1.2. Детали и их элементы

В основе конструирования изделий лежит принцип целесообразности. Его смысл сводится к тому, что в изделии должны быть только те элементы, без которых изделие не будет выполнять предназначенных для него функций, а его составные элементы должны иметь конструктивные формы, которые обеспечивают максимальную эффективность работы изделия. Для иллюстрации сказанного рассмотрим конструкцию вентиля - устройства для управления потоком жидкости в пределах некоторого участка трубопровода.

Вентиль (рис.1) состоит из корпуса, клапана и деталей, обеспечивающих управление клапаном. Корпус 1 представляет собой трубчатый тройник, разделенный перегородкой с отверстием на две части. При этом на верхней части перегородки создается кольцевая площадка, которую называют седлом клапана. Корпус присоединяется к трубопроводу при помощи резьбы, выполненной на внутренней поверхности входного и выходного отверстий. В общем случае жидкость по трубопроводу поступает в нижний отсек корпуса, затем через отверстие в перегородке заполняет верхнюю часть корпуса и через его выходное отверстие снова попадает в трубопровод. Если с помощью детали типа заслонки частично перекрывать отверстие в перегородке, то тем самым будет регулироваться поток жидкости в трубопроводе за вентилем. Эта функция и возлагается на клапан 3. В ряде случаев для уплотнения под клапан помещают прокладку 2 из подходящего материала (кожи, резины и др.). Управление клапаном осуществляется с помощью соединенного с ним шпинделя 6, который через крышку 5 выводится из корпуса. Для этого конический наконечник шпинделя вводят в глухое цилиндрическое отверстие клапана и обжимают стенки последнего в верхней части. При этом оставляют некоторую свободу перемещения клапана относительно шпинделя. Она необходима для обеспечения лучшего прилегания клапана к седлу. Шпиндель с присоединенным к нему клапаном с помощью резьбового соединения вводится в крышку 5. Сверху в корпус ввинчивается крышка 5 с введенным в нее шпинделем с клапаном. Для уплотнения между крышкой и корпусом помещается прокладка 4. На верхний конец шпинделя надевается махо­вик 10, с помощью которого осуществляется управление шпинделем, и, следовательно, клапаном. Маховик фиксируется на шпинделе с помощью шайбы и винта (на рис.1.1 не показаны). Для предотвращения утечки жидкости по резьбе в верхней части крышки находится сальниковая набивка 7, которая фиксируется сверху нажимной втулкой 9. Управление нажимной втулкой осуществляется с помощью накидной гайки 8. В процессе эксплуатации сальниковая набивка частично теряет свои уплотнительные свойства. Однако для их восстановления не нужно разбирать изделие и заменять набивку, а достаточно на 1 – 1.5 оборота завернуть накидную гайку. Это приведет к перемещению нажимной втулки и, следовательно, к уплотнению набивки, в результате чего будет восстановлена работоспособность вентиля. Таким образом, каждая деталь в изделии предназначена для выполнения некоторой определенной функции (клапан - для перекрытия отверстия в перегородке корпуса вентиля, шпиндель – для управления перемещением клапана и т.д.). Однако выполнение деталью предназначенной ей конструкцией изделия функции невозможно без одновременного выполнения одной или нескольких вспомогательных функций. Например, для перекрытия отверстия в перегородке корпуса клапан должен находиться в соединении со шпинделем, шпиндель – в соединении с клапаном, крышкой и маховиком, маховик для управления шпинделем - в соединении со шпинделем и т. д. Таким образом, каждая деталь в изделии, кроме рабочей функции, выполняет одну или несколько вспомогательных функций. Для выполнения предназначенных ей функций деталь должна быть снабжена соответствующими конструктивными элементами. Например, для осуществления функции перекрытия клапан должен обладать торцом соответствующей формы для установки его на седле клапана, а для соединения со шпинделем – глухим отверстием. Как правило, конструктивные элементы располагаются на различных частях детали. Например, конструктивный элемент шпинделя для соединения с клапаном расположен на одном торце, конструктивный элемент для соединения с маховиком – на другом конце, а конструктивный элемент для соединения с крышкой – в средней части. Эти части детали можно рассматривать как ее структурные элементы – модули. Исходя из этого, на шпинделе можно выделить четыре модуля. Верхний цилиндрический модуль снабжен конструктивным элементом для соединения с маховиком, второй цилиндрический модуль снабжен резьбой для соединения с крышкой, третий цилиндрический модуль не имеет конструктивных элементов и предназначен для соединения резьбового и конического модулей, а конический модуль снабжен конструктивными элементами для соединения с клапаном. Следует подчеркнуть, что выделение модулей на детали носит условный характер, однако весьма полезно для анализа ее конструктивных форм. Наконец, и модули и конструктивные элементы имеют форму, которая определяется совокупностью используемых для этого поверхностей. Таким образом, изделие можно рассматривать как блочную структуру.