Глава 2. Проектирование вентиляционной установки для обдирочно-шлифовального станка

2.1 Основные положения процесса проектирования

При разработке нового технического изделия следует учитывать основные требования, предъявляемые к конструкциям. Наиболее важным из них являются:

• необходимая прочность и жесткость конструкции;

• достаточная твердость и износоустойчивость поверхностей, работающей на трение;

• пластичность и обрабатываемость конструкционных материалов, их технологичность;

• быть надежным в работе и иметь длительный срок службы;

• иметь минимальную себестоимость, небольшой вес, красивый внешний вид, должно быть компактным и т.п.

Особое внимание уделяется обеспечению надежности конструируемого изделия. Надежность технического устройства заключается в его способности выполнять заданные функции, сохраняя свои основные характеристики (при определенных условиях эксплуатации). Надежность охватывает такие понятия, как безотказность, долговечность и ремонтопригодность. Критериями надежности могут служить следующие показатели: технический ресурс, срок службы, вероятность безотказной работы, определенная долговечность. (Долговечность – это свойство технического устройства сохранять работоспособность в течение определенного времени или до выполнения определенного объёма работы.)

В основе повышения надежности той или иной конструкции лежит увеличение прочности и жесткости конструкции.

Прочность, чаще всего, повышается без увеличения массы деталей и узлов конструируемого изделия благодаря применению выгодных профилей и форм, максимальному использованию свойств материала и равномерной нагрузке всех элементов конструкции.

Повышение жесткости достигается посредством выбора рациональных схем нагружения деталей, расстановкой опор и т.п. Данное свойство изделия во многом определяет величину экономического эффекта. В свою очередь, экономический эффект характеризуется отношением полученного результата от применения устройства к затратам на его создание, включая эксплуатационные расходы за весь период его работы.

В основе любого процесса проектирования заложены два основополагающих принципа: принцип унификации и принцип технологичности конструкции.

Принцип унификации заключается в рациональном сокращении числа объектов одинакового функционального назначения. Унификация при конструировании и техническом моделировании практически приводит к уменьшению количества разнотипных деталей и создает условия для обеспечения взаимозаменяемости, т.е. для многократного использования унифицированных деталей и сборочных единиц. При проектировании новой модели или технического устройства используют уже имеющуюся технологическую оснастку, унифицированные детали и сборочные единицы.

На основе унификации, применяя различные методы конструирования, создают новые машины.

Технологичность конструкции – это производственная и эксплуатационная характеристика изделия, включающая комплекс технико-экономических требований.

Реализация принципа технологичности начинается ещё в процессе проектирования, в частности, при выборе конструкционных материалов для изготовления того или иного объекта. Количество конструкционных материалов в настоящее время достаточно велико. Экономия затрат за счет использования дешевых материалов не всегда дает положительного результата.

Дешевый материал часто требует дополнительных затрат на его упрочнение и другие операции, связанные с улучшением качества, поэтому при выборе нужно руководствоваться не дешевизной материала, а минимальной себестоимостью готовой детали.

В повышении технологичности важную роль играет обеспечение взаимозаменяемости деталей.

Важно отметить, что технологичность не может служить определяющим началом в конструировании. Главным направлением в конструировании является повышение качества изделия, его надежности, экономического эффекта.

В большинстве случаев при решении новых конструкторских задач, рекомендуется использовать те методы, с помощью которых в прошлом решались подобные задачи, а если эти методы не дают желаемого результата -отыскивает новые.

Существует множество методов решения конструкторских задач. Основными из них являются:

- метод объединения;

- метод секционирования;

- метод модифицирования;

- метод копирования;

- метод прототипов или статистический метод;

- метод оптимального проектирования;

- метод аналогии.

Метод объединения предполагает при создании новой конструкции применение сборочных единиц или их группы, заимствованных у других, уже известных конструкций. При этом возможны несколько вариантов объединения.

Метод секционирования – дробление технического объекта на секции, ячейки, блоки, звенья с целью получения новых объектов набором различного количества этих секций и т.п., обеспечения взаимозаменяемости, удобства в эксплуатации и ремонте.

Метод модифицирования – это перестройка машины для приспособления ее к иным условиям работы или к выпуску новой продукции без изменения основной конструкции.

Унифицированные ряды – служат для образования ряда производных машин различной мощности или производительности путем изменения числа главных рабочих органов и применения их в различных сочетаниях. Такие ряды называют семейством, гаммой или серией машин. Следует отметить, что изобретатели и рационализаторы широко применяют при решении технических задач методы трансформации и комбинирования. При комбинировании возможны перестановка детали, сборочной единицы или механизма с одного места на другое в пределах одного технического объекта, или перенесение элемента с одного технического объекта на другой.

Метод оптимального проектирования предполагает поиск наиболее рациональных параметров изделий с помощью инженерных расчётов.

В моей работе был использован метод аналогии. Сущность данного метода проектирования заключается в том, что процесс конструирования опирается на уже имеющиеся, известные конструкции, формы, процессы, материалы (существующих в смежных областях техники, науки или в природе). Наиболее ответственный момент конструирования – это поиск и выбор аналога. Использование аналогов наиболее часто осуществляется с помощью нескольких приемов; имитации, псевдоморфизации и масштабного изменения объемов.

Имитация – придание новому техническому объекту формы, цвета, внешнего вида по аналогии с каким-либо известным объектом.

Псевдоморфизация – выполнение технического объекта в форме другого объекта совершенно другого назначения.

Масштабное изменение размеров – увеличение (гиперболизация) или уменьшение размеров известных технических объектов с целью получения нового эффекта.

При разработке конструкции необходимо учитывать следующие правила:

- отдавать предпочтение простым цилиндрическим формам по сравнению с коническими и сферическими;

- избегать острых углов, снимая фаски, делая округления;

- выполнять плавные переходы от одной поверхности к другой;

- предусматривать одинаковую и равномерную толщину стенок изделий;

- на одной высоте располагать поверхности обработки;

- для облегчения ремонта поверхности трения выполнять на отдельных, легко заменяемых деталях, а не на корпусах;

- заменять, где возможно, механизмы с прямолинейным поступательно-возвратным движением более выгодными механизмами с вращательным движением;

- избегать открытых механизмов и передач, заключая их в корпуса;

- сокращать объем механической обработки или заменять ее более производительными способами обработки без снятия стружки;

- разрабатывать сначала отдельные детали, входящие в сборочные единицы, а потом корпусные детали;

- экономить дорогостоящие и дефицитные материалы, применяя их полноценные заменители;

- соблюдать требования технической эстетики, придавая машинам стройные архитектурные формы, улучшать внешнюю отделку машины.

29