24 Сборка валов на подшипниках скольжения.

Сборку толстостенных подшипников в мелкосерийном производстве начинают с подгонки их по валу. Толстостенные вкладыши, залитые баббитом, после механической обработки шабрят по шейке вала с проверкой

Укладка вала в подшипник.

Вал укладывают на подшипники одновременно всеми шейками. Уложенный вал проворачивают на два три оборота, затем проверяют состояние отпечатков краски на вкладышах. После этого вкладыши протирают, вал со смазанными краской шейками вновь укладывают в подшипники и производят установку крышек с вкладышами. После постановки крышек проверяют прилегание верхних вкладышей к шейкам, для этого затягивают гайки, крепящие крышки. Существуют различные способы определения зазора в подшипнике при сборке. Зазор можно определить при помощи свинцовой проволоки. Для этой цели отрезки мягкой свинцовой проволоки диаметром 0,2 – 0,3 мм больше возможного зазора закладывают в нескольких местах между вкладышами и шейкой вала и по разъему вкладышей. После этого крышку подшипника затягивают гайками. Проволоки деформируются, толщина образовавшихся пластинок будет характеризовать зазоры в местах установки проволок. В массовом производстве зазор в сопряжении подшипника с валом непосредственно не контролируется. Величина осевых зазоров лежит в пределах 0,1 – 0,8 мм и выдерживается за счет предусмотренного конструкцией компенсатора (буртика, упорного винта и т. д.)Осевой зазор обычно проверяют щупом или индикатором при крайних смещениях вала.

Одним из основных требований предъявляемых к узлам такого рода является обеспечение гарантированного зазора между опорными шейками вала и базовыми поверхностями подшипника. Величина этого зазора регламентируется служебным назначением машины. Для создания точного взаимного положения вала и подшипника обычно стараются установить малый зазор в соединении.

В процессе работы могут возникнуть следующие погрешности, которые могут привести к нарушению установленных зазоров и защемлению вала:

1. Отклонение формы поверхности вала и втулок в радиальном и осевом направлении.

2. Отклонение от правильного взаимного положения контактирующих поверхностей.

Кроме радиальных отклонений при монтаже валов необходимо учитывать и осевые перемещения, которые могут быть вызваны:

из-за увеличения зазоров между торцами вала и подшипников или деталей сидящих на валу;

из-за отклонения от перпендикулярности торцовых поверхностей валов, подшипников или корпуса.

Точность при сборке обеспечивается методом регулировки. Поэтому на осевые размеры устанавливаются достаточно широкие допуски.

25 Сборка резьбовых и шлицевых соединений.

Сборка неподвижных разъемных соединений (резьбовых).

Резьбовые соединения широко применяются для обеспечения неподвижности и прочности сопрягаемых деталей, для обеспечения прочности и герметичности, для правильной установки сопрягаемых деталей, для регулирования взаимного положения деталей.

Процесс сборки резьбового соединения в общем случае складывается из следующих элементов: подачи деталей, установки их и предварительного ввертывания (наживления), подвода и установки инструмента, завинчивания, затяжки, отвода инструмента, дотяжки, шплинтовки или выполнения иного процесса, необходимого для предотвращения от самоотвинчивания. Из технологических работ в процессе завинчивания 12-17% идет на предварительное ввертывание, 18-20% на затяжку и 5-8% на дотяжку (от всего времени сборки). В случае автоматической сборки все эти три элемента процесса выполняются последовательно одним инструментом. Однако при механизированном инструменте ввертывания производят вручную. Это объясняется тем, что от доброкачественного наживления зависит правильная первоначальная установка одной детали по резьбовому отверстию другой, а также возможность исключения срывов первых ниток резьбы.

При механическом наживлении скорость вращения ввертываемой детали, диаметр, угол наклона резьбы, ее квалитет, а также величина осевого усилия, прикладываемого к детали, должны находится в определенной зависимости.

Вращательное движение детали с определенной скоростью ω, обратно пропорциональна диаметру резьбы.

Собираемость винтовых или болтовых соединений зависит от точности или достаточности зазоров между винтом (болтом) и соответствующими поверхностями скрепляемых деталей.

Это определяется путем расчета размерных цепей.

Постановка гаек.

Процесс навинчивания гайки условно можно представить состоящим из трех элементов: наживления, свободного навинчивания на длину резьбы выступающей части болта (шпильки) и затяжки с заданным моментом.

При большом числе гаек рекомендуется завертывать их в определенном порядке. Недовернутая гайка вызывает перегрузку соединений с ней шпилек (болтов) и это может явиться причиной их разрыва во время работы машины.

Общий принцип – затягивать сначала средние гайки, затем пару соседних справа и слева, после чего снова пару соседних справа и т. д., постепенно приближаясь к краям по так называемому методу спирали.

Рисунок 1. Последовательность затяжки гаек.

Момент затяжки определяют по формуле:

σ_зат

Момент, создаваемый при затяжке на ключе

σ_в

σ_в – предел прочности материала болта или шпильки.

При перетяжке болтов и шпилек с крупной резьбой они, как правило, обрываются, что может быть замечено при сборке. В соединении с мелкой резьбой происходит постепенный срез резьбы, что трудно обнаружить при сборке.

Для устранения опасности заедания болт (шпильку) и гайку делают из материалов различной твердости (материал гайки меньшей твердости) или применяют гальванические покрытия мягкими металлами: оловом, медью, цинком и др. Заедание предотвращается также масляной пленкой, создаваемой между сопрягающимися поверхностями. Наиболее распространена смазка – двусернистый молибден. Применяют также графитовую пасту.

Неплотное прилегание гайки или головки болта создает изгибающие напряжения в теле болта или шпильки.

В длинных болтах и шпильках, особенно малого диаметра, при затягивании гаек может дополнительно возникнуть напряжение кручения. Чтобы избежать этого на выступающих над гайкой концах таких болтов (шпилек) предусматривают головки с гранями, за которые можно при сборке удерживать эти резьбовые детали ключом.

--------------------------------------------------------

Постановка винтов.

Винтовые соединения обычно многократно собирают и разбирают, поэтому посадка резьбы здесь не может быть с натягом. Резьба в этом случае имеет размеры, обуславливающие нормальный зазор по среднему диаметру. Тугое винтовое соединение нежелательно, но не менее нежелательно свободное соединение. Если винт, завернутый до половины нарезки, имеет небольшую качку, то его необходимо заменить.

Величина момента затяжки винта принимается исходя из прочности стержня винта на растяжение.

Для винтов с цилиндрической, сферической или шестигранной головкой

Для винтов с потайной головкой

–диаметр резьбы

σ_т – предел текучести материала винта

–коэффициент трения головки винта по опорной поверхности.

--------------------------------------------------------

Постановка резьбовых втулок и заглушек.

В часто разбираемых резьбовых соединениях для уменьшения износа резьбы корпуса в него ввертывают втулки (латунные) с наружной и внутренней резьбами.

К соединениям такого вида часто предъявляют требования герметичности.

Рисунок 2

Поэтому торцы втулки и корпуса должны быть перпендикулярными. Под торец втулки ставят прокладку.

Если заглушки не вывинчиваются при разборке, то их уплотняют в резьбе суриком или белилами. Пробки часто выполняют с конической резьбой, которая обеспечивает непроницаемость за счет деформации витков.

Стопорение резьбовых соединений.

Затяжка резьбовых соединений в процессе работы машины под воздействием нагрузок постепенно уменьшается. Самопроизвольное ослабление затяжки предотвращается конструктивными мерами – стопорением. Существует несколько способов стопорения:

Созданием дополнительных сил трения путем осевого или радиального давления (стопорение контргайкой, винтом, самостопорящимися гайками).

Взаимной фиксации гайки относительно болта или фиксацией нескольких гаек (винтов). Стопорение шплинтом, пружинными и деформируемыми шайбами, проволокой

Посредством местных пластических деформаций (накерниванием).

Трудоемкость сборки резьбовых соединений машин составляет 25-35% общей трудоемкости сборочных работ. При этом значительная доля затрат труда (50-60%) пока еще остается недостаточно механизированной.

Постановка шпилек.

Неподвижную посадку шпилек в тело детали обычно осуществляют одним из нижеуказанных трех способов.

Рисунок 3

По первому способу Рис а) шпилька идет в гнездо свободно до сбега, а натяг создается в витках сбега.

В случае б) неподвижность обеспечивается за счет буртика; при упоре его в корпус в резьбе создается осевой натяг;

В случае в) – путем создания натяга по среднему диаметру (радиальный натяг) всех витков. Для стальных шпилек с диаметром резьбы 10-30 мм при установке их в стальной корпус натяг выбирается в пределах 0,02-0,06 мм, в чугунный или алюминиевый корпус 0,04-0,12 мм.

Иногда применяется постановка стальных шпилек из алюминиевого сплава без натяга, но в этом случае неподвижность шпильки обеспечивается ввинчиванием в резьбу корпуса спиральной вставки из стальной проволоки ромбического сечения. Рис. г). Лучше всего если резьба на шпильках накатана, т. к. у нарезанных, фрезерованных и даже шлифованных шпилек возможно схватывание витков, что затрудняет разборку соединений. Для уменьшения трения при завинчивании способствует смазка из масла + 25% графита, или с присадками порошкообразного цинка, меди, свинца.

При хорошо подобранной смазке момент завинчивания может быть уменьшен на 35-40%, но в глухих отверстиях не должно быть избытка смазки, что может привести к гидростатическому давлению и привести к разрыву базовой детали.

При постановке шпилек необходимо выполнять следующие основные требования:

а) шпилька должна иметь достаточно плотную посадку в корпусе, чтобы при свинчивании даже туго посаженой гайки она не вывинчивалась из корпуса;

б) ось шпильки должна быть перпендикулярна поверхности детали, в которую шпилька ввернута. Отклонения вызывает значительные дополнительные напряжения в резьбе шпильки и может быть причиной ее обрыва при работе.

Постановка шпилек производится с помощью механизированных шпильковертов, гайковертов и специальных установок. Захват шпилек производится за гладкую цилиндрическую или резьбовую поверхность.

Для создания требуемого натяга по среднему диаметру, шпильки сортируют на размерные группы.

Необходимый крутящий момент для завинчивания шпильки с метрической резьбой можно определить с достаточной точностью по формуле:

,

Где Δ – эффективный натяг по среднему диаметру резьбы, равный расчётному Δ₀ – уменьшенному на 1,2 (), гдеи- максимальная величина микронеровностей резьб шпильки и корпуса (для шлифованной резьбы 6 – 10мкм);

Е – модуль упругости шпильки и корпуса,

- глубина свинчивания,

- коэффициент трения для стального корпуса равный 0,1 – 0,2; 0,07 – 0,15 для чугунного и 0,04 – 0,1 для корпусов из алюминиевых сплавов.

Сборка болтовых и винтовых соединений.

Эти соединения можно разделить на соединения, собираемые без затяжки и соединения, в которых создается предварительный натяг. Наибольшее распространение получили соединения второго типа.

Предварительная затяжка резьбовых соединений при сборке играет существенную роль в повышении долговечности работы сборочной единицы и должна быть такой, чтобы упругие деформации деталей находились в пределах предусмотренных конструкцией. Уменьшение величины предварительной затяжки приводит к появлению зазоров в стыке деталей, в результате чего появляются дополнительные нагрузки, которые сокращают усталостную прочность резьбовых деталей.

Диапазон изменения рабочей нагрузки 0-4180 кгс.

Для выполнения затяжки применяют продольные ключи с заданным моментом и динамометрические ключи с указателем момента затяжки. В технических условиях на сборку ответственных резьбовых соединений указывают предельные значения осевой силы или момента затяжки.

Важным моментом является отсутствие изгибающих моментов в теле болта или шпильки., т.к. неплотное прилегание гайки вследствие перекоса в ответственных соединениях недопустимо. При большом количестве гаек их завертывают в определенном порядке. Сначала затягивают средние, затем последовательно приближаются к краям. Затяжку производят постепенно – вначале на 1/3, затем на 2/3 и только затем на полную величину. Во время разборки соединения придерживаются обратного порядка – что предотвращает перекосы скрепляемых деталей. Иногда, для уменьшения износа резьбы корпусы в них ввинчиваются втулки с внутренней и наружной резьбой.

Созданная затяжка со временем уменьшается. Во избежание самоотвинчивания в конструкциях резьбовых соединений, предусматриваются различные виды стопорения – контргайкой, винтом, разводным шплинтом, пружинными шайбами и т.д

Сборка прессовых соединений(шлицевых)

Сборка прессовых соединений или соединений с гарантированным натягом осуществляется на прессах (продольно прессовые соединения) путем теплового воздействия или гидропрессовым способом (поперечно-прессовые соединения).

Процесс сборки продольно-прессовых соединений состоит в том, что к одной из сопрягающихся деталей прикладывается осевая сила. Усилие запрессовки растет от 0 до мах. В связи с наличием натяга в процессе сборки происходит деформирование металла, в результате чего на поверхности контакта возникают значительные нормальные давления и силы трения, препятствующие относительному сдвигу этих деталей. Натяг является основным показателем, определяющим способность передавать нагрузки. Необходимую величину натяга определяет шероховатость поверхности, которую необходимо учитывать при определении его величины. Шероховатость собираемых поверхностей должна быть Rа = 1,25...0,63 мкн.

Использование смазки (машинное масло) способствует повышению прочности соединения. Трудоемкость сборки таких соединений составляет 10-12 % от трудоемкости общей сборки.

Усилие распрессовки должно превышать усилие запрессовки на 10-15%.

Усилие запрессовки при сборке продольно-прессового соединения с гарантированным натягом находится по формуле:

Р=f_зап**D*L

где ƒ– коэффициент трения

ρ– удельное давление на поверхности контакта Н/м²

d –Ø охватываемой детали

L – длина запрессовки

Удельное давление на поверхности контакта определяется по формуле:

где – расчетный натяг

Е₁ и Е₂ – модули упругости охватываемой и охватывающей деталей

С₁ и С₂ – коэффициенты

μ и μ₁ – коэффициенты Пуассона

d₀ – внутренний диаметр охватываемой детали

Д – наружный диаметр охватывающей детали

d– наружный Ø охват детали.

Значения С₁ и С₂ определяют по таблице 30 стр. 225 [II](Новиков), через отношенияи: при этом если охватываемая деталь выполнена в виде сплошного вала, то

Расчетный натяг определяют по формуле:

=d-1.2*(R_Z1+R_Z2)

где ∆d – номинальный натяг (разность диаметров)

Rz₁ и Rz₂ – шероховатости сопрягаемых деталей.

Распространенной погрешностью запрессовки является перекос детали и ее деформация, поэтому вначале запрессовки проводят медленно, чтобы не вызвать перекоса. Входящая кромка должна иметь галтель или фаску. Для устранения задиров деталь смазывают машинным маслом или сульфидом молибдена .

Требуемое усилие пресса принимают с коэффициентом запаса 1,5...2,0.

Для уменьшения усилий запрессовку производят с количеством колебаний (100 кол. в секунду).

Сборка с тепловым воздействием повышает прочность соединения в 1,5...2,5 раза по сравнению со сборкой на прессе. Это объясняется тем, что неровности сопрягаемых деталей не сглаживаются, а как бы сцепляются друг с другом. В результате создаются натяги, равнопрочные по передаче крутящего момента шлицевым, но выгодно отличающиеся простотой изготовления и высокой надежностью и долговечностью.

Температура нагрева при запрессовке – 75...400С в зависимости от необходимого натяга.

Одним из существенных преимуществ теплового метода является перевод сборки с натягом в область сборки с зазором. Это открывает перспективы для механизации и автоматизации процесса, позволяет перейти к полной взаимозаменяемости.

Часто при сборке вместо нагрева охватывающей детали – охлаждают охватываемую. Этот метод имеет ряд преимуществ. Нагрев деталей сложной формы может явиться причиной температурного коробления.

46