Конструирование захватного устройства

Конструирование предполагает разработку узлов и деталей, которая ведется путем выбора конструктивных (технических) решений из конечного числа альтернатив.

Для уяснения сути конструирования рассмотрим задачу выбора формы сечения рычага. На рис. 2.3представлено пять конкурирующих сечений. Реализация сечения "а"связана с необходимостью снятия фасок для лучшей прочности швов. Дополнительная механическая обработка сверяемых элементов конструкции нежелательна. Высокая проч­ность шва может быть получена в схеме "б" за счет смещения стенок без механической обработки (снятия фасок). Но недостаток этой схемы состоит в том, что при этом уменьшается момент инерции. От высоты полок момент инерции сечения зависит в квадрате.

Рис. 2.3. Конкурирующие формы сечения рычага захватного устройства

Указанного недостатка можно избежать, если реализовать схему б, когда сварка ведется по наружным углам. Момент инерции при этом возрастает, но больше получается имасса. Сечения а, б, в имеют тот недостаток, что сварные швы наложены в области макси­мально напряженных волокон. Этого недостатка можно избежать, если сечения компоновать из двух штампованных половин (рис. 2.3, г). В этом случае шов прокладывается по линии нейтральных волокон, и сечение практически не ослабляется сваркой. Это будет самое "легкое" сечение. Но облегчение конструкции здесь сопряжено с усложнением технологии – необходимо штамповать половинки рычага из достаточно толстой листовой стали толщиной 5…8 мм. Относительно легкая конструкция получается при реализации сечения "д". В этом случае боковины штампуются из тонкого стального листа, а полки привариваются сверху и снизу.

Разумеется, что можно продолжить сравнение и других форм се­чений. Но всегда будем иметь конечное число сравниваемых вариан­тов, среди которых надо отыскать наилучший в определенном смысле (по условиям прочности, по металлоемкости, по технологичности и т.п.).

Разработка основного шарнира подвеса рычага к корпусу зак­лючается в обосновании сочленения втулка-палец. Конструктивно такое сочленение может быть выполнено различным образом. Предполо­жим, что проушины на корпусе литые и толщина проушин такова, что давление пальца на проушину в норме. Тогда может быть реализована либо схема (рис. 2.4, а), либо схема (рис. 2.4, б). Схема (рис. 2.4, а) имеет два существенных недостатка: втулка не подлежит ремонту (вварена в конструкцию); палец имеет "шляпку" для фиксации, которую надо формировать либо ковкой, либо на токарном станке (потеря металла в стружку). Кроме того, нельзя признать удачным фиксацию пальца с помощью резьбового соединения. От последнего недостатка легко избавиться, заменив резьбовые соединения шплинтом. От пер­вых двух недостатков свободно сочленение, показанное на рис. 2.4, б. У этой схемы втулка сопряжения рычага с пальцем запрессовывается и подлежит ремонту. Палец не имеет буртика (шляпки). Шайба с про­резью надежно фиксирует палец в проушине. Некоторым недостатком является наличие болтов крепления шайбы.

Рис. 2.4. Возможные варианты шарнира подвески рычага

Если проушина крепления рычага к корпусу сварная, то в этом случае необходимо усилить место у отверстий. Это усиление может быть выполнено приварной шайбой либо снаружи (рис. 2.5, а), либо изнутри (рис. 2.5, б).

Рис. 2.5. Возможные варианты крепления проушины рычага к корпусу

Приварная шайба снаружи увеличивает плечо сил реакции, что при данном поперечном моменте ведет к уменьшению нагрузки на про­ушину. Вместо шайбы может быть запрессована втулка. Такую конст­рукцию целесообразно применять в схеме (рис. 2.4, б), когда при ре­монте заменяются втулки.

Шарнир сопряжения рычага со штоком гидроцилиндра имеет иное конструктивное оформление. Это обусловлено тем, что ушко гидроци­линдра стандартное и под него необходимо сконструировать пару уш­ко-палец-проушина рычага. Стандартное ушко имеет сферическую втулку, которая с помощью специальной втулки монтируется в проуши­не. Положение последней фиксируется либо боковыми шайбами, либо иным способом.

Для того чтобы усилие от штока гидроцилиндра передавалось по центру втулки, приходится устанавливать распорные втулки.

Иногда требуется сочленить палец c проушиной заподлицо. Это можно сделать так, как это показано на рис. 2.6, б. Две шайбы при­вариваются к проушине рычага изнутри, а сами стенки рычага имеют несколько большее отверстие. Схема (рис. 2.6, б) хорошо работает на прочность – уменьшается изгибающий момент, действующий от уси­лия на штоке.

Рис. 2.6. Возможные варианты сочленения пальца c проушиной