Литые корпуса. 
Детали машин и основы конструирования

Корпуса механизмов ЛА, характеризующиеся сложной пространственной формой, выполняются, как правило, литыми. Материал в литых деталях обладает пониженной прочностью, причем различной в разных частях отливки. Кроме того, прочность материала в стенках литых деталей уменьшается с удалением от поверхности, в местах утолщений могут образовываться усадочные рыхлоты и раковины, в угловых сопряжениях стенок в результате действия местных внутренних напряжений могут возникать трещины. Поэтому литые детали выполняются с наименьшей толщиной стенок, допускаемой выбранным способом литья, а необходимые прочность и жесткость обеспечиваются соответствующим расположением стенок и приданием им наиболее рациональных форм, а также оребрением. При этом по возможности стараются выдерживать одинаковую толщину стенок (причем толщину внутренних чуть меньше толщины наружных), допуская только местные утолщения, а угловые сопряжения стенок и особенно переходы к утолщениям — выполнять в виде радиусных переходов.

Литые корпуса механизмов ЛА (см. рис. 22.1, а, рис. 22.2, а, б) имеют обычно сложную форму, которая определяется назначением корпуса, нагрузками, требуемой жесткостью, необходимостью соединения с местом установки на изделии и с электродвигателем и другими конструктивными требованиями. Чаще всего корпус выполняется разъемным, состоящим из двух или трех частей, причем плоскости разъемов располагаются поперек осей валов. Каждая из частей корпуса состоит из объединенных в одно целое стенок, фланцев, ребер, бобышек и платиков. Стенки 1 выполняются обычно с поверхностями в виде плоскостей и элементов тел вращения (цилиндров, конусов и т. п.). Фланцы 2 служат для соединения корпуса с электродвигателем или с изделием, а также для соединения частей корпуса. Ребра 3 размещаются в отдельных местах отливки для повышения ее прочности и жесткости. Бобышки 4 и 5 предназначаются для установки подшипников в стенки корпуса (например, 4) или для размещения резьбовых отверстий 5. Платики 6 используются для получения плоских поверхностей в местах расположения крышек и люков. У сложной отливки все указанные элементы стремятся выполнить такой формы, чтобы модель для литья можно было бы сделать составной из легкоизготавливаемых элементов.

Для отливок корпусов механизмов ЛА обычно используются легкие сплавы, имеющие высокую удельную прочность: алюминиевые АЛ2, АЛ5, АЛ19, АЛ8 и магниевые МЛ5 и МЛ8. В общем машиностроении используются чугуны.

Для получения заготовки при единичном и малосерийном производстве применяется литье в песчаные формы, характеризующееся низкой точностью размеров (± 1 мм) и большой шероховатостью отливки (Ra = 6,3). Литье по выплавляемым моделям и в металлические формы (кокили) применяется только при серийном и массовом производстве.

При конструировании детали необходимо решить вопрос о расположении плоскости разъема формы и об ориентировании детали в форме. Деталь желательно отливать при нижнем расположении наиболее ответственных ее элементов, поскольку в верхних частях отливки металл получается менее плотным. Конфигурация отливаемой детали должна обеспечивать свободное удаление модели этой детали из формы (см. разд. 3.2).

На рис. 22.6 слева приведены исходные, а справа улучшенные конструкции для устранения подрезок: а — продление.

б).

Рис. 22.6.

бобышек до потолка; б — устранение фланца переходом с болтового соединения на шпилечное, продление бобышек и изменение их расположения; в — односторонние бобышки вместо двухсторонних.

Для облегчения выемки модели детали из формы поверхностям, перпендикулярным к плоскости разъема формы, придаются формовочные (литейные) уклоны. Они зависят от размера стенки в направлении, перпендикулярном к плоскости разъема, назначаются технологом и составляют от 3° при высоте меньше 20 мм до 1° при высоте от 20 до 100 мм. Деталь вычерчивается без уклонов, их величина на чертеже не указывается. У детали большой высоты наличие уклонов следует учитывать при конструировании.

При затвердевании и охлаждении сплав уменьшается в объеме, изменяются линейные размеры. Этот процесс называется усадкой. Появляются внутренние напряжения, приводящие к короблению отливок и образованию трещин, поэтому по возможности следует стремиться к меньшей разнице в толщине стенок, к уменьшению скопления металла в утолщениях и в массивах, к плавным переходам в сопряжениях элементов и к повышению жесткости плоских стенок.

Сопряжение двух стенок выполняется в виде радиусов (а при большой разнице в толщине — в виде клиновых переходов), размеры которых приведены в разд. 3.2.

При сопряжении трех стенок образовывается скопление металла, что может привести к образованию усадочной раковины. Толщина стенок отливки и размер скопления металла оценивается диаметрами вписанных окружностей (диаметры d и d' на рис. 22.7). Желательно, чтобы отношение этих диаметров не превышало 1,5. Этого можно достичь уменьшением радиуса галтели. Обычно этот радиус при разной толщине сте;

Рис. 22.8.

нок (рис. 22.7, a) R = {s₁ + s₂ + s₃)/3, а при одинаковых (рис. 22.7, б) — R — s. Для уменьшения скопления материала (диаметр d') и исключения образования трещин в стенках отливки выполняется углубление (рис. 22.7, б). При сопряжении ребер со стенками толщиной s ребра проектируются толщиной s' = 0,8s, если они расположены снаружи отливки, и толщиной s' = 0,6s, если расположены внутри отливки (ввиду более медленного охлаждения последних). Основание ребер сопрягается со стенками радиусом R = 0,5s (рис. 22.8, а), вершины ребер закругляются соответствующим радиусом R = = 0,5s'. Высота ребер обычно делается равной (3…6)s, так как более высокие ребра плохо отливаются, а более низкие практически не увеличивают жесткость детали. Ребра, как правило, подводятся к крепежным узлам (рис. 22.8, б). Во избежание ослабления ребра Р не подвергаются механической обработке, поэтому они должны быть расположены ниже обрабатываемой поверхности (рис. 22.8, в).

Угловые сопряжения стенок с фланцами (рис. 22.9, а) выполняются аналогично сопряжениям стенок разной толщины,.

Рис. 22.10.

но с меньшими радиусами перехода. Высота фланца h должна составлять (l, 5…2)s. Для повышения качества отливки фланцев большой высоты их массивы уменьшаются (рис. 22.9, б).

В местах установки и присоединения различных деталей и устройств в корпусах выполняются утолщения (приливы) в виде бобышек. Размеры бобышек, предназначенных для отверстий под резьбовые крепежные детали, определяются размерами этих деталей (рис. 22.10, а). Наиболее предпочтительным является расположение бобышек в месте сопряжения стенок (рис. 22.10, б).

Размеры и форма бобышек для установки подшипников в корпус (рис. 22.11, а) определяются размерами самих под;

шинников и их стаканов и крышек с учетом закрепления стаканов и крышек на корпусе. В силовых механизмах желательно выполнять бобышки двухсторонними (рис. 22.11, б), чтобы результирующая сила действия подшипника на корпус приходилась на стенку корпуса, не вызывая в стенке местных напряжений изгиба. Однако в этом случае усложняется форма модели и увеличивается масса. Для повышения прочности и жесткости бобышки снабжаются ребрами (рис. 22.11, в). Наличие ребер способствует лучшему заполнению формы при отливке. Фигурная форма бобышек (рис. 22.11, г) позволяет уменьшить массу.