Принципиальная классификация изделий из пластмасс

С позиций конструктивного оформления, требований и условий работы все изделия из пластмасс с немалой долей условности можно сгруппировать по ряду признаков.

1. По геометрическим особенностям все изделия из полимерных материалов подразделяют на погонажные и штучные.

Количество погонажного изделия измеряется погонными метрами. Разновидностей подобных изделий, различающихся прежде всего геометрической формой поперечного сечения, сравнительно немного. Это пленки, шланги, трубы, рулонные изделия (линолеум, тонкие листы), различные профили (уголки, швеллера, тавры и двутавры, сайдинги, полые профили сложной геометрии), прутки и др. Основным методом получения погонажных изделий является экструзия.

Штучные изделия занимают, безусловно, первое место в ассортиментном перечне изделий из пластмасс, что и отражается большинством последующих классификационных признаков.

2. По устройству изделия из пластмасс можно разделить на монолитные, состоящие полностью из пластмассы одного вида; гибридные - выполненные из двух или более видов полимерных материалов, каждый из которых представлен непрерывным участком изделия; и, наконец, армированные, когда в конструкцию изделия включены детали из других, отличающихся по свойствам материалов, (металл, цветные сплавы, керамика). Такие детали имеют самостоятельное назначение (резьбовые вставки, втулки и ступицы, образующие разъемные соединения с металлическими деталями в виде валов, осей, стержней и др.). Армированными могут быть как монолитные, так и гибридные изделия.

3. По назначению различают следующие группы штучных изделий:

Корпусные (рис. 1) - служат для размещения на или внутри них личных технических устройств. Нередко это узлы электромеханиского, электронного или радиотехнического назначения. Корпусные детали могут иметь коробчатую форму прямоугольного, круглого или более сложного сечения; форму сложнопрофильных плат, пластин, рамную конфигурацию и др.

Выбор размеров и форм корпусных изделий зависит от их назначения, а также от вида и действия размещаемых технических устройств.

Инженерный расчет корпусных деталей носит, как правило, условный, проверочный характер. Основные предъявляемые к ним требования - жесткость, размерная стабильность, сохранение геометрических соотношений отдельных элементов изделия, например, плоскопараллельность поверхностей, сносность отверстий и резьбовых гнезд, отсутствие коробления.

Рис. 1. Эскиз корпусной детали в форме коробки

Емкости (рис. 2) - имеют вид штучных изделий различной геометрической формы и объем от нескольких кубических сантиметров до кубометров (флаконы, канистры, бочки, защитные оболочки). Обычно основными требованиями к таким изделиям являются длительное сохранение исходной геометрической формы, долговечность и минимальная стоимость.

Расчет емкостей на прочность носит оценочный характер.

Рис. 2. Цилиндрическая емкость для работы при избыточном давлении: 1 – крышка (днище); 2 – обечайка; 3 - шпангоут

Детали трубопроводов (рис. 3) - представляют собой в большинстве случаев геометрически несложные элементы. По номенклатуре это главным образом трубы различной конструкции, а также фитинги (муфты, уголки, крестовины, тройники). Арматура трубопроводов (задвижки, краны, фланцевые соединения и т. п.) представляет собой достаточно сложные устройства, объединяемые с перечисленными выше изделиями условиями эксплуатации.

Внутреннее давление рабочего тела (жидкость, газ) и его температура - главные факторы расчета этих деталей и устройств на прочность.

Основные требования: прочность, химическая стойкость, долговечность, ремонтоспособность.

Рис. 3. Пластмассовый фитинг (уголок) с утолщение стенки в торцевой части

 

Детали уплотнений (рис. 4) - обычно это изделия простой геометрической формы в виде колец, дисков, манжет, прокладок. Форма сечений - круглая, прямоугольная, овальная или более сложной конфигурации. В отдельных случаях они могут армироваться металлическими пружинами и кольцами, иметь защитную окантовку. Главная инженерная особенность - работа в напряженном статическом состоянии (кроме манжет, испытывающих более сложные динамические напряжения).

Основное требование - сохранение упруго-деформационных характеристик в течение заданного времени эксплуатации.

Рис. 4. Уплотнения в плоскопараллель-ных (а), полугнез-довых (б), гнездо-вых (в) фланцах: 1 – крышка, 2 – корпус; 3 – уплотнительное кольцо

 

Резьбовые детали (рис. 5)– являются штучными изделиями массового производства. К ним относятся винты и болты с различной по форме головкой, гайки разнообразной конфигурации, резьбовые вставки, вкладыши и т. п. Наличие резьбы на наружной или внутренней части изделий создает технологические трудности при их формовании, а также существенно влияет на прочность. Резьбовые детали, служащие для разъемных соединений, работают в сложнонапряженном состоянии. К ним предъявляются требования прочности, жесткости, размерной стабильности, долговечности.

Рис. 5. Профиль круглой резьбы: а – толстотенное изделие; б – тонкостенное

 

Детали передач (рис. 6, 7) - служат для передачи и преобразования вращательного или поступательного движения. К ним относятся зубчатые колеса, в том числе мелкомодульные, детали винтовых зубчатых и фрикционных передач, шкивы передач гибкой связью, элементы цепных передач. Они широко применяются в механизмах приборов и устройств бытового и технического назначения; как правило, характеризуются развитой геометрической формой, а по устройству могут быть монолитными и армированными.

Детали передач эксплуатируются в сложных и тяжелых условиях нагружения (одновременное действие знакопеременных динамических, нормальных и касательных напряжений, контактные деформации), сопровождаемых трением качения и скольжения. К ним предъявляются повышенные требования в отношении прочности, геометрической точности, размерной стабильности, долговечности.

Рис. 6. Конструкции сборных зубчатых (а) и червячных колес: 1 – ступица; 2 - вал

 

			Рис. 7. Конструкции шкивов ременных передач: а – плоскоременная; б- клиноременная; в - круглоременная
а	б	в

 

Детали устройств, поддерживающих движение (рис. 8). Это, главным образом, рабочие элементы подшипников качения и скольжения. Из пластмасс изготавливают втулки, вкладыши, сепараторы, тела качения, накладки так называемых скользунов и другие детали сравнительно несложной конфигурации. Основные особенности: детали эксплуатируются в условиях трения, вызывающего их истирание, они взаимодействуют при повышенных температурах и нагрузках. Кроме точности и размерной стабильности к таким деталям предъявляются специфические требования - определенные антифрикционные качества и повышенная износостойкость.

Рис. 8. Разъемный подшипник скольжения: 1 – корпус; 2 – крышка; 3 – болт; 4 – вкладыш верхний; 5 – вкладыш нижний

 

Требования конструктивного характера к пластмассовому изделию.

При конструктивном оформлении проектируемого пластмассового изделия обычно выполняется ряд действий, ориентировочный алгоритм которых можно представить следующим образом.

1. Оценивается назначение детали, ее тираж, требования дизайна, конкурентные возможности.

2. Анализируются предполагаемые условия эксплуатации (длительность, Теловой режим, характер нагружения, наличие агрессивной среды и т. д.).

3. Выбирается один или несколько полимерных материалов, удовлетворяющих анализу по первым двум пунктам и ориентировочно способных обеспечить работу изделия.

4. Выполняется эскизный вариант конструкции и оценивается способ его изготовления с учетом возможностей производства (парк оборудования, наличие сырья, особенности инструментального хозяйства, трудовые и энергетические затраты, условия подготовки сырья и действий с готовой продукцией и др.)

5. Разрабатывается окончательная конструкция изделия из выбранного полимерного с учетом результатов инженерного расчета. Делается окончательный выбор способа производства в виде оборудования

6. Разрабатывается необходимая технологическая документация и оснастка.

Лучшие результаты достигаются при тесном взаимодействии инженеров-механиков и технологов-полимерщиков. Когда предприятие малочисленно и к инженерам предъявляется требование универсальности, не исключено, что технолог сам разрабатывает, по крайней мере на экспертном уровне проект как изделия, так и оснастки.