Как выполняется компоновка узловых соединений

Компоновка конструкций узлов и приборов

Компоновкой называют процесс поиска и разработки рационального размещения элементов конструкции в заданном пространстве.Именно в процессе компоновки создается конструкция будущего прибора, находится не только целесообразное взаимное расположение его модулей, устройств и узлов, но и определяются с учетом материалов оптимальные размеры и формы поверхностей деталей, отвечающие технико-экономическим требованиям задания и условиям производства. Так как от объема прибора зависит в известной степени его масса, занимаемая им площадь помещений, транспортные расходы и т.п., то общей тенденцией является стремление к уменьшению габаритов конструкции при компоновке (т.е. компактности конструкции).

При компоновке прибора, создаваемого при индивидуальном проектировании, также целесообразно разбивать прибор на функциональные составные части: несущие (базовые), преобразовательные (рабочие), коммуникационные (соединительные), вспомогательные.

Первый шаг. В начале определяют, будет ли прибор моноблочным, когда все его составные части располагаются в одном корпусе, либо он будет состоять из нескольких самостоятельных частей

Второй шаг. Заключается в эскизной компоновке общей конструкции моноблока (или автономного устройства) и его основных элементов без детализации принятого решения.

Решение этого вопроса зависит от назначения прибора, его характеристик, условий эксплуатации, уровня унификации, достижений и развития техники и других факторов. Эскизную компоновку следует начинать с решения вопроса, какой будет несущая (базовая) часть конструкции и каким способом будут сопрягаться с ней функциональные устройства (блоки) и элементы изделия.

Так как оптические приборы содержат функциональные устройства с различными физическими принципами действия (оптические, механические, электронные), которые должны располагаться в едином корпусе и быть защищены от внешних воздействий (посторонних засветок, механического контакта, загрязнений, влаги и т.п.), то часто несущим элементом является коробчатый корпус, получаемый литьем из металлических или пластмассовых материалов

Всесторонний анализ найденных решений позволит выбрать наиболее рациональный и приступить к его детальной проработке и расчетам.

Осуществляя компоновку конструкций, целесообразно выполнять следующие правила и приемы:

1. Исключать возможное вредное влияние отдельных функциональных устройств и элементов на другие (вследствие вибраций, температурного излучения, нагрузок и т.п.).

2. Производить рациональное членение конструкций на составные части (функциональные устройства, узлы), обеспечивающие параллельность сборки и независимость юстировки и контроля.

3. Сочетать компактность конструкции с удобствами сборки, юстировки, технического обслуживания и ремонта ОП и его узлов в процессе изготовления и эксплуатации прибора.

4. Шире использовать принцип конструктивной инверсии и совмещения функций элементов ОП.

5. Используя в качестве компоновочных элементов зеркально-призменные системы, следует располагать их, по возможности, в параллельном ходе лучей с небольшими аперутрами; не следует «разрывать» компоновочным элементом автономную функциональную систему (например, объектив, окуляр).

33.Климатические требования и категории мест размещения приборов.Классификация степеней защиты

Для правильного выбора мест размещения приборов следует учесть следующие условия:

1. Климатическое исполнение.

2. Место (категория) размещения.

3. Степень защиты от проникновения твердых тел и жидкости.

4. Специфические условия эксплуатации (взрывоопасность, химически агрессивная среда).

В зависимости от климатических условий эксплуатации электробытовые приборы выпускают различных климатических исполнений:

Климатическое исполнение определяется ГОСТ 15150-69. В соответствии с климатическими условиями обозначается следующими буквами: У — приборы для умеренного климата; XЛ — приборы для холодного климата; УХЛ — приборы для умеренно-холодного климата; Т- приборы для тропического (В — влажного, С — сухого) климата.

Категории размещения обозначают:

1. На открытом воздухе, 2. Помещения, где колебания температуры и влажности не существенно отличаются от колебаний на открытом воздухе, 3. Закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий. Отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь), 4. Помещения с искусственным регулированием климатических условий. Отсутствуют воздействия песка и пыли, солнца и воды (дождь), наружного воздуха, 5. Помещения с повышенной влажностью (длительное наличие воды или конденсированной влаги)

Климатическое исполнение и категория размещения вводится в условное обозначение типа электротехнического изделия.

Дата добавления: 2019-07-17 ; просмотров: 359 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Два класса задач компоновки узлов

I класс.Задачи разбиения схем на узлы с учетом ограничений:

· количество элементов в узлах;

· число внешних выводов на узлах;

· суммарная площадь, которую занимают элементы и соединения…

Главными критериями для такого разбиения является:

· минимум числа образующихся узлов;

· минимум межузловых соединений или внешних выводов в узлах

Могут быть др. критерии – условия, обеспечивающие электромагнитную совместимость отдельных элементов в узле и нормальный режим теплообмена. Эти элементы могут быть выделены в отдельные узлы или проверены после компоновки.

В ряде случаев при компоновке узлов особое внимание должно быть уделено определённым соединениям. Это касается минимизации задержек в распространении сигналов (цепи обратных связей в логических схемах). Они должны быть в одном узле.

В других случаях определённые сигналы должны быть доступны для контроля неисправностей и потому, иметь внешние выводы.

Т.О. это класс задач компоновки конструктивных узлов, где критерии оптимизации и ограничения могут быть сведены к определённым конструктивным параметрам расположения элементов и их межсоединений.

II класс.Задачи компоновки, в которых существенны функциональные характеристики узлов, помимо конструктивных характеристик. Набор типовых модулей должен обладать свойством полноты, т. е. должен быть функционально закончен.

Основные критерии при компоновке схем типовыми модулями:

· минимум числа модулей, необходимых для покрытия исходной схемы;

· минимум количества межмодульных соединений;

· минимум числа типов используемых модулей и др.

После проведения компоновки узлов электронных устройств возникают задачи размещения элементов и трассировки их соединений. (При ручном методе – одновременно). В конструкциях электронной аппаратуры наиболее распространён печатный монтаж (ОПП, ДПП, МПП).

При алгоритмическом подходе задачи размещения элементов и трассировки их соединений рассматривают раздельно.

Источник

Конструирование узлового соединения

Задача конструирования узлового соединения сводится к решению следующих вопросов:

— выбор наилучшего расположения деталей;

— определение диаметров и количества заклепок (болтов);

— определение размеров косынки (если она нужна).

Исходными данными для решения задачи являются схема узла и усилия в подходящих профилях <Р_i> (рис. 6.5).

Рис. 6.5

Здесь и ниже i – номер профиля в узле.

1) Из условий прочности на растяжение/сжатие определяются потребные поперечные сечения профилей <F_i>. Контуры подобранных стандартных или специально сконструированных профилей наносятся на чертеж (не забывая о необходимости пересечения осей!).

2) Для каждого профиля определяются диаметры заклепок или болтов из условия равнопрочности крепежа на срез и полки профиля на смятие (см. главы 1, 2).

3) Для каждого профиля находится потребное количество крепежных элементов <n_i>

,

где — разрушающее усилие для одной крепежной точки;

— разрушающее усилие среза для заклепки (болта);

— разрушающее усилие смятия для полки профиля (или заклепки в тех случаях, когда материал заклепки менее прочен, чем материал профиля).

Найденные n_i округляются до ближайших больших значений.

4) С учетом ограничений на шаг крепежных деталей (см. гл. 1) для каждого профиля определяются минимальные расстояния между заклепками или болтами <t_i>. Положение крепежа наносится на чертеж. Особое внимание обратите на зону стыка профилей!

5) По условию прочности материала косынки на смятие для каждого профиля определяется потребная толщина косынки <δ_i>:

,

где — допускаемое напряжение смятия для материала косынки.

Определяется потребная толщина косынки как максимальное из найденных значений .Это значение округляется до ближайшей большей стандартной толщины листов.

6) Для выбранных диаметров заклепок (болтов) определяются расстояния от оси крепежа до края косынки <a_i >:

Контур косынки наносится на чертеж. При необходимости намечаются отбортовки ее краев. Углы косынки могут быть скруглены, что несколько снижает ее массу.

7) Зная толщину пакета соединяемых деталей определяются длины заклепок или болтов для каждого профиля.

При проектировании узловых соединений профилей (ферм) могут быть полезны те же источники, которые указаны в гл. 5.

7. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛОНЖЕРОНА

В данной главе рассматриваются вопросы, связанные с конструированием балочных лонжеронов сборной конструкции.

Лонжерон как тонкостенная балка является рациональной конструкцией при работе на поперечный изгиб в своей плоскости.

Основные расчетные формулы для балки (7.1) неудобны при конструировании:

, (7.1)

где — нормальное и касательное напряжения по высоте балки;

Существенно различное распределение нормальных и касательных усилий между элементами балки (рис. 7.1) позволяет упростить конструирование без заметного снижения точности.

Источник

Компоновка конструкции

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.

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 интуиции 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 и придерживаясь традиционного уровня напряжений, нельзя создать прогрессивные конструкции.

Неправильно всецело полагаться и на расчет. Во-первых, существующие методы расчета на прочность не учитывают ряда факторов, определяющих работоспособность конструкции. Во-вторых, есть детали, не поддающиеся расчету (например, сложные корпусные детали). В-третьих, необходимые 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 силам 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 форсирования агрегата и определены его 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 доводить их до необходимого конструктивного уровня в процессе дальнейшей работы. В таких случаях полезно по итальянской поговорке «dare al tempo il tempo» («дать время времени»), т. е. сделать передышку, после которой в результате подсознательной работы мышления нередко возникают удачные решения, выводящие конструктора из тупика. После паузы конструктор смотрит на чертеж по-иному и видит недостатки, которые были допущены в период развития основной идеи конструкции.

Порой конструктор невольно утрачивает объективность, перестает видеть недостатки понравившегося ему варианта и возможности других вариантов. В таких случаях как нельзя более к месту оказывается беспристрастное мнение посторонних людей, указание старших, совет товарищей по работе, даже придирчивая критика. Более того, чем острее критика, тем большую пользу извлекает из нее конструктор.

На всех стадиях компонования следует прибегать к консультации производственников и эксплуатационников. Чем шире поставлено обсуждение компоновки и чем внимательнее конструктор прислушивается к полезным указаниям, тем лучше становится компоновка и совершеннее получается конструкция.

Не следует жалеть времени и сил на проработку проекта. Стоимость проектных работ составляет незначительную долю стоимости выпуска машин (за исключением машин единичного и мелкосерийного производства). Более глубокая проработка конструкции в конечном счете дает выигрыш в стоимости, сроках изготовления и доводки, качестве и экономической эффективности машины.

Техника компонования. Компонование лучше всего вести в масштабе 1:1, если это допускают габаритные размеры проектируемого объекта. При этом легче выбрать нужные размеры и сечения деталей, составить представление о соразмерности частей конструкции, прочности и жесткости деталей и конструкции в целом. Вместе с тем такой масштаб избавляет от необходимости нанесения большого числа размеров и облегчает последующие процессы проектирования в частности, деталировку. Размеры деталей в этом случае можно брать непосредственно с чертежа.

Вычерчивание в уменьшенном масштабе, особенно при сокращениях, превышающих 1:2 сильно затрудняет процесс компонования, искажая пропорции и лишая чертеж наглядности. Если размеры объекта не позволяют применить масштаб 1:1, то отдельные сборочные единицы и агрегаты объекта следует во всяком случае компоновать в натуральную величину.

Компоновку простейших объектов можно разрабатывать в одной проекции, в которой конструкция выясняется наиболее полно. Формы конструкции в поперечном направлении восполняются пространственным воображением.

При компоновке более сложных объектов указанный способ может вызвать существенные ошибки; в таких случаях обязательна разработка во всех необходимых видах, разрезах и сечениях.

Техника выполнения компоновочных чертежей представляет собой процесс непрерывных поисков, проб, прикидок, разработки вариантов, их сопоставления и отбраковки негодных. Чертить следует со слабым нажимом карандаша, потому что при компоновании переделки следуют одна за другой, здесь работает больше резинка, чем карандаш. Сечения можно не штриховать, а если и штриховать, то только от руки. Не следует тратить время на вырисовывание подробностей. Типовые детали и узлы (крепежные детали, уплотнения, пружины, подшипники качения) целесообразно изображать упрощенно (рис. 13).

Обводку чертежа, штриховку, раскрытие условностей изображения и подрисовывание мелких деталей относят на окончательные стадии компонования, при подготовке компоновочного чертежа к обсуждению.

Существует школа компонования от руки. Конструкцию вырисовывают карандашом на миллиметровой бумаге. Автор неизменно придерживается этого способа и считает, что такое компонование имеет большие преимущества по производительности, гибкости, легкости внесения поправок. Оно почти полностью исключает возможности ошибок в увязочных размерах и обеспечивает легкое чтение всех размеров деталей. При этом способе особенно хорошо удается придавать деталям плавные очертания, характерные для современного конструирования.

Для конструктора, обладающего рисовальными способностями, это наилучший способ компонования. Есть конструкторы, из-под рук которых в течение нескольких часов выходят выполненные этим методом вполне законченные и отработанные компоновки, которые можно передавать на деталировку.

Источник

Расчёт и конструирование узловых соединений

5.1. Опорный узел:

Рис. 7 Опорный узел

h_вр ≥ 1/3h_бр = 1/3 × 150 = 50 мм

tgα = h/0,5L = 1,5/0,5×9,5 = 0,3

sinα = 0,3 cosα = 0,95

Расчётная узловая нагрузка:

Расчётная опорная реакция:

A =1/2(3Р+2Р/2) = 2Р = 2×321,1 = 642,2 кгс

Построение силового многоугольника

Или аналитически определяем:

Рис. 8 Силовой многоугольник

N_c = (A – P/2)/sinα = (642,2 – 160,55)/0,3 = 1605,5 кг.

Требуемая площадь смятия

Это обеспечивает несущую способность лобовой врубки по смятию

N_c = R_смα× F_см/cosα = 135,4× 225/0,95 = 32068,4кг> N_c = 1605,5 кг

Требуемая несущая способность лобовой врубки по скалыванию

N_p> N_c× cosα = 1605,5 ×0,95 = 1525,2 кг.

Принимаем рекомендуемую длинну площади скалывания

l = 0,5 × h = 0,5 × 15 = 7,5 см

R_ск ср = 0,5×R_ск = 0,5×23 = 11,5кг/см 2

τ_cк = 1525,2/ 750=2,03кг/см 2 ≤ R_ск ср = 11,5кг/см 2

Проверка несущей способности нижнего пояса на разрыв по ослабленному сечению при соблюдении правил центрировки и при l_вр≤1/3 h_вр для лобовых врубок не требуется.

Для подбалки принимаем пластину

И для опорной подушки шпалу с шириной поверху b_оп =10см.

Обеспечиваем несущую способность узла по смятию опорной подушки.

Промежуточный верхний узел.

Рис. 9 Промежуточный верхний узел.

Раскос пимыкается к верхнему поясу под углом β =33°

Расчётное сопротивление смятию

Требуемая глубина врубки раскоса в поясе

где N_c=Р/ sinβ= 321,1/ 0,54=594,6кг

В перврм промежуточном узле сечение верхнего пояса ослабленно отверстием d = 1 мм врубкой снизу h_вр = 5,5см и врубкой сверху с целью создания горизонтальной площадки для укладки шайбы под тяж.

При ширине шайбы а=12см глубина врубки сверху должна быть не менее:

h_вр = а× sinα =12×0,54 =6,5 см

Напряжение сжатого верхнего пояса в узле:

Рис. 10 Коньковый узел

Сечение ослабляется отверстием d=12мм, для тяжа d₁ = 10мм.

При ширине шайбы а=12мм.

Усилие, воспринимаемое болтами передаётся под углом α=19° к направлению волокон древесины раскосов.

Рис. 11 Средний нижний узел

Расчётная несущая способность нагеля на один срез:

Смятие в крайних элементах Т=0,8×d = 0,8×1,2×10=9,6кН

Смятие в средних элементах Т=0,5×с×d =0,5×1,2×15=9кН

Изгиб нагеля Т=2,5d 2 = 2,5 ×1,2 2 = 3,6кН

Требуемое число нагелей:

где n_м – число расчётных швов одного нагеля.

Ставим в каждый раскос по болту.

Раскосы присоединяем к накладкам эксцентрично, так что в центре узла пересекаются не оси раскосов, а их верхние кромки.

Тогда расстояние от точки взаимного пересечения осей раскосов до центра узла.

l = h_раск/2× cosα =10/2× 0,95=4,75

Изгибающий момент возникающий в накладках вследствие эксцентричного прикрепления раскосов по формуле:

M = ΔU×l/2 = 5,26×4,75/2 =12,493 кгс см

Растягивающее усилие в нижнем поясе при односторонней временной нагрузке.

Момент инерции сечения накладок, ослабленного двумя отверстиями для нагелей

W_кг = J/11 =7285,5 /11 = 662,3см 3

Источник