Составные конструкции

Составные конструкции

В ряде случаев целесообразно расчленять детали, соединяя составные части наглухо (запрессовкой, сваркой, папкой, заклепками) или разборно (с помощью крепежных болтов). Составные конструкции применяют для облегчения механической обработки, упрощения формы заготовок, уменьшения массы, а также как средство экономии дефицитных и дорогостоящих материалов.

Расчленение позволяет в некоторых случаях значительно уменьшить трудоемкость изготовления крупногабаритных литых корпусных деталей. Конструкция станины с подшипниками под продольные валы (рис. 339, а), в которой нижние половины корпусов подшипников отлиты заодно со станиной, нетехнологична. Необходимо совместное растачивание цилиндрических отверстий в крышках и станине с соблюдением параллельности осей отверстий. Обработка особенно затруднительна в случае, когда подшипники, расположенные в линию, находятся на значительном расстоянии один от другого.

В конструкции (б) с отъемными корпусами обработка сводится к фрезерованию или строганию привалочных плоскостей над корпуса подшипников. Последние фиксируют на станине контрольными штифтами.

Станина с подшипниками

Другой пример — установка роликов по углам передвижной станины (рис. 340, а). Добиться соосности осей роликов и расположения их в одной горизонтальной плоскости очень трудно, особенно если ролики разнесены на большое расстояние. Применение отъемных проушин (рис. 340, б) упрощает обработку.

Введение отъемных деталей

В наиболее целесообразной конструкции (в) привалочные плоскости под проушины можно обрабатывать фрезерованием напроход, что обеспечивает расположение роликов в одной плоскости. Проушины жестче, чем в предыдущей конструкции, и надежно зафиксированы от поворота относительно станины.

Примеры упрощения обработки пазов в станинах путем применения отъемных деталей приведены на рис. 340, г—ж.

На рис. 341 представлены примеры облегчения механической обработки путем применения сварных конструкций. Блок зубчатых колес (а) изготовить практически невозможно из-за сложности обработки фигурной полости между колесами. Составная конструкция (б) с соединением колес контактной сваркой позволяет придать колесам необходимую конфигурацию. Сложный по вырубке угловой рычаг (в) можно заменить сварной конструкцией (г) состоящей из двух одинаковых деталей простой конфигурации.

Сварные конструкции

Другие примеры целесообразного применения составных конструкций приведены на рис. 341, д—к.

Применение составных конструкций облегчает создание деталей сложной формы. Траверсу (рис, 342, а), служащую для передачи движения от кулачка двум клапанам (направление рабочих сил показано стрелками), можно изготовить только штамповкой в закрытых штампах. Для единичного производства, когда изготовление штампов нерентабельно, целесообразно применить сборную конструкцию (б), состоящую из двух точеных деталей, соединенных посадками с натягом. Составные конструкции часто применяют как заменители поковок для валов с фланцами большого диаметра.

На рис. 342, в—д показан перевод кованого фланцевого вала на сварную конструкцию. Конструкция (г) является половинчатым решением: вал изготовляется из круглого проката с трудоемкой операцией сверления и растачивания внутренней полости.

Механическая обработка сведена к минимуму в конструкции (д), где вал изготовлен из цельнотянутой трубы, к которой приварен хвостовик.

Составные конструкции

Применение составных конструкций как средства замены поковок оправдано только при небольших масштабах выпуска. Вообще же выгоднее изготовлять детали из штамповок, близких по форме к готовым изделиям. При этом получается крупный выигрыш в прочности детали, объеме механической обработки, производительности и, в конечном счете, в условиях массового производства, в стоимости изготовления.

Однако и в серийном производстве выгодно применять составные конструкции как средство упрощения поковок. Примером может служить вал планетарного редуктора (е) с водилом сателлитных зубчатых колес. Ковка водила заодно с валом вызывает большие трудности. В сборной конструкции (ж) водило выполнено отдельно и посажено на вал на шлицах. Поковки обеих деталей резко упрощаются.

В ряде случаев применение составных частей из легких сплавов позволяет добиться значительного уменьшения массы.

В кулачковой шайбе (рис 343, а) целесообразно выполнить диск из алюминиевого сплава, с приставным стальным ободом 1, несущим кулачки (рис 343, б). Другие примеры: ротор аксиального компрессора со стальным венцом 2 приводных шлицев (рис. 343, в, г); тормозной барабан со стальной вставкой 3 на поверхности трения (рис. 343, д, е).

Составные конструкции с применением легких сплавов

Сборные конструкции широко применяют как средство экономии дефицитных и дорогостоящих материалов.

Зубья червячных колес (рис 344, а), работающие в условиях трения скольжения, как правило, выполняют из антифрикционных бронз. Для уменьшения расхода бронзы применяют бандажирование.

Экономия дефицитных материалов

Из бронзы выполняют только зубчатый венец, который напрессовывают на центр, изготовленный из дешевого материала (углеродистой стали, чугуна). В конструкции (б) расход бронзы снижен в 3 раза по сравнению с исходной конструкцией. В зубчатых колесах (в) целесообразно выполнять из качественной стали только венец (г).

Шток (д) выполнен целиком из легированной стали с закалкой сферического конца. Экономичнее конструкция (е), где из легированной стали выполнен только наконечник.

К числу дефицитных материалов принадлежат оловянистые бронзы и баббиты. Если допускают условия работы, то следует применять низкооловянные и безоловянные бронзы и баббиты, а также другие качественные заменители.

Если же применения дефицитных цветных сплавов избежать нельзя, то следует сокращать их расход до минимума. В качестве примера приведем корпус с многочисленными поверхностями трения (центральное отверстие и отверстия в проушинах). В конструкции (ж) корпус выполнен целиком из антифрикционной бронзы, а в рациональной конструкции (з) — из чугуна (или другого недефицитного металла); поверхности трения образованы бронзовыми втулками.

Пример уменьшения расхода дефицитного материала на подшипниковую втулку представлен на рис. 344, и, к. Массивная бронзовая втулка заменена тонкостенной втулкой, свертываемой из ленточной латуни (типа ЛС 59—1) и укрепляемой раскатыванием и завальцовкой в посадочном отверстии.

Эффективным способом экономии оловянистых баббитов является уменьшение толщины слоя заливки. В настоящее время толщину слоя доводят до 0,2—0,3 мм вместо применявшихся толщин 1—3 мм. К тому же тонкослойная баббитовая заливка обладает повышенной циклической прочностью и менее подвержена растрескиванию.

Наиболее экономичны подшипники с двухслойной заливкой, состоящей из слоя баббита толщиной в несколько сотых миллиметра, нанесенною электролитически на подслой из пористой бронзы.

Отложение баббита в порах бронзовой подложки обеспечивает прочное сцепление баббита с бронзой и создает в бронзовом подслое промежуточную структуру, близкую по антифрикционным свойствам и качествам к оловянистой бронзе.

Связанные материалы