11.3. Выбор видов связей и конструктивных форм исполнительных поверхностей машины
Свое служебное назначение машина выполняет с помощью связей, действующих между ее исполнительными поверхностями. Между исполнительными поверхностями могут действовать размерные, кинематические, динамические, гидравлические, пневматические, электрические, магнитные, звуковые, световые и другие связи.
Проектирование машины всегда начинается с выбора связей, позволяющих машине осуществлять требуемый технологический процесс экономично.
Требуемые виды связей исполнительных поверхностей машины выбирают в соответствии с ее служебным назначением.
Вид и форму исполнительных поверхностей машины устанавливают исходя из ее служебного назначения и в результате совокупного рассмотрения вида и характера необходимых связей, выявленных ранее.
Большую роль при решении этой задачи играет конструкторская преемственность.
Например, выбор исполнительных поверхностей токарного станка – сочетание поверхностей шпинделя (под центр, планшайбу, патрон), поверхности конического отверстия пиноли и поверхности резцедержателя был сделан с целью осуществления кинематических и размерных связей. Однако на эти же поверхности возлагается и осуществление динамических связей, то есть передачу сил и моментов сил, необходимых для процесса резания, сил для закрепления заготовки и тому подобное (рис.11.2).
Рис.11.2. Исполнительные поверхности токарного станка и связи между ними
11.4. Переход от показателей служебного назначения машины к показателям связей ее исполнительных поверхностей
Целью перехода является установление значений показателей связей исполнительных поверхностей машины, исходя из значений показателей ее служебного назначения.
Основной путь перехода – это расчет, для проведения, которого необходимо соответствующие уравнения связи:
,
где – один из показателей служебного назначения;
– показатели вида связи исполнительных поверхностей машины, влияющие на y.
Например, при проектировании токарного станка, для получения поверхностей вращения и плоских поверхностей деталей необходимо обеспечить вращение заготовки и прямолинейное движение режущего инструмента. В соответствии с этим исходные уравнения кинематической связи исполнительных поверхностей станка будет иметь вид:
,
где
– скорость подачи прямолинейного
движения режущего инструмента мм/мин;
– частота вращения шпинделя, мин-1;
– подача мм/ об.
Скорость прямолинейного движения режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности детали характеризует производительность станка. Требуемая производительность задается его служебным назначением.
Желание
иметь
max
сдерживается 2 факторами: стойкостью
режущего инструмента, зависящей от
,
и точностью обработки, зависящей от
.
Поэтому при выборе
и
приходится
учитывать требуемую точность обработки
различных деталей; методы обработки,
требующие различные режимы обработки,
и, в связи с этим, появляется необходимость
в диапазонах и рядах чисел оборотов,
представляющих собой показатели
кинематической связи исполнительных
поверхностей токарного станка.
Для снятия с заготовки требуемого слоя материала необходимо приложения режущими кромками инструмента к заготовке определенной силы резания. Силы резания задаются действием динамических связей исполнительных поверхностей токарного станка.
Сила резания:
,
где
;
;
.
Силы
резания рассчитываются исходя из:
наибольшей глубины резания t,
наибольшей твердости материала
,
наибольшей подачи
и
наименьшей
скорости
.
Для расчета силы резания режимы обработки берут из формулировки служебного назначения.
Далее,
например, составляющая
создается
вращающим моментом
.
Исходя из требуемых значений
,
на исполнительных поверхностях шпинделя
нужно создать момент
PX создается силой подачи и так далее.
Все необходимые виды связей в машине создают с помощью деталей, имеющих определенные геометрические формы, размеры, относительные положение и изготовленных из определенных материалов. Материалы и возможность придания им нужных форм, размеров и положения – это все чем располагает конструктор для создания требуемых связей в машине.
Поэтому, проектируя машину, конструктор вынужден неоднократно осуществлять переход от одного вида связи к другому, и, в конечном счете, сводить все виды связей, требующиеся для работы машины, к материалам деталей и размерным связям. В учебнике приведен пример (смотрите самостоятельно) – электрический двигатель.