16 Корпуса

По функциональному назначению корпуса делят на несущие и корпуса-кожухи. Несущие корпуса служат для установки подвижных и неподвижных узлов и деталей механизма и должны обеспечивать их требуемое взаимное расположение. К таким узлам можно отнести опоры скольжения и качения, двигатели, муфты, ручки и кнопки управления, контактные устройства, шкалы и т.д. Корпуса-кожухи служат не только для размещения и крепления в них узлов и деталей механизмов, но и для защиты их от механических повреждений и попадания пыли и влаги; они все в какой-то степени герметизированы. От конструкции корпуса зависят точность и надежность работы механизма, его размеры, масса и внешний вид, удобство и безопасность эксплуатации.

По конструктивным признакам несущие корпуса классифицируются на цельные, разъемные, сборные, одно- и двухплатные (рис. 16.1).

Цельные корпуса (рис. 16.1, а) имеют форму открытых коробок. Они обладают высокой прочностью и жесткостью, хорошо защищают детали и узлы от внешних воздействий. Их конструкция всегда предусматривает монтажные отверстия, которые закрываются крышками (рис. 16.2, а).

Недостатками конструкции часто являются ограниченные возможности предварительной сборки деталей механизма в узлы до их установки в корпус, сложность и неудобство сборки и разборки узлов из-за ограничения внутри корпусного пространства. Цельные корпуса изготавливают с помощью различных технологий: литьем, штамповкой, прессованием, сваркой, механической обработкой.

Разъемные корпуса имеют форму закрытых коробок и состоят обычно из двух основных частей, плоскость разъема которых или совпадает с плоскостью расположения осей валов (рис. 16.1, г), или располагается перпендикулярно к осям валов (рис. 16.1, б, в). Эти корпуса обладают достаточными прочностью и жесткостью, защищают детали от внешних воздействий и допускают поузловую сборку механизма. Центрирование основных (двух) частей корпуса осуществляется с помощью штифтов (рис. 16.1, в , г) или по цилиндрической соосной поверхности (рис. 16.1,б). Чтобы обеспечить точность расположения валов, отверстия под подшипники обрабатываются одновременно для собранных совместно основных частей корпуса.

Рис. 16.1

Сборные корпуса (рис. 16.1, д) имеют коробчатую форму и состоят из пластин, угольников и крышек, соединенных винтами 1, 2 (рис. 16.2, б) и штифтами. Их изготавливают из металлопроката (полос, листов, уголков) путем механической обработки на станках. Они имеют достаточные прочность и жесткость, защищают детали и узлы механизма от внешних воздействий, но ограничивают, как и цельные корпуса, возможности узловой сборки. Их применяют в единичном и опытном производстве (рис. 16.2, б).

Рис. 16.2

Одноплатные корпуса (рис. 16.1, е) имеют форму плоской пластины или пластины с ребрами жесткости и необходимыми приливами. Возможны две схемы расположения валов по отношению к пластине. Чаще применяются конструкции корпусов, оси валов механизма которых расположены перпендикулярно к корпусу.

Одноплатные корпуса обладают достаточными прочностью и жесткостью, допускают узловую сборку, использование большого числа унифицированных деталей и узлов и обеспечивают удобную регулировку механизма. Их используют как в единичном, так и в серийном производстве.

Для защиты от внешних воздействий одноплатных корпусов применяют крышки-кожухи.

Двухплатные корпуса (см. рис. 16.1, ж) включают две параллельные пластины (платы), соединенные распорными колонками и винтами.

Двухплатные корпуса имеют невысокие прочность и жесткость; от внешних воздействий корпус защищается кожухом. Детали и узлы механизма располагаются между платами. Двухплатные корпуса применяют в массовом, серийном и единичном производствах, они технологичны и удобны в сборке. Платы изготавливают из металлопроката, литьем, прессованием, штамповкой с последующей механической обработкой.

В зависимости от технологии изготовления несущие корпуса делят на литые, прессованные, штампованные, сварные и механически обработанные.

Литые корпуса изготавливают из алюминиевых сплавов АЛ4 и АЛ9, магниевых Мг4 и Мг6, иногда из чугунов СЧ12 и СЧ15, цинковых и медных сплавов, пластмасс. Корпуса должны иметь простую конфигурацию, ограниченную плоскостями и поверхностями вращения без поднутрений.

Необходимо предусматривать закругления всех острых углов. Для уменьшения механической обработки литых деталей обрабатываемые поверхности (под крышки, люки, стаканы) рекомендуется располагать в одной плоскости и делать выступающими на 1...2 мм над необрабатываемыми. Толщину стенок корпуса необходимо выбирать в пределах 2...4 мм, при этом внутренние стенки могут быть на 20 % тоньше внешних. Для размещения подшипников, закрепления двигателей предусматривают местные утолщения — приливы. В разъемных корпусах растачивание отверстий под подшипники, обработка торцовых поверхностей производятся после сборки двух частей корпуса.

Прессованные корпуса изготавливаются из пластмасс: композиционных, фенопласта К18-2, аминопласта. Они имеют малые стоимость и массу, высокие электроизоляционные, демпфирующие и антикоррозионные свойства. Желательна простая форма корпуса, не препятствующая заполнению пресс-формы и легко из нее вынимаемая. Толщина стенок — 3...5 мм, обязательны плавные переходы от больших сечений к меньшим, радиусы закруглений, уклоны вертикальных стенок (см. рис. 16.2, а).

Штампованные корпуса выполняют с помощью гибки, вытяжки и вырубки из полосовых тонколистовых заготовок. В качестве материалов применяют малоуглеродистые пластичные стали 08, 10, 15, деформируемые сплавы алюминия Д1 и Д16. Рекомендуется толщину стенок принимать равной 1...2 мм. Жесткость увеличивают штамповкой ребер, рифлений различных форм, отбортовкой. Штампованные детали корпуса соединяют винтами, сваркой, пайкой.

Литые, прессованные и штампованные корпуса экономически выгодно использовать при серийном и массовом производстве, когда стоимость оснастки (штампы, пресс-формы, литейные формы) распределяется на значительное количество изготавливаемых изделий. Эти технологии позволяют обеспечить высокие точность, производительность, повторяемость, малый расход материалов.

Сварные корпуса изготавливают при мелкосерийном и единичном производствах. Их выполняют из металлопроката (листов, полос, уголков, профилей). Корпус после сварки подвергают отжигу для снятия локальных (в местах сварки) внутренних напряжений. Рекомендуется производить механическую обработку плоскостей и отверстий только после отжига.

Толщина стенок определяется типом сварки и усилиями, возникающими при обработке корпуса после сварки. Жесткость корпуса можно увеличить ребрами, располагаемыми снаружи у мест крепления подшипников.

Механически обработанные корпуса, имеющие форму тел вращения (см. рис. 16.1, б), призмы, могут изготавливаться обработкой исходной заготовки.

По степени защиты от воздействия окружающей среды корпуса-кожухи классифицируют как обыкновенные защитные, пыленепроницаемые, брызгонепроницаемые и взрывобезопасные. Важен выбор степени герметичности: полная герметичность корпусов усложняет и удорожает конструкцию. Основные элементы герметичных корпусов, которые необходимо уплотнять, — крышки, смотровые стекла, электрические вводы и подвижные соединения. Для всех выходящих наружу подвижных деталей в крышках устанавливают уплотнения. Крышки герметичных корпусов уплотняют резиновыми шнурами круглого, квадратного или прямоугольного сечения (рис. 16.3), резиновыми прокладками. Смотровые стекла уплотняют с помощью резиновых прокладок (рис. 16.4, а, б) или герметиками (рис. 16.4, в).

Рис. 16.3

Рис. 16.4

Выбор типа и формы корпуса зависит от назначения, места установки, условий эксплуатации, серийности, кинематической и компоновочной схем механизма, технологических возможностей производства, эстетики, удобства сборки и ремонта, способов крепления, требований по габаритам, массе и креплению механизма.

 17  Упругие элементы 

17.1 Назначение, классификация, основные свойства и материалы

упругих элементов

Деформации деталей механизмов нежелательны, так как изменение размеров ведет к появлению дополнительных зазоров, натягов, погрешностей взаиморасположения в соединениях, уменьшает точность передачи, увеличивает потери на преодоление сил трения. Но существует большая группа деталей, основным рабочим свойством которых является значительная упругая деформация, полезно используемая для различных целей. Их называют упругими элементами (УЭ).

Упругие элементы делятся на стержневые и оболочковые. К стержневым

УЭ относятся: винтовые пружины растяжения (рис. 17.1, а) и сжатия (рис. 17.1, б), проволока которых при деформации пружины скручивается; винтовые пружины кручения (рис. 17.1, г) и плоские пружины (рис. 17.1, в, д), материал которых испытывает деформацию изгиба. Материал оболочковых УЭ испытывает сложную деформацию. К таким элементам относят: гофрированные трубки — сильфоны (рис. 17.1, е); плоские и гофрированные мембраны (рис. 17.1, ж); мембранные коробки (рис. 17.1, з); трубчатые пружины (рис. 17.1, и).

По назначению упругие элементы делятся на силовые, измерительные и элементы упругих связей. Силовые УЭ применяются для силового замыкания кинематических пар — прижима звеньев в фрикционных, кулачковых и храповых передачах, муфтах, для накопления механической энергии, необходимой для возврата в исходное положение или приведения в движение (пружинные двигатели) подвижных звеньев механизмов.

Измерительные УЭ используются в манометрах, динамометрах, термометрах и электроизмерительных приборах как чувствительные элементы устройств для измерения давлений, сил и моментов сил, температур и других параметров. Часто функцию измерительного элемента совмещают с функцией токопровода. Тонкие винтовые и спиральные пружины применяют как токоведущие УЭ. Элементы упругих связей используют при замене жесткой связи деталей упругой, как резиновые и пружинные амортизаторы (рис. 17.1, k) для виброизоляции устройств и поглощения энергии удара.

Рис. 17.1

По виду деформации упругие элементы делятся на элементы, испытывающие кручение, изгиб и сложную деформацию.

Материалы упругих элементов должны обладать высокими упругими свойствами, высокой прочностью при переменных нагрузках. Отдельные виды элементов должны быть стойкими к коррозии, иметь хорошую электропроводимость и анти-агнитность.

Силовые и измерительные элементы изготавливают из высокоуглеродистых пружинных 65Г, 60С2,70С2 и инструментальных У8, У10, У12 сталей.

Контактные и моментные антимагнитные, коррозионно-стойкие пружины см. рис. 17.1, в, д) изготавливают из фосфористых БрОФб-0,15, БрОФ4-0,2 и бериллиевой БрБ2 бронз.

Трубчатые манометрические пружины (см. рис. 17.1, и), сильфоны(рис. 17.1, е), мембраны и мембранные коробки (рис. 17.1,ж,з) изготавливают из латуней Л62, Л68, Л80, бронзы БрОФ4-0,2, нержавеющей стали Х18Н10Т.

Вид и режим термической обработки зависят от материала упругих элементов и требований к ним.