Материал: Проектирование сварных рам и литых плит приводов

Введение

В конструкции приводов важными изделиями являются плиты, выполняемые из стального или чугунного литья, и рамы, свариваемые из профильного стального проката. Они предназначаются к установке на них двигателей, редукторов, тормозов, кожухов и других агрегатов или сборочных единиц, обеспечивая требуемое расположение между собой этих изделий с соответствующими требованиями точности их установки. Таким образом, рамы и плиты являются координирующими элементами конструкций приводов, обеспечивая требуемую компоновку.

К плитам и рамам предъявляются следующие требования: жесткость, точность взаимного расположения присоединительных поверхностей, точность расположения отверстий для установки сборочных единиц. Эти свойства должны сохраняться в течение всего времени работы привода. Помимо этого, плиты и рамы, как и все другие изделия (сборочные единицы), должны быть максимально просты по конструкции, иметь минимально возможную массу и минимально возможные габариты.

Плиты в основном применяются при массовом и среднесерийном производстве. Материал отливки - обычно серый чугун марок СЧ12 и СЧ15 ГОСТ 1412-85. Это объясняется его хорошими литейными свойствами, хорошей обрабатываемостью, относительно низкой стоимостью, достаточно высокой износостойкостью, приемлемыми жесткостью и прочностью. Сталь значительно реже используется в связи с малой жидкотекучестью, склонностью к образованию пузырей, значительной усадкой, что приводит к большему короблению, образованию раковин и трещин.

Рамы получаются значительно дешевле плит при мелкосерийном и единичном производстве, так как не требуют дорогостоящих моделей и имеют меньшую массу.

Вопросы координации сборочных единиц между собой, точности взаимного расположения присоединительных поверхностей, размеров отверстий, их взаимного расположения и шероховатости поверхностей для плит и рам являются одинаковыми.

Плита является одной крупной литой деталью.

Сварная рама может состоять из нескольких десятков деталей. Как правило, сварные изделия изготовляют из элементов, полученных из сортового проката (листового, профильного, труб и т.д.). Более того, рама для одной и той же машины, спроектированная разными инженерами, может иметь различные конструктивные решения. Поэтому, такие рамы могут значительно отличаться по конфигурации и по массе.

Рисунок 1 - Литая плита

При проектировании сварных рам кроме координации отверстий для установки агрегатов, требуется указывать и взаимное расположение деталей, составляющих раму. На сборочном чертеже необходимо также обозначать сварные соединения и механическую обработку.

В настоящих методических указаниях излагаются существующие приемы и нормативы по проектированию сварных рам и литых плит, которые дополняются некоторыми решениями, применяемыми в практике проектирования.

Плиту (раму) изображают обычно в масштабе уменьшения с обязательной проработкой основных мест конструкции в масштабе 1:1 с помощью сечений, разрезов и т.п.

Как правило, компоновка привода основана на эскизе или кинематической схеме проектируемого механизма. В общем случае конфигурацию плиты (рамы) определяют взаимное расположение и размеры присоединительных мест, размещаемых агрегатов. Таким образом, ко времени проектирования плиты (сварной рамы) должны быть выбраны или разработаны все агрегаты и сборочные единицы (в том числе и муфты), которые будут устанавливаться на плите (раме).

С целью определения положения и размеров присоединительных мест на чертеже тонкими линиями вычерчивают изображение изделий, которые устанавливаются на плиту (раму). Контурное изображение агрегатов можно давать без подробностей. Его можно наносить только на одном виде, где оно в большей степени определяет конструкцию плиты (рамы). На других видах можно нанести только очертания присоединительных мест (лапы двигателя и редуктора).

Особое внимание следует уделять точности положения присоединительных мест. С этой целью рекомендуется следующий порядок нанесения контурного изображения. На всех видах наносят положение главной оси, общей для двигателя и редуктора. Затем на главном виде изображают концы соединяемых валов. Зазор между валами определяют с учетом конструкции муфты, которая предполагается заранее подобранной или разработанной. Контур муфты также изображают на чертеже.

Следует обращать внимание, чтобы торцы ступиц муфты упирались в заплечики (буртики) на концах валов. Встречаются случаи, когда длина ступицы стандартной муфты меньше длины посадочного участка вала электродвигателя, тогда между торцом ступицы и буртиком вала устанавливают распорную втулку. Если ступица длиннее вала, ее можно обрезать, проверив предварительно прочность шпоночного или шлицевого соединений.

Вычертив концы валов и муфту на главном виде, наносят контуры электродвигателя и редуктора с присоединительными местами. При этом полезно проставлять присоединительные размеры: высоту до оси валов, вылет концов валов, положение и размеры лап, координаты отверстий под болты и прочие.

В некоторых случаях сочетание присоединительных размеров электродвигателя и редуктора может оказаться недостаточно удобным для образования простой конструкции. Тогда следует попробовать изменить размеры (например, расстояние между отверстиями) у нестандартных изделий.

Проектирование литой плиты

После нанесения контуров присоединительных мест можно приступать к разработке конструкции самой плиты. При конструировании не следует оставлять больших свободных площадей. Для этого при необходимости плиту делают Г- или Т-образной формы.

Габариты плиты получают путем обвода контуров присоединительных мест, стремясь к образованию по возможности простой и легкой конструкции. Высота плиты h является решающей для ее жесткости. На основе опыта разработки подобных конструкций рекомендуют:

,

где L - длина плиты, измеряемая на компоновочном чертеже привода.

В зависимости от компоновки привода возникает необходимость обеспечить соосность валов изделий. В этом случае при небольшой разности по высоте между осями узлов, устанавливаемых на плите, плиту выполняют одной высоты, а несоосность компенсируют строгаными прокладками. При значительной разности целесообразна ступенчатая плита.

Толщину стенок - д - литой плиты вычисляют по рекомендациям, приведенным в таблице 1.

Таблица 1 - Минимальная толщина наружных стенок д отливок из серого чугуна

Примечание: Толщину внутренних стенок уменьшают примерно на 20% [1, с. 94].

Можно назначить толщину стенки д по таблице 2, вычисляя габарит отливки N [3, с. 250]:

,

где L - длина, b - ширина, h - высота плиты, м.

Таблица 2 - Толщина наружных стенок д отливок из серого чугуна

После определения основных размеров приступают к отработке конструкции.

Опорные поверхности на плите, с которыми соприкасаются лапы (опоры) агрегатов, несколько возвышаются над общей поверхностью плиты. Эта высота должна обеспечивать возможность обработки на проход, т.е. чтобы соседние черные поверхности вследствие неточности литья не мешали такой обработке. Размеры платиков (приливов) определяют по размерам опорных поверхностей присоединяемых деталей с припуском на неточность литья в 5… 10 мм по всему контуру. Высота платиков обычно составляет 3… 5 мм (без припуска на обработку). Если по конструктивным

условиям требуются высокие платики, их следует выполнять пустотелыми во избежание местных скоплений металла (рисунок 2, а). При суммарной толщине платика и стенки, недостаточной по нормам глубины завинчивания, снизу образуют бобышки (т рисунок 2, б).

Рисунок 2 - Приливы и бобышки присоединительных мес

В плитах выполняют сквозные резьбовые отверстия, поскольку при установке болтов доступ к гайкам будет затруднен.

Наличие больших горизонтальных поверхностей, не занятых платиками, в плитах нежелательно. В этих случаях делают окна, обычно круглой формы или прямоугольной с большими скруглениями. Окна ужесточают окантовкой толщиной стенки при полной высоте примерно 2,5 толщины стенки.

Уклоны вертикальных стенок назначают в зависимости от высоты корпуса деталей.

Таблица 3 - Рекомендуемые уклоны [2, с. 313]

В среднем 1:10 , для того, чтобы обеспечить простоту формовки плиты (рисунок 3).

Опорную поверхность плиты выполняют обычно в виде фланца по всему контуру. Размеры и форма фланца зависят от принятой конструкции оформления отверстий под фундаментные болты (рисунок 3).

Рисунок 3 - Конструктивные элементы плиты

По рисунку 4, а крепление осуществляют непосредственно за фланец. Недостаток такой конструкции - большая ширина фланца, которая определяется условиями размещения болтов. При большом периметре плиты это приводит к неоправданному расходу металла. Более рациональным является конструкция по рисунку 4, б. Здесь фланец сравнительно узкий, а для фундаментных болтов образованы высокие, пустотелые бобышки. Высокие бобышки способствуют увеличению жесткости плиты и более равномерному распределению нагрузок и деформаций от затяжки фундаментных болтов.

Целесообразен также вариант по рисунку 4, в, который отличается от рисунка 4, б только тем, что во фланце образована маслосборная канавка, предохраняющая фундамент или пол от загрязнения маслом в случае его просачивания через уплотнение редуктора.

Рисунок 4 - Опорная поверхность литой плиты