ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные принципы конструирования из "Детали машин Проектирование приводов технологического оборудования " Развитие техники может происходить только на базе создания новых мащин и совершенствования уже построенных. Теоретические и экспериментальные исследования машин для определения силы взаимодействия их деталей и сборочных единиц (узлов), практика конструирования, а также опыт их изготовления составляют основу создания современных машин. [c.86] Многообразие и сложность факторов, влияющих на конструкцию, изготовление и эксплуатацию технологического оборудованию, не дают возможности составить общую расчетную схему и обеспечить соответствие результатов расчета окончательным размерам деталей и машин в целом. В связи с этим при проектировании машин, а также простых и сложных деталей, обычно возникает необходимость разработки нескольких вариантов решений. Иными словами, решение технических задач в отличие от других всегда является многовариантным. При этом рациональное конструирование машин и оборудования возможно только с учетом технологии и организации работ. Машины, спроектированные и изготовленные с нарушением указанных требований, не могут быть эффективно использованы. Поэтому проектирование любой машины и их комплектов для комплексного механизированного и автоматизированного производства начинают с анализа заданного процесса производства и прежде всего принятой технологии. Раскроем подробней суть категории конструирование . [c.86] Конструирование — это логико-математический творческий процесс поиска оптимального варианта структуры, форм, размеров, материалов и взаимосвязи совокупности отдельных элементов, предназначенных для выполнения заданных функций в соответствии с требованиями технического задания, с учетом достижений науки и техники, патентных оценок и перспектив развития отрасли. [c.86] Результатом конструирования является полный комплект конструкторских документов, необходимых для изготовления, испытания и эксплуатации изделия. [c.86] Конструирование изделия (деталь, узел, механизм, привод машины, технологическая линия и т.п.) начинается с формирования и анализа входных данных. [c.86] Эта процедура связана с анализом компоновочной и кинематической схем машины, компоновочной и кинематической схем узла (механизма). [c.87] На различных стадиях проектирования применяют три типа изображений деталей и их элементов изображения, упрощенно отображающие форму, положение и ориентацию детали и ее элементов (кинематические и прочие схемы) изображения, упрощенно отображающие форму и точно положение и ориентацию детали и ее элементов (чертежи общих видов и сборочные) изображения, точно отображающие форму, положение и ориентацию элементов детали (чертежи деталей). [c.87] Процесс конструирования многогранен. В самом его начале нужно представлять, как разрабатываемый технический объект можно изготовить и как он будет выглядеть в конце процесса. [c.88] По определению одного из авторитетов в области теории конструирования профессора Крайнева А.Ф. [14], очень четко обозначена роль конструктора и вспомогательных средств при разработке нового конструктивного решения будущего изделия. [c.88] Бьшо бы наивно думать, что можно сформулировать однозначные правила конструирования — решения на все случаи жизни, не оставив места для творчества конструктора. Последнее, пожалуй, самое важное конструктор — это художник, — это композитор, — это поэт в своей области. Если он не обладает талантом, обширными и глубокими знаниями, пространственным (многомерным) мышлением, то создать новую совершенную конструкцию ему не помогут никакие правила или принципы. Создавать искусственный мир — это прежде всего искусство, а наука, как совокупность знаний, только помогает интуиции и таланту. Но это не означает, что при конструировании можно пренебрегать теорией. Теория и конструкторский опыт должны быть сбалансированы. Кстати, это важно не только для конструктора, но и для ученых-машиноведов. [c.88] Для решения функциональной задачи одинаково важны геометрическая форма (собственно конструкция), материалы и технология (рис. 3.1). [c.89] Функциональная целесообразность — принцип, означающий соответствие выбранного решения поставленной задаче. Иными словами — задача должна быть выполнена без превышения необходимых затрат. [c.89] однако, не ограничивается сущность функциональной целесообразности. Она воплощает в себе все последующие производные принципы в той или иной мере, поскольку все они направлены на то, чтобы наилучщим образом рещить функциональную задачу. Поэтому нельзя ограничиваться одним решением — выбор схем и конструкций должен быть на альтернативной основе. Составление возможных структурных, кинематических и конструктивных схем многих машин и механизмов приведено, например, в [14]. [c.90] Однако, следует оговорить и отрицательные стороны таких решений. В частности, в компактных конструкциях имеет место плохой теплоотвод, да и привычный для отечественных конструкций доступ к деталям и узлам ограничен, что затрудняет их обслуживание. В то же время конструкторы находят выход из данного положения имеется ряд решений мотор-барабанов с каналами для вентиляции, пронизывающими насквозь конструкцию, а также удобных для сборки и разборки блочных конструкций. [c.91] Деформативная приспособливаемость. Любые детали машин и сооружений под нафузкой деформируются. Величина деформации может быть столь незначительной, что не будет оказьшать влияния на функционирование объекта, но, как правило, не считаться с деформированием нельзя, даже если оно не грозит разрушением объекта, а только влияет на его качественные характеристики. В этой связи один из основных принципов конструирования заключается в придании детали такой геометрической формы, которая при нагружении способствовала бы желательному функционированию данной детали и сопряженных с ней деталей. Речь идет не об исключении деформации или не только о ее уменьшении, а о направленности деформирования, о компенсации за счет деформации погрешностей изготовления, об уменьшении неравномерности распределения нагрузки, об уменьшении нагрузки на сопряженные детали и т.п. [c.91] На рис. 3.3 представлен типичный для справочников и учебников пример нагружения болтового соединения, пожалуй, чуть в более выразительном виде. Чем больше сжимают стык, затягивая болт, тем больше растягивается болт. Приложение рабочей нагрузки я приведет к уменьшению сжатия стыка, к дополнительному растяжению, а может быть и к изгибу болта, на что обычно не обращают внимания. При этом стык может полностью раскрыться и/или прилегающие элементы изогнутся так, что нарушится равномерность прилегания поверхностей и герметичность стыка. [c.92] На рис. 3.3, б приведено современное решение фланцевого болтового соединения замкнутой емкости, работающей под внутренним давлением д, и показана модель, демонстрирующая нагружение и деформирование фланцев и стержня болта — шпильки, представленной в виде пружины. Шпильки имеют гайки 1 и 2 малого диаметра, что позволило разместить большое количество шпилек по контуру соединения. Шпильки максимально приближены к внутренней поверхности емкости (С Б/2), чтобы в большей мере они могли препятствовать раскрытию стыка, обусловленному поворотом сечений фланцев 1 и 2 относительно точки А под действием сил т.е. в этом плане картина максимально приближена к центральному нагружению болта. В то же время для уменьшения силы Г, растягивающей шпильку, увеличена ширина фланцев В и соответственно плечо В—С) действия силы Р, а значит уменьшена требуемая сила затяжки. Но при этом для обеспечения необходимой жесткости фланца при его осесимметричном деформировании требуется соответственно увеличить высоту фланца Н. [c.93] Из приведенных примеров следует, что желательно иметь максимальную жесткость стыка и минимальную жесткость болта. Это особенно важно при переменной рабочей нагрузке, когда определяющим фактором работоспособности является усталость материала болта, а уменьшение его жесткости приводит к уменьшению амплитуды переменных напряжений в его элементах. Ослабление сечения болта и увеличение длины стержня ограничены его прочностью и размерами фланцев. В особо ответственных конструкциях в силовую цепь болта вводят дополнительные упругие элементы, причем располагают их таким образом, чтобы уменьшить приведенную жесткость силовой цепи болта, а не стыка. При этом важно предусмотреть контроль силы затяжки болта. [c.93] Имеются и другие преимущества многопоточных систем, но в то же время следует предупредить читателя, что любое направление в конструировании не лишено недостатков, поэтому в каждом конкретном случае многопоточную систему нужно рассматривать как альтернативный вариант (или варианты) однопоточной системе и выбирать из них наиболее подходящий для решения поставленной задачи. [c.95] Вернуться к основной статье