2.7. Преобразование классов контактных пар

Основным видом ограничений, встречающихся при реализации исходных схем базирования, являются допущения в определении классов контактных пар, связанные с технологическими погрешностями размеров, форм и положений сопрягаемых поверхностей реальных контактных пар. Рассмотрим допущения, принимаемые в связи с использованием выборок на сопрягаемых поверхностях контактных пар (п. 2.6).

Выборка на цилиндрической оси (рис. 2.11, а), очевидно, не изменяет класс контактной пары (Р₄), а две образовавшиеся кольцевые поверхности естественно теперь считать парами класса Р₂, подобные пареN8, а неN22 врис 5.Это дает нам право рассматривать независимые опоры валика (рис. 2.12,а), как связи класса Р₂, если они расположены далеко друг от друга ().

Аналогично действие выборок в ползуне (рис. 2.11, б), где каждый из образовавшихся выступов, несмотря на конечную длину, можно считать слева парой класса Р₂, а справа – парой класса Р₁; вместе же все три выступа образуют сочетание из двух пар класса Р₂и одной пары класса Р₁, что и требуется для ограничения пяти лишних степеней свободы ползуна.

На том же основании при базировании валика на узкой стенке (рис. 2.12, б) радиальную кольцевую опору следует рассматривать как пару класса Р₂и для достаточной определенности базирования (ограничения еще трех лишних степеней свободы валика) увеличивает диаметр буртика (в этом случае его называют фланцем), опорная плоскость которого образует пару класса Р₃. Приповороты валика вокруг осейy иz, будут ограничиваться фланцем, а не цилиндрическим пояском. Применение буртиков для ограничения осевых смещений валиков является типовым и наиболее распространенным решением данной задачи.

Рис. 2.12. Базирование валиков: а – по цилиндру (связь Р₄) и буртику (связь Р₁); б – по цилиндрическому пояску (связь Р₂) и фланцу (связь Р₃).

Рассмотрим допущения, встречающиеся при базировании деталей призматической формы; наиболее характерно для них базирование по плоскостям. Оптимальной по геометрической определенности и несущей способности для призматических тел является схема базирования по рис. 2.13, в, у которой точечные связи заменены выступами, образующими регламентированные пятна контакта, как показано на рис. 2.13,а(базируемая деталь изображена условно штрихами в виде призмы).

Наибольшим приближением к оптимальной схеме могут служить конструкции призматических направляющих поступательного движения, приведены на рис. 2.13, б,в, у которых высота ползунамала по сравнению с шириной. На опорной плоскости ползуна делают обычно продольную выборку (в целях повышения геометрической определенности пары), создающую по бокам две плоскости; вместе с опорной плоскостью они выполняют функцию связи класса Р₃. Одно из допущений при определении класса состоит в том, что эти полости не рассматривают как независимые связи класса Р₃в соответствии срис. 5; другое допущение относится к боковой грани ползуна, ограничивающей поперечные его смещения: ее считают связью класса Р₂, хотя по рис. 5 она, как плоскость, относится к классу Р₃. Объясняется это тем, что ввиду малой ее ширины по сравнению с шириной ползуна () она не может дублировать опорную плоскость в ограничении поворотов ползуна вокруг осиx.

Аналогичные допущения принимаются в отношении призматических V-образных направляющих (рис. 2.13, г), где боковые грани призмы считают связями класса Р₂ (вместо Р₃по табл. 2.5) ввиду малой их ширины по сравнению с шириной направляющих. Призму в целом обычно рассматривают как связь класса Р₄, а призму вместе с узкой площадкой – связью класса Р₅.

Рис. 2.13. Базирование деталей призматической формы: а – замена точечных связей Р₁ площадками выступов на сопрягаемых поверхностях; б – г – типы призматических направляющих поступательного движения.

При базировании призматических тел в неподвижных соединениях оптимальную схему по рис. 2.13, априменяют весьма редко из-за сложности ее конструктивной реализации и нетехнологичности при изготовлении и сборке. На практике используют упрощенные схемы базирования. Рассмотрим два примера базирования неподвижного кронштейна2на плоской поверхности некоторой базовой детали1(рис. 2.14). В соответствии с исходной схемой (рис. 2.6,б) оставляют нижнюю опорную плоскость, представляющую связь классаР₃, остальные же три степени свободы ограничивают цилиндрическими штифтами. На опорной плоскости базируемой детали делают выборку в целях повышения геометрической определенности ее контакта, но обе образовавшиеся площадки рассматривают совместно как связь классаР₃ (первое допущение). Роль штифтов различна: один из них выполняет функцию связи классаР₂, второй – функцию связи классаР₁(второе допущение). Остановимся на этих допущениях более подробно. Принятие как первого, так и второго допущений основано на предположении о совместной обработке и малых размерах базирующих элементов, а также отсутствии смещений одного элемента относительно другого, что возможно только в случае зависимой обработки отверстий под штифты в обеих деталях.

Отметим еще одно широко распространенное допущение в отношении использования конических штифтов для ограничения степеней свободы тел вращения (шкал, зубчатых колес, кулачков и т.д.), базируемых на валиках при замыкании соединений формой (рис. 2.1, а). Штифт выполняет функции классаР₂, ограничивая смещение вдоль валика и поворот вокруг оси, хотяпо рис.5 он представляет собой связь классаР₅. Противоречия с этим рисунком в данном случае не возникает только потому, что обработка отверстий под штифт выполняется одновременно в обеих деталях – валике и базируемой детали иникакого базирования не происходит!!!

Рис. 2.14. Неподвижное базирование кронштейна на плоскости.

Таким образом, ввиду неизбежности технологических погрешностей размеров, форм и положений базирующих элементов, соединяемых деталей действительные схемы базирования могут отличаться от исходных (теоретических) схем, приведенных в п. 2.6. Поводом к отступлениям от них служит стремление к упрощению конструкции и к ее технологичности.