Альтернативы использованию установочных штифтов в опорах станков

Практика установки дюбелей на станках изначально был задуман в ВМС США более века назад. Это нововведение было вызвано необходимостью решения экстремальных условий, с которыми сталкиваются на борту непосредственно соединенные вращающиеся механизмы на морских надводных кораблях и подводных лодках в отношении прогиба корпуса и фундамента, связанного с изменением температуры, штормами на море, а также силами, создаваемыми боеприпасы (стреляющие снарядами и противодействие глубинным бомбам). Первоначальной и постоянной проблемой, которая привела к использованию установочных штифтов, была позиционная безопасность.

Учитывая тот факт, что избыточный вес является серьезной проблемой для ВМФ и торговых судов, надлежащая инженерная практика изготовления базовой конструкции для машинного оборудования в три-пять раз превышает массу оборудования, установленного на нем, непрактична. в результате получается более хрупкий и гибкий фундамент. Это главное оправдание использования станков для установки дюбелей на флоте, и эта практика стала почти повсеместной.

После Второй мировой войны подавляющее большинство промышленных рабочих по техническому обслуживанию в Соединенных Штатах, которые имели дело с вращающимся оборудованием, составили люди, служившие в военно-морском флоте, поскольку это была ветвь вооруженных сил, в которой большая часть такой техники и нуждается в техническом обслуживании. В результате традиций и обучения ВМФ практика неизбирательного закрепления всего вращающегося оборудования отфильтровывалась на установки на суше, даже несмотря на то, что для этой практики больше не было никакого технического обоснования.

Позиционная безопасность:технические соображения
Современное инженерное проектирование оборудования учитывает нормальное изменение положения, которое ожидается из-за рабочих нагрузок и теплового роста, при условии, что машины установлены на правильно спроектированной базовой конструкции и что анкерные болты или шпильки и гайки правильного сорта. используется, и что они затянуты до надлежащих значений. Если эти условия соблюдены, нет причин требовать, чтобы опоры машины были закреплены штифтами, так как должным образом затянутые анкерные болты правильного класса достаточны для выполнения работы по закреплению машины на месте против всех рабочих нагрузок и ожидаемого положения. изменения, особенно в вертикальном направлении. Поскольку возникновение бокового (горизонтального) изменения положения является нормальным явлением, требование обеспечения безопасности положения является спорным. Кроме того, большинство конструкций качественных эластичных муфт позволяет установить соответствующий осевой зазор, чтобы приспособиться к любому ожидаемому осевому росту или перемещению, которое может произойти. Когда это движение нежелательно, существуют упорное кольцо или упорные подшипники или другие подобные механизмы для управления или предотвращения этого движения.

Таким образом, остается единственная проблема, связанная с безопасностью положения в горизонтальной плоскости. Установочные штифты не подходят для решения этой проблемы по ряду причин. Первый из них вытекает из физики самого механизма установочного штифта:

Если к опоре машины приложено поперечное усилие, эта сила будет сосредоточена только в одной точке на окружности круглого сужающегося установочного штифта. Этот штифт, по сути, представляет собой не что иное, как меньший круг внутри большего круга (отверстие для анкерного болта). Из плоской геометрии мы знаем, что две окружности разного диаметра, расположенные одна внутри другой, если они сближаются, сначала касаются только одной точки. Следовательно, можно сказать, что штифт не будет оказывать большого сопротивления боковой силе, приложенной к нему, и легко начнет раздавливаться. Это раздавливание будет продолжаться до тех пор, пока штифт не станет слегка эллиптическим по форме, а площадь поверхности, которую он предлагает, с точки зрения его силы сопротивления по отношению к приложенной к нему нагрузке, теперь больше, чем прочность самого штифта. После этого штифт начинает гнуться.

Этот эффект можно легко доказать:установите циферблатный индикатор сбоку на ножке машины, закрепленной штифтами, и приложите поперечное усилие с другой стороны с помощью прочного винтового домкрата. Будет наблюдаться относительно беспрепятственное движение от десяти до 15 тысячных (0,010–0,015) дюйма. Эта неспособность сопротивляться боковому движению лишает установочный штифт подходящего сдерживающего фактора для этого движения и, следовательно, делает его непрактичным в качестве механизма для обеспечения позиционной безопасности машины.

В дополнение к приведенному выше аргументу, если, как указывалось ранее, прикладываемые внешние силы достаточно велики, то после того, как произошло движение, которое приводит к небольшому раздавливанию штифта, дальнейшее движение приведет к появлению всего дюбеля. булавка для сгибания.

Это искажение происходит тем легче, что установочный штифт поддерживается в боковой плоскости посадкой с натягом в опоре и посадкой с натягом в основании; однако в области, где шайбы поддерживают ступню, никакой опоры для штифта нет - буквально он находится в воздухе. Таким образом, он легко сгибается в этой области, в результате получается S-образный или изогнутый установочный штифт, который чрезвычайно трудно извлечь и доставляет мастеру бесконечные проблемы.

Позиционная безопасность:альтернативные решения
Если конкретная установка машины требует принятия дополнительных мер для обеспечения безопасности позиционирования в горизонтальной плоскости, лучшим вариантом, на наш взгляд, является установка хорошо спроектированных горизонтальных и осевых винтовых механизмов, которые можно оставить плотно прилегающими к ножкам машины. Однако следует проявлять большую осторожность, чтобы не допустить изменения положения оборудования в рабочих условиях, поскольку в этом случае машина может прогнуться или перекручиваться между подъемными винтами, создавая тем самым более серьезные проблемы, чем любые из возможных. вызвано, прежде всего, неограниченным движением машин.

Точно такой же аргумент можно привести против установки дюбелей, которые машина поддерживает более чем в одном месте, поскольку в результате будут созданы одни и те же чрезмерно ограниченные условия. Следует помнить, что возникновение бокового и осевого роста или перемещения между «холодным» остановленным состоянием и оперативным «горячим» рабочим состоянием является нормальным. Гибкость хорошо спроектированной гибкой муфты и самого механизма позволяет поглощать это движение и компенсировать его преднамеренным «смещением» машин в холодном и остановленном состоянии в соответствии с точными целевыми характеристиками для изменения положения, которое произойдет. в горячем и рабочем состоянии.

Дополнительные соображения:повторяемость положения
Если позиционная повторяемость является основной проблемой, а не позиционная безопасность, то установочные штифты - не лучший механизм для выполнения этого требования. Вместо этого, после того, как будет достигнута удовлетворительная окончательная центровка, рекомендуется аккуратно приварить прихваточными швами две небольшие детали ключевого инструмента к диагонально противоположным углам станка. Затем станок можно снять и заменить с отличной воспроизводимостью или согласованием с его исходным положением. С другой стороны, установочные штифты почти никогда не подходят точно так, как они были до того, как их сняли. Это приводит к перекосу машины относительно ее исходного положения при переустановке. Более того, когда невозможно добиться того, чтобы установочный штифт легко поместился в исходное отверстие, вместо того, чтобы бороться с ситуацией, пытаясь поминутно перемещать машину до тех пор, пока это не произойдет, опыт научил нас, что слесарь вместо этого выберет сверление нового отверстия, так как это часто менее утомительно и требует много времени. Когда такая практика запрещена, рабочий, испытывающий нехватку времени, может вместо этого просто тайком вырезать установочный штифт и забить верхнюю часть штифта в отверстие как «заглушку» в отверстии. Наблюдатель не может обнаружить это, не удалив измененный установочный штифт.

Конический установочный штифт

Выводы
Принимая во внимание изложенные выше соображения, не рекомендуется использовать установочные штифты для гарантии позиционной безопасности вращающегося оборудования. Также не рекомендуется использование установочных штифтов для обеспечения повторяемости положения. Вместо этого следует использовать более эффективные альтернативные решения.

Об авторе:
Алан Люедекинг (Alan Luedeking) - менеджер по технической поддержке центровки и обучения компании Ludeca Inc. С ним можно связаться по телефону 305-591-8935 или [email protected]. Для получения дополнительной информации о Ludeca посетите www.ludeca.com.