющих поверхностях не должно быть ступенек, внутренних и наружных углов. Недопустима подгонка по криволинейным поверхностям. Если требуется герметичность, то единственно правильным решением является сопряжение крышки по плоской поверхности.

7.15. Стыкование по скрещивающимся плоскостям

Стыкование детали по скрещивающимся плоскостям усложняет изготовление и затрудняет уплотнение стыков. Пример нетехнологичного соединения приведен на рис. 7.16, а. Боковая крышка 1

146

установлена на стыке корпуса и верхней крышки. Конструкция требует обработки привалочной поверхности в сборе корпуса и крышки. Для обеспечения герметичности стыка необходима установка толстой упругой прокладки. В целесообразной конструкции б стык корпуса и крышки вынесен за пределы расположения крышки.

Рис. 7.16. Стыкование по скрещивающимся плоскостям

Нетехнологична конструкция в корпуса, состоящего из двух половин, разнимающихся в вертикальной плоскости А-А. Верхняя крышка установлена на стыке половин. Еще хуже конструкция г, в которой крышка стыкуется с половинами корпуса по двум взаимно перпендикулярным плоскостям. В правильной конструкции д приваленные плоскости обособлены.

7.16. Точность взаимного расположения деталей

Детали, нуждающиеся в точной взаимной фиксации, предпочтительно устанавливать в одном корпусе при минимальном числе переходных сопряжений и посадок. В качестве примера приведем узел редукционного клапана (рис. 7.17, а). Наиболее важное, определяющее надежность работы узла сопряжение конической фаски клапана с гнездом осуществляется через ряд переходных сопряжений, каждое из которых является источником неточностей. Эти сопряжения следующие: посадка между штоком 1 клапана и направляющей втулкой 2; между втулкой 2 и крышкой 5; между крышкой 3 и корпусом 4; между седлом 5 клапана и корпусом 4.

147

ходным резцом с обычным значением главного угла в плане 45°. Изготовление фасонных буртиков затруднительнее.

Высоту буртиков следует сокращать до минимума, допускаемого конструктивными условиями. Чем выше буртик, тем больше отход металла в стружку и трудоемкость изготовления.

На рис. 7.18 приведен обзор способов уменьшения высоты буртиков и полной их замены (для случая неподвижных соединений). В конструкциях б–г насадная деталь затягивается на промежуточную шайбу, упирающуюся в заплечик или буртик уменьшенной высоты.

Рис. 7.18. Уменьшение высоты буртиков и их замена

Внеподвижных соединениях д буртик часто заменяют кольцевыми стопорами прямоугольного сечения. Прочность узла е можно повысить заключением кольца в цилиндрическую выточку на детали или в промежуточной шайбе ж, предупреждающую раскрывание

ивыход кольца из канавки. Силовой упор обеспечивают кольцевые стопоры круглого сечения, охватываемые конической выточкой на детали или в промежуточной шайбе (рис. 7.18, з–к).

Для легкоразбираемых соединений применяют полукольца, заводимые в канавки на валу и фиксируемые конической или цилиндрической выточкой в затягиваемой детали (рис. 7.18, л, м).

Вконструкции н охватывающее кольцо 1 зафиксировано на полукольцах 2 с помощью пружинного кольцевого стопора 3. Соединение разбирают вручную сдвигом кольца в осевом направлении.

149