Корпусные детали
К корпусным относят детали, обеспечивающие взаимное расположение деталей узла и воспринимающие основные силы, действующие в машине. Корпусные детали обычно имеют довольно сложную форму, поэтому их получают методом литья(в большинстве случаев) или методом сварки(при единичном и мелкосерийном производстве). Для изготовления корпусных деталей широко используют чугун, сталь, а при необходимости ограничения массы машин – легкие сплавы (алюминиевые, магниевые).
Корпусная деталь состоит из стенок, ребер, бобышек, фланцев и других элементов, соединенныхв единое целое.
При конструировании литой корпусной детали стенки следует по возможности выполнять одинаковой толщины. Толщину стенок литых деталей стремятся уменьшить до величины, определяемой условиями хорошего заполнения формы жидким металлом. Поэтому чем больше размеры корпуса, тем толще должны быть его стенки. Основной материал корпусов – серый чугун не ниже марки СЧ15. Рекомендуют толщину δ стенок для чугунных отливок назначать в зависимости отприведенного габаритаN корпуса:
N, м 0,40 0,6 1,0 1,5 2,0
δ, мм 7 8 10 12 14
Здесь N = (2L+ В + H)/3, где L,В и Н – длина, ширина и высота корпуса, м. Для редукторов толщину стенки, отвечающую требованиям технологии литья, необходимой прочности и жесткости корпуса,вычисляют по формуле
мм,
где Т – вращающий момент на выходном (тихоходном) валу, Н·м.
Плоскости стенок, встречающиеся под прямым или тупым углом, сопрягают дугами радиусом rили R(рис.1.125, а).Если стенки встречаются под острым углом, их рекомендуют соединять короткой вертикальной стенкой (рис.1.125, б).
В обоих случаях принимают: r≈ 0,5δ; R≈ 1,5δ, где δ – толщина стенки.
Рис. 1.125. Сопряжение стенок корпусных деталей
В отдельных местах детали (например, в местах расположения обработанных платиков, приливов, бобышек, во фланцах) толщину стенки необходимо увеличивать. Если отношение толщин δ1/δ ≤ 2 (рис.1.125, в),то сопряжение стенок выполняют радиусом r≈ 0,5δ. При отношении толщин δ1/δ > 2 одно сечение должно переходить в другое плавно (рис.1.125, г, д). При этом принимают: h≥4(δ2 – δ); δ2 = 1,5δ; r≈0,5δ.
Числовые значения радиусов закруглений принимают из стандартного ряда.
Формовочные уклоны задают углом β или катетом α в зависимости от высоты h(рис.1.126 и табл.1.4):
Рис. 1.126. Задание формовочных уклонов
Задание формовочных уклонов
Толщину наружныхребер жесткости у их основания принимают равной 0,9. 1,0 толщины основной стенки δ (рис.1.127, а).Толщина внутреннихребер из-за более медленного охлаждения металла должна быть равна 0,8δ (рис.1.127, б). Высоту ребер принимают hp≥ 5δ. Поперечное сечение ребер жесткости выполняют с уклоном.
Часто к корпусной детали прикрепляют крышки, фланцы, кронштейны. Для их установки и крепления на корпусной детали предусматривают опорные платики. Эти платики при неточном литье могут быть смещены. Учитывая это, размеры сторон опорных платиков должны быть на величину С больше размеров опорных поверхностей прикрепляемых деталей (рис.1.128). Для литых деталей средних размеров С = 2. 4 мм.
Рис. 1.127. Параметры ребер жесткости
Рис. 1.128. Параметры опорных платиков
При конструировании корпусных деталей следует отделять обрабатываемые поверхности от «черных» (необрабатываемых). Обрабатываемые поверхностивыполняют в виде платиков (рис.1.128), высоту hкоторых можно принимать h=(0,4. 0,5)δ.
Во избежание поломки сверл поверхность детали, с которой соприкасается сверло в начале сверления, должна быть перпендикулярна оси сверла (рис.1.129, а). Поверхность детали на выходе сверла также должна быть перпендикулярна оси сверла (рис.1.129, б).
Все отверстия(гладкие и резьбовые) для удобства сверления желательно выполнять сквозными. Глухие отверстия требуют точного останова инструмента для выдерживания глубины отверстия, а при нарезании резьбы – применения нескольких метчиков.
На станках нарезают резьбу диаметром ≥ 6мм. Чтобы не нарезать в корпусной детали резьбу вручную, диаметр нарезки желательно иметь ≥ М6.
Оси отверстий желательно располагать перпендикулярно базовой плоскости детали (рис.1.129, в), поскольку расположение отверстий под углом неудобно для обработки на сверлильном станке.
Рис. 1.129. Расположение отверстий в корпусной детали
Длина отверстий должна быть возможно меньшей, так как длинные отверстия помимо увеличения времени на их сверление требуют применения более дорогих сверл и затраты дополнительного времени на повторные выводы сверла для удаления стружки.
Несквозные резьбовые отверстия, нарезаемые резцом, должны оканчиваться канавкой для выхода резца.
Для обеспечения точности обрабатываемых отверстий расточная оправка должна иметь переднюю и заднюю направляющие. Для этого в задней стенке детали растачивают отверстие 1 для прохода оправки, даже когда оно конструктивно не требуется (рис.1.130, а). По окончании обработки отверстие в зависимости от размера заглушают пробкой или закрывают крышкой. Если не удается создать заднюю направляющую для оправки вне детали, следует предусмотреть окно 1 для ввода в деталь кронштейна 2 с направляющей втулкой (рис.1.130, б).
Рис. 1.130. Обеспечение точности обрабатываемых отверстий
Источник статьи: http://3ys.ru/detali-mashin-i-osnovy-konstruirovaniya/korpusnye-detali.html
Корпуса и корпусные детали, классификация, материалы
Корпус — деталь или группа сочленённых деталей, предназначенная для размещения и фиксации подвижных деталей механизма или машины, для защиты их от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, а также для крепления механизмов в составе машин и агрегатов.
Кроме того, корпусные детали весьма часто выполняют роль ёмкости для хранения эксплуатационного запаса смазочных материалов.
Классификация корпусных деталей:
1) По степени конструктивной сложности
1.1) простые, не имеющие внутренних перегородок, рёбер и приливов;
1.2) сложные.
2) По сообщённости внутреннего пространства с внешней средой:
2.1) закрытые, внутренняя полость которых, как во время работы, так и в неработающем состоянии, полностью изолирована от внешней среды;
2.2)полузакрытые, внутренняя полость которых может сообщаться с внешней средой в отдельные моменты (часть времени) работы машины (механизма) или в неработающем состоянии;
2.3) открытые, внутренняя полость которых постоянно сообщена с внешней средой.
3) По пригодности для хранения эксплуатационного запаса смазочных материалов:
3.1)сухие корпуса, не предназначенные для хранения эксплуатационного запаса смазочных материалов;
3.2) маслонаполненные, ёмкость которых достаточна для хранения эксплуатационного запаса смазочных материалов.
4) По основному материалу, из которого изготовлены детали корпуса:
4.1) металлические (чугун, сталь литая, сталь сварная, лёгкие сплавы: алюминиево-кремниевые, алюминиево-магниевые);
4.2) неметаллические(пластики, дерево, фанера).
Серый чугун (СЧ15, СЧ20) является одним из самых дешёвых и распространённых материалов для изготовления корпусных деталей. Вместе с тем чугунные корпусные детали имеют наибольшую массу по сравнению с аналогичными деталями, выполненными из других материалов. Поэтому из чугуна изготавливают корпуса стационарных машин и механизмов, устанавливаемых на фундаменте. Существенным недостатком чугуна, как корпусного материала, является плохая его ремонтопригодность.
Корпуса из алюминиевых сплавов (сплавы: алюминий-кремниевые АЛ2, АЛ4, АЛ9 и др.; алюминий-магниевые АЛ8, АЛ13, АЛ22 и некоторые другие) в силу низкой плотности алюминиевых сплавов по общей массе существенно меньше стальных и чугунных. Такие корпуса легко обрабатываются на станках, а по ремонтопригодности с применением сварки являются примерно такими же, как и чугунные. При высоком уровне технологической обеспеченности ремонтного производства ремонт корпусов из алюминиевых сплавов не вызывает особых затруднений. Стенки корпусов из неупрочняемых алюминиевых сплавов необходимо выполнять более толстыми по сравнению с чугунными.
Литой корпус должен удовлетворять не только конструктивным, но и технологическим требованиям. Так, например, поверхности, расположенные по направлению выемки формы при формовании должны снабжаться литейными уклонами (обычно 3…5°). Места стыковки разнонаправленных поверхностей должны сопрягаться радиусными переходами (радиус скругления r = 0,2…0,35 от полусуммы толщин сопрягаемых стенок). При разнотолщинности сопрягаемых стенок превышающей 25 % необходимо между ними формировать плавный переход на длине, равной 3…5 толщин наиболее толстой стенки.
Поверхность дна маслонаполненных корпусов должна иметь уклон 2…3° в сторону сливного отверстия.
Поверхности корпусов, подвергаемые механической обработке, выполняются, как правило, так, чтобы обеспечивалось движение режущего инструмента «на проход».
Места установки подшипниковых опор в корпусах обычно выполняются утолщёнными и подкрепляются рёбрами жесткости. Кроме того, корпуса механизмов с высоким тепловыделением (например, червячных редукторов) снабжаются рёбрами с целью увеличения поверхности, отдающей тепло окружающему воздуху. При этом направление простирания рёбер должно совпадать с направлением движения охлаждающего воздуха. Толщина рёбер жёсткости и охлаждающих рёбер принимается равной толщине стенки или несколько меньше её.
Основными критериями работоспособности корпусных деталей являются прочность, жёсткость и долговечность.
Источник статьи: http://infopedia.su/15x13c79.html
КОРПУСНЫЕ ДЕТАЛИ
Станины несут на себе основные узлы машин, обеспечивают их правильное взаимное расположение и воспринимают основные силы, действующие в машине,
Плиты поддерживают машины и приводы машин, состоящие из отдельных агрегатов, а также вертикальные машины.
Коробки, корпуса и другие детали заключают в себе или поддерживают механизмы машин.
Все детали этой группы можно объединить под общим названием корпусные детали.
Корпусные детали в значительной степени определяют работоспособность и надежность машин по критериям виброустойчивости, точности работы под нагрузкой, долговечности (при наличии направляющих или других изнашиваемых поверхностей). В стационарных машинах корпусные детали составляют до 70–85% массы машин. Поэтому мероприятия по экономии материалов наиболее эффективны в отношении снижения массы корпусных деталей.
Все корпусные детали (рис. 166) можно разделить по назначению на следующие группы: 1) станины, рамы; 2) основания, фундаментные плиты; 3) корпусные детали узлов.
Корпусные детали узлов можно разделить на: а) корпуса, коробки, цилиндры; б) стойки, кронштейны и другие неподвижные поддерживающие детали; в) столы, суппорты, ползуны и другие подвижные корпусные детали; г) кожухи и крышки. Корпусные детали применяют: с двумя габаритными размерами, значительно меньшими, чем третий, – длинные станины, поперечины, ползуны; с одним габаритным размером, значительно меньшим, чем два других, – плиты, плоские столы; с габаритными размерами одного порядка – коробки.
Критерии работоспособности и надежности корпусных деталей: прочность, жесткость, долговечность.
Прочность является основным критерием для корпусных деталей, подверженных большим нагрузкам, главным образом ударным и переменным.
Жесткость служит основным критерием работоспособности большинства корпусных деталей. Повышенные упругие перемещения в корпусных деталях обычно приводят к неправильной работе механизмов, понижению точности работы машин, способствуют возникновению колебаний.
Долговечность по износу имеет большое значение для корпусных деталей с направляющими или цилиндрами, выполненными за одно целое, без накладок или гильз. Ресурс остальных корпусных деталей обычно больше срока службы машин по их моральному износу (старению конструкции).
Выбор материала подчиняется указанным выше основным критериям работоспособности и технологическим требованиям.
Корпусные детали по условию жесткости изготовляют из материалов с высоким модулем упругости, допускающих совершенные формы, т. е. из чугуна и сталей без термической обработки. Термическая обработка крупных деталей затруднена, и она не повышает модуль упругости материала.
Корпусные детали в транспортных машинах, например картеры двигателей, а также подвижные детали стационарных машин, например поршни, нагружаемые большими массовыми инерционными силами, часто выполняют из легких сплавов, которые обладают повышенной прочностью, отнесенной к единице массы.
Большинство корпусных деталей отливают из чугуна. Это объясняется возможностями получения сложных геометрических форм; относительно невысокой стоимостью при серийном изготовлении, в котором стоимость моделей раскладывается на значительное количество отливок.
Сварные корпусные детали применяют для уменьшения массы и габаритов, а в индивидуальном и мелкосерийном производстве также для удешевления и ускорения производства.
Сварные детали выполняют: а) из элементов простых форм – в слабо оснащенном и индивидуальном и мелкосерийном производствах; б) из гнутых элементов – в достаточно хорошо оснащенном серийном производстве; в) из штампованных элементов, обеспечивающих совершенные, обтекаемые формы, – в крупносерийном и массовом производствах.
Большие перспективы, главным образом в тяжелом машиностроении, имеют сварно-литые конструкции, так как они значительно упрощают отливки.
Корпусные детали, которые должны иметь минимальную массу, но не подвергаются существенным нагрузкам и не требуют высокой стабильности размеров, успешно изготовляют из пластмасс. К этим деталям относятся корпуса переносных и ручных машин и инструмента, приборов; крышки, кожухи и т. д.
Конструирование корпусных деталей
Корпусные детали, работающие на изгиб и кручение, целесообразно выполнять тонкостенными с толщиной стенок, обычно определяемой по технологическим условиям (условиям хорошего заполнения форм жидким металлом). Детали, работающие на кручение, нужно по возможности выполнять с замкнутыми сечениями, а работающие на изгиб – с максимальным отнесением материала от нейтральной оси. При необходимости изготовления окон для использования внутреннего пространства не следует их совмещать по длине; ослабление целесообразно компенсировать отбортовками или жесткими крышками. Наиболее эффективным путем экономии материалов при изготовлении машин обычно является уменьшение толщины стенок. Уменьшением толщины стенок в k раз при сохранении постоянной жесткости и подобия контура можно уменьшить массу в k 2/3 раз. Необходимая жесткость стенок обеспечивается соответствующим оребрением.
Внутренние стенки и ребра охлаждаются медленнее, чем наружные, поэтому их толщины по условию одновременного остывания с наружными рекомендуют выбирать равными 0,8 от толщины наружных. Высота ребер должна быть не больше их пятикратной толщины. Стенки стальных отливок по технологическим условиям выбирают на 20–40 % толще, чем чугунных. Цветные литейные сплавы допускают значительно меньшие толщины стенок, чем чугун. Толстые стенки в отливках применяют при стесненных габаритах деталей.
Стенки должны быть по возможности постоянной толщины. Если невозможно выдержать постоянную толщину стенок, необходимо предусматривать плавные переходы.
Корпусные детали, приближающиеся по соотношению габаритных размеров к брусьям, подвергаются обычно изгибу и кручению. Детали этого типа с замкнутым контуром при действии нагрузок на перегородки (концевые или промежуточные) работают как одно целое и их рассчитывают по соответствующим формулам сопротивления материалов. Контур деталей этого типа при наличии окон и отсутствии перегородок или при действии нагрузки не на перегородки искажается, что учитывают в уточненных расчетах.
Корпусные детали, относящиеся к той же группе, но состоящие из двух стенок, с перпендикулярными или диагональными перегородками (типа станин токарных станков), рассчитывают как тонкостенные статически неопределимые системы. В технических расчетах станины этого типа рассматривают как брусья постоянного по длине сечения некоторой приведенной жесткости, определенной из уточненного расчета системы как статически неопределимой при одном простом виде нагружения.
Портальные станины, рамы транспортных машин рассчитывают как статически неопределимые системы.
Корпусные детали типа плит, подвергаемые обычно действию сил, перпендикулярных к основной плоскости, рассчитывают как простые или сложные пластины. Для деталей типа столов, перемещающихся по направляющим, критерием расчета является сохранение правильного контакта в направляющих. Для плит критерием обычно является сохранение плоскостности при затяжке фундаментных болтов и приложении внешних нагрузок.
Основные расчеты коробок ведут на нагрузки, действующие перпендикулярно к стенкам, так как стенки в своей плоскости имеют высокую жесткость. Обычно можно пользоваться приближенными расчетами, основанными на экспериментах на моделях. Критериями расчета являются прочность и условия правильной работы механизмов.
Горизонтальные станины и плиты проектируют с учетом их совместной работы с фундаментом.
Машины, подверженные существенным динамическим нагрузкам, тяжелые и высокоточные машины устанавливают на индивидуальные фундаменты; остальные машины – на общем бетонном полотне цеха толщиной 200–250 мм.
Машины устанавливают на подкладках, клиньях или башмаках, притягивают болтами и подливают цементным раствором.
Прецизионные машины, для которых недопустимы вибрации, а также машины, являющиеся источником сильных вибраций в цехе, устанавливают на упругие виброизоляционные опоры или прокладки, а в особо ответственных случаях – на виброизоляционные фундаменты. Последние опирают на пружины или резиновые амортизаторы.
Для крупных корпусных деталей в последнее время стали применять бетонные и железобетонные конструкции. Бетон хорошо гасит вибрации, что увеличивает жесткость машины в целом. Кроме того, по сравнению с чугуном бетон менее чувствителен к колебаниям температуры. Хотя модуль упругости бетона меньше, чем модуль упругости чугуна, такую же жесткость можно получить за счет увеличения толщины стенок. Масса корпусной детали при этом остается в пределах нормы, так как удельный вес бетона составляет только треть от удельного веса серого чугуна.
Однако бетон имеет недостаток: после схватывания он поглощает влагу, что влечет за собой объемные изменения. Кроме того, попадание масла на бетон повреждает его. Поэтому следует принимать необходимые меры по защите бетона от влаги и попадания масла.
Для изготовления станин тяжелых станков используют железобетон. Применение железобетона дает экономию металла на 40. 60%, при этом обеспечивается такая же жесткость, как и при применении чугуна.
Перспективным материалом является полимерный бетон, который имеет высокий модуль упругости (Е=40 кН/мм 2 ) и лишен недостатков, присущих бетону.
Источник статьи: http://helpiks.org/3-91085.html