Файл: Быстрова, В. И. Проектирование механизмов и приборов для целлюлозно-бумажных производств учебное пособие.pdf

РАЗДЕЛ //. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

Теоретически разработанные устройства, механизмы и' т. д. затем должны облекаться в конструктивные формы. При выборе того или иного варианта конструкции следует учитывать всевоз­ можные факторы — такие, как объем производства, условия работы проектируемого изделия и пр. В зависимости от этого во многом определяется выбор материалов, способ производства, точность изготовления, а также конструктивные особенности отдельных элементов механизма, например, опор, пружин и т. д. Решению наиболее важных из этих задач посвящается данный раздел.

ГЛАВА 5. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

§ 1. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРИБОРАМ

Для создания наиболее рациональных конструкций приборов необходимо учитывать специфику приборостроения. Следует иметь в виду, что конструкция деталей существенно зависит от объема производства. Для выпуска малой партии деталей невыгодно, на­ пример, создавать высококачественный штамповочный инструмент, пресс-формы для прессования пластмасс или формы для литья под давлением. Величину партии следует учитывать и при выборе типа соединения деталей. Чем крупнее партия одинаковых деталей, тем быстрее окупается оборудование и приспособления. Вследствии малых размеров деталей приборов можно использовать более эко­ номичные способы соединения, отличные от соединений, применя­ емых в машиностроении. Например, соединение лапками, завальцовкой, широко распространенные в' приборостроении, почти не встречаются в машиностроении.

Несмотря на кажущуюся незначительность нагрузок, действую­ щих на детали приборов, необходимо производить расчеты на прочность, так как при работе приборов, а также при их транспор­ тировке могут возникнуть чрезвычайно большие напряжения. На­ пример, при весе подвижной системы электроизмерительного при-

38

■бора всего 20—30 г удельное давление на поверхность подпятника при транспортировке прибора может быть более 109Па.

Конструкция деталей приборов должна по возможности обес­ печивать равномерное распределение нагрузки по сечению детали, т. е. материал должен работать на растяжение или на сжатие, а не на изгиб или кручение. В этом случае деформация детали при одинаковых сечениях будет во много раз меньше. Для деталей, материал которых работает на кручение или изгиб (стрелки, ука­ затели, держатели подвижных частей успокоителей и др.). необ­ ходимо предусматривать соответствующие формы поперечных сече­ ний, например, трубчатые или коробчатые. Применение государст­ венных стандартов, ведомственных или заводских нормалей явля­ ется важнейшей предпосылкой для организации современного рентабельного производства. Успешное проектирование точных механизмов и приборов возможно лишь при глубоком знании фи­ зических процессов, положенных в основу принципа работы проек­ тируемого прибора, а также применяемых способов расчета и кон­ струирования его отдельных узлов и деталей. Конструкция при­ бора, его назначение и эксплуатация должны удовлетворять в каждом случае строго обоснованным и всесторонне разработан­ ным техническим требованиям. Технические требования должны освещать следующие вопросы.

1.Назначение прибора. Здесь должны быть четко сформулиро­ ваны задачи, для решения которых прибор предназначается.

2.Условия эксплуатации прибора. По условиям эксплуатации все приборы можно разделить на две группы:

А. Приборы, работающие на открытом воздухе, в морской воде, при различных атмосферных, а также механических воздействиях (вибрация). К этой группе относятся приборы, предназначенные для контроля и регулирования химико-технологических процессов целлюлозно-бумажного производства, работающие в агрессивных средах. Агрессивные среды целлюлозно-бумажного производства можно разделить на два вида: агрессивные жидкости, пары и газы со стабильными свойствами (растворы щелочей в воде, варочная

кислота, хлорная вода, сернистый газ и т. д.) и агрессивные среды с примесями волокнистых веществ, твердых частиц, среды с повы­ шенной вязкостью (древесное, целлюлозное или бумажное волокно в смеси с водой, сгущенные щелоки после выпарки, отработанные щелоки из варочных котлов и т..д.).

Б. Приборы, эксплуатируемые в закрытых помещениях при по­ стоянной температуре, не подвергающиеся механическим воздейст­ виям и влиянию агрессивных сред. К этой группе относятся лабо­ раторные, цеховые, учебные и прочие приборы.

3. Необходимая точность прибора в целом и отдельных его

чения)-. Основной называется погрешность показания прибора при нормальных условиях его работы, которые указываются в его технических условиях (ТУ). Например, нормальными условиями

39

работы трубчато-пружинных показывающих манометров, мановакуумметров и вакуумметров по ГОСТ 8625—65 считаются: рабочее положение с вертикальной осью радиально расположенного шту­ цера, плавное изменение измеряемого давления или разрежения и температура окружающего воздуха 20±5°С. К дополнительным погрешностям относятся температурная, позиционная, от влияния внешних магнитных полей и др.

Для большинства технических приборов для измерения давле­ ния, уровня, температуры, расхода и ряда других величин основная допустимая лгогрешность указывается в форме основной допусти­ мой приведенной погрешности, выраженной в процентах от диа­ пазона показаний прибора. Обычно основная допустимая приведен­ ная погрешность технических приборов лежит в пределах +0,6— ±4% , образцовых и лабораторных ±0,6% и ниже. По величине основной погрешности приборы подразделяются по классам точ­

надежность, долговечность, простота конструкции, герметичность, водо- и пыленепроницаемость, стойкость против коррозии, вибро­ устойчивость и т. д.).

5. Габаритные размеры и вес прибора. С целью упрощения конструкции, а также процесса изготовления и сборки, уменьшения веса прибора иногда целесообразно допустить некоторые принци­ пиальные отступления (ошибки) в схеме прибора, так как умень­ шение производственных ошибок механизмов, простота и надеж­ ность конструкции, а также снижение стоимости прибора, могут компенсировать указанные допущения.

§ 2. ТОЧНОСТЬ'ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ

Абсолютно точное выполнение номинального размера детали невозможно, а выполнение его с максимально достижимой точ­ ностью не всегда является целесообразным. Номинальные размеры, указанные на чертеже, при изготовлении не выдерживаются из-за трудности точного изготовления, погрешностей измерительных приборов и инструментов. Поэтому для каждого размера детали (особенно для сопрягаемых размеров) необходимо устанавливать, в каких пределах может колебаться действительный размер, чтобы деталь и узел, в который она входит, полностью соответствовали своему назначению, а стоимость изготовления была при этом ми­ нимальной.

Номинальным размером детали называют основной расчетный

пуск— это разность между наибольшим и наименьшим предель­ ными размерами. Зазором называется положительная разность между размерами отверстия и вала, создающая свободу их отно

40

«отельного движения. Натяг — отрицательная разность между этими размерами, создающая после сборки неподвижное соединение.

Характер соединения двух сопрягаемых деталей определяет посадка. Посадки бывают подвижные ( с зазором) и неподвижные (с натягом). Допуски, зазоры и натяги удобно выражать не через предельные размеры, а через предельные отклонения. Предельным отклонением (верхним или нижним) называется разность между предельными (наибольшим или наименьшим) и номинальным размерами. Предельные отклонения бывают положительными, от­ рицательными и нулевыми. Предельное отклонение будет положи­ тельным в том случае, когда предельный размер больше номиналь­ ного. В противном случае предельное отклонение будет отрицатель­ нымЕсли предельный и номинальный размеры равны, предельное отклонение равно нулю. Предельные отклонения связаны с пре­ дельными размерами, поэтому с их помощью можно определять допуски на обработку деталей, зазоры и натяги: допуск отверстия

идопуск вала равны разности между соответствующими верхними

инижними их предельными отклонениями. Зазоры и натяги также могут быть выражены через предельные отклонения:

где 5тах—.наибольший зазор; Да,в -—верхнее предельное отклоне­ ние отверстия; Д в, н — нижнее предельное отклонение вала; Smin— наименьший зазор; (Vmax — наибольший натяг; JVmin— наименьший натяг.

Введение понятия* предельных отклонений дало возможность значительно упростить таблицы ГОСТа, обозначение допусков и посадок на чертежах и графическое изображение соединений, представляя эти отклонения в виде схем расположения полей до­ пусков относительно нулевой линии, соответствующей номинально­ му размеру соединения. Вверх от нулевой линии откладываются положительные отклонения, вниз — отрицательные.

Различают две системы допусков и посадок: систему отверстия и систему вала. Система отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок одного класса точности при одинаковых номиналь­ ных размерах предельные размеры отверстия остаются постоянны­ ми, а посадки создаются изменением предельных размеров вала. В этом случае размер отверстия называется основным размером сопряжения, а размер вала — неосновным (посадочным) размером сопряжения. Нижнее предельное отклонение отверстия в системе отверстия равно нулю. Система вала характеризуется тем, что в ней предельные размеры вала в пределах одного класса точности остаются постоянными,, а посадки осуществляются за счет измене­ ния предельных размеров отверстия. В этом случае размер вала

41

42