11.3. Выбор видов связей и конструктивных форм исполнительных поверхностей машины

 

Свое служебное назначение машина выполняет с помощью связей, действующих между ее исполнительными поверхностями. Между исполнительными поверхностями могут действовать размерные, кинематические, динамические, гидравлические, пневматические, электрические, магнитные, звуковые, световые и другие связи.

Проектирование машины всегда начинается с выбора связей, позволяющих машине осуществлять требуемый технологический процесс экономично.

Требуемые виды связей исполнительных поверхностей машины выбирают в соответствии с ее служебным назначением.

Вид и форму исполнительных поверхностей машины устанавливают исходя из ее служебного назначения и в результате совокупного рассмотрения вида и характера необходимых связей, выявленных ранее.

Большую роль при решении этой задачи играет конструкторская преемственность.

Например, выбор исполнительных поверхностей токарного станка – сочетание поверхностей шпинделя (под центр, планшайбу, патрон), поверхности конического отверстия пиноли и поверхности резцедержателя был сделан с целью осуществления кинематических и размерных связей. Однако на эти же поверхности возлагается и осуществление динамических связей, то есть передачу сил и моментов сил, необходимых для процесса резания, сил для закрепления заготовки и тому подобное (рис.11.2).

Рис.11.2. Исполнительные поверхности токарного станка и связи между ними

 

11.4. Переход от показателей служебного назначения машины к показателям связей ее исполнительных поверхностей

 

Целью перехода является установление значений показателей связей исполнительных поверхностей машины, исходя из значений показателей ее служебного назначения.

Основной путь перехода – это расчет, для проведения, которого необходимо соответствующие уравнения связи:

,

где– один из показателей служебного назначения;

–показатели вида связи исполнительных поверхностей машины, влияющие на y.

Например, при проектировании токарного станка, для получения поверхностей вращения и плоских поверхностей деталей необходимо обеспечить вращение заготовки и прямолинейное движение режущего инструмента. В соответствии с этим исходные уравнения кинематической связи исполнительных поверхностей станка будет иметь вид:

,

где– скорость подачи прямолинейного движения режущего инструмента мм/мин;

–частота вращения шпинделя, мин^-1;

–подача мм/ об.

Скорость прямолинейного движения режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности детали характеризует производительность станка. Требуемая производительность задается его служебным назначением.

Желание иметь max сдерживается 2 факторами: стойкостью режущего инструмента, зависящей от, и точностью обработки, зависящей от. Поэтому при выбореиприходится учитывать требуемую точность обработки различных деталей; методы обработки, требующие различные режимы обработки, и, в связи с этим, появляется необходимость в диапазонах и рядах чисел оборотов, представляющих собой показатели кинематической связи исполнительных поверхностей токарного станка.

Для снятия с заготовки требуемого слоя материала необходимо приложения режущими кромками инструмента к заготовке определенной силы резания. Силы резания задаются действием динамических связей исполнительных поверхностей токарного станка.

Сила резания:

,

где

;

;

.

Силы резания рассчитываются исходя из: наибольшей глубины резания t, наибольшей твердости материала, наибольшей подачии наименьшей скорости.

Для расчета силы резания режимы обработки берут из формулировки служебного назначения.

Далее, например, составляющая создается вращающим моментом. Исходя из требуемых значений,на исполнительных поверхностях шпинделя нужно создать момент

P_X создается силой подачи и так далее.

Все необходимые виды связей в машине создают с помощью деталей, имеющих определенные геометрические формы, размеры, относительные положение и изготовленных из определенных материалов. Материалы и возможность придания им нужных форм, размеров и положения – это все чем располагает конструктор для создания требуемых связей в машине.

Поэтому, проектируя машину, конструктор вынужден неоднократно осуществлять переход от одного вида связи к другому, и, в конечном счете, сводить все виды связей, требующиеся для работы машины, к материалам деталей и размерным связям. В учебнике приведен пример (смотрите самостоятельно) – электрический двигатель.