Тема 13: компонование

Компонование обычно состоит из двух этапов: эскизного и рабочего. В эскизной компоновке разрабатывают основную схему и общую конструкцию агрегата (иногда несколько вариантов). На основании анализа эскизной компоновки составляют рабочую компоновку, уточняющую конструкцию агрегата и служащую исходным материалом для дальнейшего проектирования.

При компоновании важно уметь выделить главное из второстепенного и установить правильную последовательность разработки конструкции. Попытка скомпоновать одновременно все элементы конструкции является ошибкой, которая свойственна начинающим конструкторам. Получив задание, определяющее целевое назначение и параметры проектируемого агрегата, конструктор нередко начинает сразу вырисовывать конструкцию в целом во всех ее подробностях, с полным изображением конструктивных элементов, придавая компоновке такой вид, который должен иметь лишь сборочный чертеж конструкции в техническом или рабочем проекте, Конструировать так — значит почти наверняка обрекать конструкцию на нерациональность. Получается механическое нанизывание конструктивных элементов и узлов, расположенных заведомо нецелесообразно.

Компоновку следует начинать с решения главных вопросов — выбора рациональных кинематической и силовой схем, правильных размеров и формы деталей, определения наиболее целесообразного взаимного их расположения. При компоновании надо идти от общего к частному, а не наоборот. Выяснение подробностей конструкции на данном этапе не только бесполезно, но и вредно, так как отвлекает внимание конструктора от основных задач компонования и сбивает логический ход разработки конструкции.

Другое основное правило компонования — разработка, вариантов, углубленный их анализ и выбор наиболее рационального. Ошибочно, если конструктор сразу задается направлением конструирования, выбирая или первый пришедший в голову тип конструкции или принимая за образец шаблонную конструкцию. Самое опасное на данном этапе проектирования поддаться психологической инерции и оказаться во власти стереотипов. Вначале необходимо продумать все возможные решения и выбрать из них оптимальное для данных условий. Это требует труда и дается не сразу, а иногда в результате длительных поисков.

Полная разработка вариантов необязательна. Обычно достаточно карандашных набросков от руки, чтобы получить представление о перспективности варианта и решить вопрос о целесообразности продолжения работы над ним.

Иногда конструктор даже не может объяснить, почему он избирает одно направление конструирования и отвергает другое, ограничиваясь лаконичным «не нравится». У одного конструктора за этой, на первый взгляд вкусовой мотивировкой, на самом деле скрывается безошибочное предвидение конструктивных, технологических, эксплуатационных и других осложнений, которые несет с собой отвергаемое направление.

В процессе компонования необходимо производить расчеты, хотя бы ориентировочные и приближенные. Основные детали конструкции должны быть рассчитаны на прочность и жесткость. Доверяться глазу при выборе размеров и форм деталей нельзя. Правда, есть опытные конструкторы, которые почти безошибочно устанавливают размеры и сечения, обеспечивающие принятый в данной отрасли машиностроения уровень напряжений. Но это достоинство сомнительное. Копируя шаблонные формы удерживаясь традиционного уровня напряжений, нельзя создать прогрессивные конструкции.

Неправильно всецело полагаться и на расчет. Во-первых, существующие методы расчета па прочность не учитывают ряда факторов, определяющих работоспособность конструкции. Во-вторых, есть детали, не поддающиеся расчету (например, сложные корпусные детали). В-третьих, обходимые размеры деталей зависят не только от прочности, но и от других факторов. Конструкция литых деталей определяется в первую очередь требованиями литейной технологии. Для механически обрабатываемых деталей следует учитывать сопротивляемость усилиям резания и придавать им необходимую жесткость. Термически обрабатываемые детали должны быть достаточно массивными во избежание коробления. Размеры деталей управления нужно выбирать с учетом удобства манипулирования.

Необходимое условие правильного конструирования — постоянно иметь в виду вопросы изготовления и с самого начала придавать деталям технологически целесообразные формы. Опытный конструктор, компонуя деталь, сразу делает ее технологичной; начинающий должен постоянно обращаться к консультации технологов.

Компоновку необходимо вести на основе нормальных размеров (диаметры посадочных поверхностей, размеры шпоночных и шлицевых соединений, диаметры резьб и т. д.). Особенно это важно при компоновании узлов с несколькими концентричными посадочными поверхностями, а также ступенчатых деталей, форма которых в значительной степени зависит от градации диаметров.

Одновременно следует добиваться максимальной унификации нормальных элементов. Элементы, неизбежные по конструкции главных деталей и узлов, рекомендуется использовать в остальных частях конструкции.

При компоновании должны быть учтены все условия, определяющие работоспособность агрегата, разработаны системы смазки, охлаждения, сборки-разборки, крепления агрегата и присоединения к нему смежных деталей (приводных валов, коммуникаций, электропроводки); предусмотрены условия удобного обслуживания, осмотра и регулирования механизмов; выбраны материалы для основных деталей; продуманы способы повышения долговечности, увеличения износостойкости трущихся соединений, способы защиты от коррозии; исследованы возможности форсировки агрегата и определены ее границы.

Не всегда компонование идет гладко. В процессе проектирования часто обнаруживают незамеченные в первоначальных прикидках недостатки, для устранения которых приходится возвращаться к ранее забракованным схемам или разрабатывать новые. Отдельные узлы не всегда получаются с первых попыток. Это не должно смущать конструктора. Приходится создавать «временные» конструкции и их доводить до необходимого конструктивного уровня в процессе дальнейшей работы. В таких случаях полезно по итальянской поговорке «dare al tempo il tempo» («дать время времени»), т. с. сделать передышку, после которой в результате сознательной работы мышления нередко возникают удачные решения, выводящие конструкцию из тупика. После паузы конструктор смотрит чертеж по-иному и видит недостатки, которые были допущены в период развития основной идеи конструкции.

Таблица 4 – Варианты конструкции угловой передачи

Эскиз	Особенности
	Конструкция наиболее распространенная. Валы колес расположены в одном корпусе, что позволяет при изготовлении обеспечить точное взаимное расположение осей. Доступ к колесам свободный — через люк с отъемной крышкой. Механизм можно осматривать в сборе. По условиям сборки наружный диаметр малого колеса должен быть меньше диаметра отверстий под подшипники вала. Зацепление регулируется мерными шайбами (необходима полная разборка узла установки колес). Редуктор в основном рассчитан на крепление нижней плоскостью с помощью лап
	Подшипники установлены в промежуточных втулках, что позволяет несколько увеличить диаметр малого колеса, Для регулировании зацепления достаточно сменить мерные шайбы, подкладываемые под промежуточные втулки. Удобно, если регулировочные шайбы выполнены в виде полуколец (вариант внизу), фиксируемых крепежными болтами. Для смены шайб отвертывают болты и выдвигают па небольшую величину промежуточную втулку
	Колеса установлены в отъемных корпусах. Преимущества предыдущей конструкции сохраняются однако жесткость главного корпуса значительно уменьшается. При изготовлении корпусов необходимо выдержать строгую соосность центрирующих буртиков и отверстий под подшипники. Редуктор более приспособлен для подвесного крепления, хотя возможна установка его нижней плоскостью с помощью лап, отлитых заодно с нижней крышкой
	Хвостовик большого колеса выведен наверх. Проверка зацепления затрудняется. Осматривать механизм в сборе нельзя; при снятии корпуса большого колеса целостность механизма нарушается. Регулировать зацепление можно только по окраске с многократными снятиями и повторными установками большого колеса. Для осмотра внутренней полости редуктора необходимо предварительно отключить валик отбора мощности
	Корпус выполнен с разъемом в плоскости оси малого колеса. Конструкция обеспечивает простую и удобную сборку и осмотр механизма. Проверка зацепления будет полноценной только в том случае, если вал малого колеса в сборе с подшипниками прижать к нижним постелям подшипников. Изготовление разъемного корпуса значительно сложнее, чем целого. Необходимо сначала начисто обработать стыки, соединить половины корпуса на контрольных штифтах и в сборе обработать отверстия под подшипники. Поверхности стыка притирают. Применение уплотняющих прокладок недопустимо (нарушается цилиндричность гнезд подшипников малого колеса)
	Верхняя опора вала большого колеса перенесена в крышку. Расстояние между опорами увеличено, радиальные нагрузки на подшипники уменьшены. Недостаток конструкции — затруднительность осмотра и регулирования механизма в сборе. При снятии крышки вал большого колеса остается на нижней опоре; его качка не позволяет проверить правильность зацепления. Кроме того, расположение опор в разных деталях ухудшает центрирование вала. Необходима обработка отверстий под подшипники в сборе корпуса и крышки, что усложняет технологию изготовления
	Вал большого корпуса установлен на двух подшипниках в крышке. Регулирование зацепления возможно только по краске. Осмотр механизма всборе затруднителен. Для снятия крышки с большим колесом необходимо предварительно вынуть малое колесо, вследствие чего механизм оказывается разобщенным
	Вал большого колеса смонтирован в верхнем приливе корпуса. Доступ к механизму — через нижнюю крышку. Конструкция приемлема при подвесном креплении редуктора и неприменима если его необходимо устанавливать нижней плоскостью (для осмотра механизмов пришлось бы снимать весь редуктор)
	Вал большого колеса установлен в нижнем приливе корпуса. Привод выведен вверх. Участок зацепления просматривается с торца зубьев после снятия верхней крышки. Для осмотра механизма необходимо предварительно отключить валик отбора мощности с большого колеса
	Передний подшипник вала малого колеса установлен в перегородке и, прилитой к боковым стенкам корпуса. Механизм просматривается в сборе после снятия несущей верхней крышки. Недостаток конструкции — участок зацепления заслонен перегородкой
	Внутренний подшипник вала малого колеса перенесен на противоположную пенку корпуса, что обеспечивает хорошую разноску опор и удобный осмотр механизма. Возможен отбор мощности с вала малого колеса. Недостаток конструкции: нельзя разобрать колеса порознь; для снятия большого колеса необходимо предварительно демонтировать малое
	Подшипники большого колеса и внутренний подшипник малого колеса установлены в приливе корпуса. Осмотр механизма через нижнюю ненесущую крышку; участок зацепления просматривается с торца зубьев. Для осмотра необходимо предварительно отключить валик отбора мощности. Конструкция допускает только подвесное крепление
	Тот же вариант, но с выводом вала большого колеса вверх и с креплением редуктора нижней плоскостью
	Вариант с выводом вала большого колеса вниз, допускающий осмотр механизма без отключения валика отбора мощности. Крепление с помощью боковых, лап или приливов на нижней крышке
	Тот же вариант, но с выводом вала большого колеса вверх
	Вариант со сниженной высотой корпуса и штампованной крышкой большого размера, обеспечивающей удобный обзор механизма

35