Сборка типовых соединений и передач. Виды соединений и технология их сборки. Подготовка к сборке других резьбовых соединений
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.
Подобные документы
Стандартизация и унификация деталей и сборочных единиц: ускорение и удешевление конструирования, изготовления, эксплуатации и ремонта машин. Выбор посадок для гладких цилиндрических сопряжений, шпоночных и шлицевых соединений, подшипников качения.
курсовая работа , добавлен 19.12.2010
Расчет посадок гладких цилиндрических соединений: с натягом и зазором, переходная. Определение параметров размерной цепи. Вычисление посадок подшипников качения, резьбовых и шлицевых, шпоночных соединений. Расчет основных характеристик калибра-скобы.
курсовая работа , добавлен 17.06.2014
Выбор посадок гладких цилиндрических соединений. Проектирование гладких калибров для контроля деталей стакана подшипников. Расчет и выбор подшипников качения. Взаимозаменяемость и контроль зубчатых передач, резьбовых, шпоночных и шлицевых соединений.
курсовая работа , добавлен 15.09.2013
Развитие международной организации по стандартизации. Расчет посадок на соединения узла и подвижного соединения, колец подшипников качения и размерной цели. Допуски и посадки шпоночных и шлицевых соединений. Взаимозаменяемость резьбовых соединений.
курсовая работа , добавлен 24.12.2009
Расчет посадки для подшипника скольжения. Взаимозаменяемость резьбовых соединений. Установление контролируемых параметров цилиндрических зубчатых колес. Взаимозаменяемость шлицевых соединений. Расчет калибров для контроля цилиндрических соединений.
контрольная работа , добавлен 28.03.2014
Определение сборочных и монтажных узлов для машины, схем строповки и расчет стропов распределителя шихты. Разработка технологии сборки резьбовых соединений. Выбор метода контроля за силами предварительной затяжки. Расчет систем пластичной и жидкой смазки.
курсовая работа , добавлен 23.07.2013
Методика расчета параметров сопряжений: гладких цилиндрических, резьбовых, шпоночных и шлицевых соединений. Построение схем расположения полей допусков деталей и их сопряжений в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации.
курсовая работа , добавлен 26.05.2009
Лекция № 7 Сборка типовых соединений, узлов, автомобиля
МЕТОДЫ ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ сборки
В машиностроительной промышленности сборку производят методами полной взаимозаменяемости, неполной взаимозаменяемости, групповой взаимозаменяемости, пригонки и регулирования.
При полной взаимозаменяемости точность сборки достигается без подбора или пригонки любых взятых из партии сопряженных деталей. Для ее осуществления необходима обработка деталей с высокой точностью, т.к. точность сборки изделия при этом методе зависит только от точности собираемых деталей.
Например, точность сборки коренных и шатунных подшипников коленчатого вала двигателя определяется величинами допусков размеров на диаметр гнезда под вкладыши, на толщину вкладышей и диаметр шейки вала. Для двигателей ЗМЗ, УАЗ зазор в коренных подшипниках должен быть в пределах 0,036…0,079 мм, допуск зазора 0,043 мм, размер гнезд в блоке цилиндров под вкладыши 68,500…68,518 мм, допуск 0,018 мм; толщина вкладышей 2,232…2,226 мм, допуск 0,006 мм; диаметр коренных шеек коленчатого вала 64,00…63,987 мм, допуск 0,013 мм.
Сборка данного соединения методом полной взаимозаменяемости без подбора, выбора и подгонки деталей обеспечивает требуемую точность сборки подшипников двигателя, так как допуск 0,018+2*0,006+0,013=0,043 мм.
Метод наиболее целесообразно применять в крупносерийном и массовом производствах для двухзвенных размерных цепей (например, в сопряжениях вал - втулка, вал - подшипник). Для многозвенных цепей этот метод трудоемок и экономически нецелесообразен.
Метод неполной взаимозаменяемости состоит в том, что требуемая точность сборки достигается не у всех объектов. Т.е. в отличие от полной взаимозаменяемости устанавливаются более широкие допуски (дешевле) на все детали сборочной размерной цепи. При этом методе сборки часть узлов не будет удовлетворять установленной точности и их придется разбирать и собирать повторно.
В этом случае дополнительные затраты на выполнение разборочно-сборочных работ значительно меньше затрат на изготовление сопрягаемых деталей с более узкими допусками, обеспечивающими получение требуемой точности сборки у всех соединений.
Сборка по этому методу целесообразна в серийном и массовом производствах для многозвенных размерных цепей.
Метод групповой взаимозаменяемости (селективной сборки ) заключается в том, что детали изготавливают с увеличенными полями допусков. Перед сборкой сопрягаемые детали сортируют на размерные группы с одинаковыми допусками. В пределах каждой размерной группы требуемая точность сборки достигается методом полной взаимозаменяемости.
Метод обеспечивает достижение наиболее высокой точности при низких затратах, он применяется при сборке точных (прецизионных) сопряжений: (плунжерные пары, шатунно-поршневые группы и т.п.)
Например, для двигателей необходим допуск посадки поршневого пальца (допуск наружного диаметра 0,010 мм) в бобышках поршня и во втулке верхней головки шатуна (допуск отверстий 0,010 мм), равный 0,005 мм. Сборка указанных соединений методом полной взаимозаменяемости обеспечит допуск 0,010+0,010=0,020 мм, что недопустимо. В этом случае допуск посадки будет в 4 раза шире необходимого. Поэтому для достижения требуемого допуска посадки 0,005 мм сопрягаемые детали сортируют на четыре размерные группы с допуском 0,0025 мм в каждой (табл.).
Сущность метода регулирования заключается в том, что требуемая точность сборки достигается изменением компенсирующего звена (на рис. - К) без снятия слоя металла.
Например, требуемая точность осевого зазора (натяга) в соединении с коническими подшипниками качения (дифференциал, главная передача, механизм рулевого управления и др.) обеспечивается изменением толщины неподвижного компенсатора (группа колец, прокладок, регулировочных шайб и т.п.), а точность зазора между торцом клапана и болтом толкателя достигается путем изменения положения подвижного компенсатора - регулировочного болта в осевом направлении.
Метод пригонки состоит в том, что требуемая точность сборки достигается изменением компенсирующего звена путем снятия слоя металла.
Основными слесарно-пригоночными работами являются опиливание, обработка отверстий по месту, полирование, притирка и др. Пригонка (притирка клапана к седлу, плунжерной пары топливной аппаратуры, приработка ведущей и ведомой шестерен главной передачи) производится в процессе обработки резанием, и детали поступают на сборку спаренными.
Метод применяется в единичном и мелкосерийном производствах.
ВИДЫ СБОРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Соединения деталей в зависимости от характера разделяются на подвижные и неподвижные, а в зависимости от возможности разборки - на разъемные и неразъемные.
Подвижные разъемные: поршень - цилиндр, зубчатые и некоторые шлицевые соединения. Подвижные неразъемные: радиальные шариковые подшипники. Неподвижные разъемные: резьбовые, шпоночные, конусные и др. Неподвижные неразъемные: заклепочные, соединения сваркой, запрессовкой, пайкой, склейкой и т.п.
Разъемные соединения разбираются без повреждений деталей.
Неразъемные соединения не могут быть разобраны без повреждений деталей.
К неподвижным разъемным соединениям относятся резьбовые, шпоночные и шлицевые, выполненные с переходными посадками и посадками на конус, а также штифтовые соединения.
Детали подвижных соединений при работе могут перемещаться друг относительно друга.
В резьбовых соединениях обычно используются шпильки, болты и винты и гайки.
Шпильки применяют при непосредственном соединении плоских поверхностей или при соединении поверхностей с помощью прокладок, причем этому предшествует ввертывание шпилек в базовую деталь.
Болты применяют, когда отверстия в сопрягаемых деталях сквозные.
Винты необходимы тогда, когда резьбовое соединение в процессе эксплуатации часто разбирается. Поэтому резьба для винтовых соединений выполняется менее плотной, чем в резьбовых соединениях шпильками.
Самоформирующие винты (исключающие применение гаек) предназначены для крепления деталей без предварительного сверления.
Самоформирующие винты делятся на самонарезающие (образуют резьбу нарезанием с удалением материала) и самовыдавливающие (образуют резьбу в отверстии накатыванием без удаления стружки). Если винт завинчивают в латунь, алюминий, пластмассы, то смазки не требуется, в сталь - необходима смачка минеральным маслом, в чугун - керосином.
При выполнении резьбовых соединений широко используются гайковерты, которые бывают одно- и многошпиндельными (до 20). Многошпиндельные гайковерты позволяют завертывать одновременно несколько гаек (при установке колес). При затягивании резьбовых соединений для обеспечения заданного крутящего момента применяют различные тарированные ключи, рассчитанные на автоматическое выключение при достижении заданной силы затяжки, а также динамометрические ключи, контролирующие силу затяжки с помощью специальных указателей. Наиболее точно затяжку резьбовых соединений можно контролировать по изменению удлинения болта или шпильки под действием затяжки. Удлинение измеряется микрометром или индикатором.
В шпоночных соединениях используются клиновые, призматические и сегментные шпонки.
При сборке с помощью клиновой шпонки ось охватывающей детали смещена относительно оси вала. Это смещение является причиной радиального биения охватывающей детали.
В соединениях с призматическими или сегментными шпонками сборка шпонки с валом производится с натягом, шпонка запрессовывается в паз вала при помощи пресса или винтовыми струбцинами.
При сборке шпоночных соединений особое внимание необходимо обратить на точность подгонки шпонок по боковым поверхностям и зазору по наружной поверхности. Так как через торцы шпонок передаются крутящие моменты от одной детали к другой, они должны быть очень точно пригнаны по шпоночному пазу сопряженной детали. При неточной пригонке резко возрастает давление в шпоночном соединении и торцы шпонки и шпоночные пазы сминаются. В шпоночном соединении образуется постепенно увеличивающийся зазор, и это разбивает соединение.
Шлицевые неподвижные соединения выполняют с различными посадками центрирующих элементов и бывают туго- и легкоразъемными. Тугоразъемное шлицевое соединение выполняют с нагревом охватывающей детали до 80-120°С. Нагрев уменьшает усилие напрессовки и, следовательно, обеспечивает более правильную посадку. При сборке легкоразъемных шлицевых соединений больших усилий напрессовки не требуется.
Шлицевые подвижные соединения в автомобилях могут быть прямобочными, эвольвентными и треугольными. Наибольшее распространение получили прямобочные шлицевые соединения, при сборке которых центрирование охватывающей детали может быть выполнено по наружному диаметру выступов охватываемой детали (вала), по внутреннему диаметру впадин вала и по боковым сторонам шлиц.
При центрировании по наружному диаметру выступов вала его шлифуют по наружному диаметру шлицев. При центрировании по внутреннему диаметру впадин вала шлифуют отверстие детали (наиболее дорогое). Центрирование по боковым сторонам применяется в том случае, если на валу более 10 шлицев. На автомобилях чаще всего применяется первый тип шлицевого соединения.
Штифтовые соединения выполняются при помощи конических и цилиндрических штифтов. Кроме соединения, штифты используются также для обеспечения необходимого взаимного положения собираемых деталей.
Зубчатые колеса насаживают на посадочные шейки валов с небольшим зазором или натягом вручную или при помощи специальных приспособлений.
Зубчатые передачи с цилиндрической зубчатой парой после установки колес на валы проверяют по боковому зазору и пятну контакта.
Расположение пятна контакта проверяют по отпечатку краски.
Боковой зазор измеряют щупом или при помощи индикаторного приспособления (рис.) путем поворота на некоторый угол одного зубчатого колеса при неподвижном другом. При сборке зубчатых зацеплений с большим модулем боковой зазор можно определять с помощью свинцовой пластины, прокатив ее между зубьями, а затем измерив микрометром ее толщину.
Верхнюю шестерню 2 стопорят, ножку индикатора 4 устанавливают перпендикулярно хомутику 3 и проворачивая зубчатое колесо 1, фиксируют отклонение индикатора.
Боковой зазор определяют по формуле
где - диаметр начальной окружности зубчатого колеса, мм;
Длина плеча, мм;
Показания индикатора, мм.
Зубчатые передачи с конической или гипоидной зубчатой парой оценивают по пятну контакта зубьев, боковому зазору и уровню шума.
Правильность расположения пятна контакта достигается путем взаимного перемещения зубчатых колес вдоль оси вращения.
Боковой зазор измеряют с помощью индикаторного приспособления, которое закрепляют на картере. Регулируют зазор перемещением зубчатых колес и установкой прокладок.
Уровень шума проверяют на стенде, он не должен превышать 50...70 дБ.
При проверке пятна контакта зубьев «на краску» рабочие поверхности шестерни покрывают краской и несколько раз проворачивают зубчатые колеса в разные стороны. О контакте рабочих поверхностей зубьев судят по форме и расположению отпечатка (рис.).
Подшипники качения напрессовывают на вал или запрессовывают в корпус с помощью пресса или винтовых приспособлений, избегая ударов.
Для этого используют подкладные кольца (рис. а) и монтажные трубы (рис. б). При запрессовке подшипника в корпус с одновременной напрессовкой его на шейку вала применяют специальную оправку (рис. в).
В сборочном узле с вращающимся валом и неподвижным корпусом внутреннее кольцо подшипника должно иметь посадку с натягом, а наружное - с зазором.
При неподвижном вале и вращающемся корпусе внутреннее кольцо устанавливают с зазором, а наружное - с натягом
Зазор необходим для удобства демонтажа подшипника и возможности провертывания кольца, что обеспечивает более ровный износ кольца и посадочной поверхности детали.
При запрессовке подшипника качения размер его колец изменяется: диаметр внутреннего кольца увеличивается, а наружного уменьшается. При запрессовке подшипников необходимо пользоваться оправками и следить, чтобы усилие запрессовки передавалось на запрессовываемое кольцо.
Регулировку радиального зазора в коническом роликовом подшипнике осуществляют смещением наружного или внутреннего кольца в осевом направлении регулировочным винтом или гайкой или подбором соответствующего комплекта прокладок.
Неразъемные подшипники скольжения (втулки) запрессовывают в гнезда, а затем растачивают или развертывают под диаметр шеек сопряженных валов. Втулки запрессовывают на гидравлических и механических прессах.
При сборке цепных и ременных передач линейкой контролируют их натяжение по величине стрелы провисания нерабочей ветви. Звездочки и шкивы передач должны находиться в одной плоскости, что проверяют, прикладывая к торцам стальную линейку или натягивая струну (леску).
Конусные соединения собирают таким образом, чтобы обеспечивалось плотное прилегание конусных поверхностей. Это достигается развертыванием отверстия конусной разверткой или притиркой поверхностей пастой. Проверку притирки производят по цвету притираемых поверхностей (поверхность должна быть ровной и матовой). Чтобы конусное соединение работало надежно, оно должно собираться с натягом. Без натяга конусное соединение быстро разрабатывается.
Соединения с гарантированным натягом выполняют с применением прессовых посадок или теплового воздействия на собираемые детали.
При запрессовке используются гидравлические прессы, домкраты, струбцины.
Если условия работы сопрягаемых деталей тяжелые, то сборку осуществляют путем теплового воздействия на них. Нагрев деталей осуществляют в кипящей воде, в горячем масле, газовыми горелками, в печах и т.д. Прочность посадки при этом в 2…3 раза превышает прочность обычных прессовых посадок. При осуществлении посадки тепловым воздействием на сопрягаемые детали микронеровности сцепляются (происходит затекание металла одной из деталей в углубления другой), а не сглаживаются, как это имеет место, при обычных соединениях. Примером посадок является соединение заготовок зубчатого венца с маховиком двигателя, подшипника качения с валом и др. Прессовое оборудование выбирают по расчетной силе запрессовки с коэффициентом запаса 1,5...2. Рекомендуется при запрессовке смазывать поверхности машинным маслом для предотвращения задиров, при этом смазка не должна способствовать взаимному перемещению деталей при работе соединений.
При соединении деталей методом охлаждения охватываемую деталь охлаждают до температуры 200 К в сухом льду (твердая углекислота) или до температуры 83...77 К в жидком азоте. Использование для этих целей жидкого кислорода или воздуха не рекомендуется из-за их взрывоопасности. Охлаждение успешно применяют при посадке штифтов, осей и длинномерных втулок с тонкими стенками. Запрессовка таких деталей прессом невозможна вследствие их деформации.
При посадке деталей со значительными натягами производят одновременный нагрев охватывающей детали и охлаждение охватываемой .
В некоторых случаях для соединения стального вала с деталями типа кулачков, эксцентриков, зубчатых колес и т.п. посадочные поверхности сопрягаемых деталей покрывают тонким слоем металлического припоя, заполненного твердыми частицами, например, корунда с последующей посадкой детали при помощи разогрева или охлаждения . При этом достигается высокая прочность неразборного соединения. Таким образом можно соединить вал с шестерней. При этом шестерню нагревают до 473...523 К и осуществляют посадку на вал с последующим охлаждением.
Развальцовывание применяется в том случае, когда требуется обеспечить плотное и герметичное соединение деталей. Оно выполняется специальным инструментом - развальцовкой путем пластического деформирования одной из сопрягаемых деталей. Развальцовывание осуществляется на сверлильных станках и специальных установках. Этот вид соединения применяется в трубопроводах тормозной системы и смазки двигателя.
Клепаные (на заклепках) соединения используются в конструкциях, которые подвергаются воздействию высоких температур и коррозии, испытывающих ударные и вибрационные нагрузки. Для клепки применяются пневмо- и электроклепальные молотки.
Материалом для заклепок чаще всего служит проволока из стали 10 и из алюминиевых сплавов Д18 и В65. Прочность клепаного соединения зависит от материала заклепок, их термической обработки и диаметра отверстия под заклепку.
Клепальные работы производятся при сборке или ремонте рам автомобилей, кожухов полуосей задних мостов, дифференциалов, дисков сцеплений и т.д.
Сварные соединения применяется для уменьшения числа заклепочных соединений (экономит материал и снижает трудоемкость). Точечную электросварку (рис.) применяют при изготовлении и ремонте кузовов и кабин.
При сварке плавлением металл в зоне сварки расплавляется и переходит в жидкое состояние, соединение возникает за счет самопроизвольного слияния и взаиморастворения металла соединяемых частей.
При сварке давлением металлы совместно сжимаются и деформируются. Приложенное усилие (ковка, давление, удар) вызывает течение металла вдоль поверхности раздела и его перемешивание, разрушает поверхностные слои металла, выводит на поверхность свежие (не бывшие в соприкосновении с атмосферой) слои металла, сближает соединяемые поверхности и способствует соприкосновению их атомов. Сопутствующий нагрев ослабляет связи между атомами, делает их более подвижными, снижает твердость металла и повышает его пластичность.
Пайка в автомобилестроении используется для устранения обнаруженных дефектов (например, течи в трубках радиатора).
Между соединяемыми частями изделия вводится расплавляемый металл-припой, который плавится при более низкой температуре, чем соединяемые металлы. Припой в жидком виде заполняет зазор между поверхностями соединяемых деталей под действием капиллярных сил, а застывая, кристаллизуется, образуя прочные связи.
Метод склеивания сопрягаемых поверхностей. Его эффективность часто выше свинчивания, клепки, сварки. Клеевые соединения обеспечивают высокую прочность, снижают массу, позволяют получить гладкую поверхность изделий и в ряде случаев дают возможность сочетать крепление с герметизацией. Возможно сочетание склеивания с контактной сваркой. Клеевые соединения вал-втулка работоспособны в большинстве узлов машин, где применяют посадку зубчатых колес или шкивов на вал.
В массовом машиностроительном производстве применяют клеи на основе эпоксидных, силиконовых, полиуретановых смол и др.
Склеиванию присущи и определенные недостатки: небольшая прочность при отрыве, склонность к старению, необходимость применения сложного, оборудования и комплекса дорогостоящей высокоточной оснастки.
Последовательность СБОРКи Грузового АВТОМОБИЛя
На первом посту сборочного конвейера на раму в перевернутом положении устанавливают передний и задний мосты в сборе с рессорами, а также амортизаторы передней подвески и тормозную систему. Монтируют карданную передачу и закрепляют на раме глушитель.
После установки на переднюю и заднюю части рамы кантователя подсобранное шасси поднимают, переворачивают и опускают на конвейер.
Сборку продолжают креплением к раме буксирного приспособления. Заполнив тормозную систему сжатым воздухом от заводской сети, проверяют герметичность соединений.
Устанавливают на раме двигатель в сборе с коробкой передач, радиатор. В картер заднего моста и коробки передач заливают трансмиссионное масло и через пресс-масленки заполняют маслом все подвижные сопряжения шасси автомобиля.
Завершающей операцией сборки автомобиля является установка колес и кабины в сборе с арматурой, электрооборудованием, отопителем, облицовкой радиатора, крыльями, подножками и колонкой рулевого механизма.
Средства механизации сборочных работ
При сборке для облегчения труда и повышения производительности применяют различные средства механизации сборочных работ.
По типу привода инструмент делится на пневматический, гидравлический и электрический.
По принципу действия механизированный инструмент делится на следующие группы:
Ударного действия - клепальные молотки, кернеры;
Вращательного действия - дрели, шлифовальные машины, гайковерты, отвертки.
Приспособления, применяемые при сборке, подразделяются на следующие виды:
Для установки и соединения деталей - подставки с призмами для сборки деталей на валу, поворотные столы для монтажа деталей и др.;
Для напрессовки зубчатых колес, шкивов, подшипников и т.д.;
Контрольные приспособления и стенды для проверки качества сборки и определения действительных эксплуатационных характеристик сборочного узла или автомобиля.
В качестве подъемно-транспортных средств используются мостовые краны, электрические и гидравлические подъемники.
Подъемники устанавливают на кран-балках, поворотных и передвижных консольных кранах.
Транспортировка деталей и узлов осуществляется с помощью электрокар и рольгангов.
Для общей сборки автомобилей используются конвейеры.
Сборка типовых соединений производится на отдельных специа-лизированных постах, входящих в состав поточных линий.
Сборка типовых соединений является начальной стадией техно-логического процесса сборки автомобиля. В число типовых соедине-ний входят соединения с подшипниками качения, зубчатые переда-чи, шпоночные и шлицевые соединения, прессовые соединения и конические сопряжения.
Большой объем ремонтных работ связан со сборкой резьбовых соединений. Качество соединений определяется последовательностью и моментом затяжки гаек и болтов (головка и блок цилиндров, крыш-ка - шатун и др.). Резьбовые соединения должны исключать само-отвертывание, что достигается установкой деформирующих шайб, контргаек, шилингов.
Сборка агрегатов
Сборка агрегатов производится из отдельных узлов, предвари-тельно собранных из типовых соединений.
Двигатель собирают из следующих узлов: поршень с шатуном; головка цилиндров; коленчатый вал с маховиком и оцеплением; во-дяной насос и др.
Перед сборкой блок цилиндров комплектуется крышками корен-ных подшипников, втулками распределительного вала, краниками системы охлаждения, заглушками масляной системы.
Общую сборку проводят на поворотном стенде. Сначала укрепля-ют блок цилиндров разъемной плоскостью картера вверх. Снимают крышки коренных подшипников, устанавливают вкладыши, сальник и резиновые торцовые уплотнители крышки заднего подшипника, смазывают вкладыши коренных подшипников, устанавливают плен-чатый вал в сборе с маховиком, сцеплением, шестерней и упорными шайбами, ставят крышки подшипников и затягивают их болтами. Затяжку болтов производят динамометрическим ключом. Измеряют зазор между шестерней коленчатого вала и передней шайбой упорно-го подшипника.
Поворачивают блок цилиндров на стенде передней частью вверх и вставляют в цилиндры поршни в сборе с шатунами, устанавливают нижние крышки на шатунные болты, затягивают гайки динамомет-рическим ключом и шплинтуют их. После затяжки коренных и ша-тунных подшипников проверяют легкость вращения коленчатого вала.
Устанавливают в блок распределительный вал с шестерней и фланцем в сборе. Вал следует устанавливать осторожно, не допус-кая повреждения кулачками втулок подшипника. При вводе в зацепление шестерен необходимо обеспечить совпадение меток. За-тем болтами прикрепляют упорный фланец распределительного вала к блоку; надевают на конец коленчатого вала маслоотражатель; ус-танавливают крышку распределительных шестерен в сборе с саль-ником и прокладкой и прикрепляют. Болты должны быть затянуты равномерно крест-накрест в два приема; устанавливают и закрепля-ют на крышке распределительных шестерен датчик ограничителя частоты вращения коленчатого вала двигателя, напрессовывают по шпонке шкив коленчатого вала до упора, ввертывают храповик со стопорной спайкой; устанавливают и закрепляют маслоприемник насоса, ставят уплотнительную прокладку и привертывают болтами масляный картер; вилку выключения сцепления вставляют в картер и закрепляют болтами. Устанавливают крышку и щиток картера сцеп-ления, крепят болтами. Поворачивают блок цилиндром вверх.
Отдельно собираются головки цилиндров, в которые вставляют клапаны и собирают клапанный механизм.
На блок ставят прокладку головки цилиндров, устанавливают головку на фиксаторы блока, вставляют в гнезда блока толкатели, штанги, устанавливают оси в сборе с коромыслами, соединяют кон-цы штанг толкателей с коромыслами и закрепляют стойки осей ко-ромысла.
В такой же последовательности выполняют работы по второй го-ловке цилиндров.
Далее ставят уплотнительные прокладки на разъемные плоско-сти блока и головок цилиндров, устанавливают впускной трубопро-вод в сборе на шпильки и закрепляют его гайками, устанавливают выпускные трубопроводы с прокладками и закрепляют на шпильках гайками; устанавливают масляные фильтры, маслоналивную трубу с фильтром вентиляции картера, масляный насос, патрубок с термо-статом, водяной насос с вентилятором и тягой привода спускных клапанов, топливный насос, карбюратор с воздушным фильтром, топливный фильтр тонкой очистки, насос гидроусилителя рулевого управления, компрессор, генератор, стартер, прерыватель-распре-делитель, свечи, проводку.
После сборки двигатель направляется на испытательный стенд для приработки и испытания двигателя.
После испытаний и исправления дефектов двигатель поступает на общую сборку автомобиля.
Коробку передач собирают из следующих основных узлов: веду-щего, промежуточного и ведомого валов, крышки коробки передач, механизма управления, блока зубчатых колес заднего хода.
В процессе сборки особое внимание обращается на правильность монтажа подшипниковых узлов, сборку сопряжений, служащих для переключения передач. Ведут контроль бокового зазора между зубь-ями колес и осевых зазоров блока зубчатых колес промежуточного вала, ведомого вала и блокирующих колец синхронизаторов. Пере-движные зубчатые колеса ведомого вала и синхронизаторы должны перемещаться вдоль шлицев без заедания.
Собранные коробки передач подвергаются испытаниям на специ-альных стендах.
При проведении испытаний проверяются работа зубчатых пар на всех передачах, легкость переключения передач и отсутствие само-произвольного выключения зубчатой пары. Кроме того, контроли-руются уровень шума зубчатой пары (он должен быть равномерным, без стуков), температура нагрева смазки (не выше 70°С) и герметич-ность уплотнений.
Испытания проводят на всех передачах вначале без нагрузки, а затем при постоянной нагрузке с частотой вращения вала 1000- 1400 об/мин. Создание нагрузки производится электрическим тор-мозом.
Приработку и испытание коробок передач проводят при постоян-ной частоте вращения ведущего вала по 4-5 мин на каждой передаче.
После испытаний коробка передач передается на общую сборку автомобиля.
Задний мост собирают из узлов: картера заднего моста с трубами полуосей, сальниками и пробками; конической шестерни с картером подшипников, дифференциала с цилиндрическим (коническим) зуб-чатым колесом; конического зубчатого колеса с валом цилиндричес-кой (конической) шестерни; редуктора; ступицы с тормозным бара-баном; опорного диска заднего тормоза; регулировочного рычага и колесного цилиндра.
При сборке основное внимание уделяют конической гипоидной зубчатой передаче. Качество сборки зацепления зубьев оценивается боковым зазором между зубьями, пятном контакта и уровнем шума.
После сборки задний мост прирабатывается и испытывается на специальном стенде сначала без нагрузки, а потом - под нагрузкой.
При испытаниях регулируют тормозные системы и проверяют работу главной передачи и дифференциала.
Собранный и испытанный задний мост подается на общую сборку.
СБОРКА ТИПОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Сборка неразъемных соединений
Неразъемные соединения деталей машин могут быть неподвижными и подвижными.
Неразъемные неподвижные соединения получают сваркой, пайкой, склеиванием, клепкой, развальцовкой, комбинированными способами, например, запрессовкой с последующей развальцовкой или сваркой и др. Наиболее часто неразъемные соединения образуются посредством сварки.
При сборке соединений сваркой требуется правильно установить и закрепить соединяемые детали. Для этого служат различные устройства переносные и стационарные, некоторые из которых показаны на рис. 6.8.
Переносные сборочные приспособления, к которым относятся струбцины, стяжки, распорки, домкраты, приспособления с магнитами и др. широко применяются в условиях мелкосерийного или единичного производства.
Струбцины (рис. 6.8, а) служат для фиксации определенного положения деталей и соединения их между собой перед сваркой.
Винтовые стяжки обеспечивают правильное взаимное расположение кромок соединяемых деталей. Например, стяжка (рис. 6.8, 6) состоит из двух винтовых струбцин 7 и 3, которые закреплены на кромках свариваемых деталей и соединены между собой винтами 2 и 4. Каждый из этих винтов имеет участки с правой и левой резьбой. Благодаря этому при вращении винта струбцины перемещаются в противоположных направлениях (сходятся или расходятся). С помощью винта 4 выравнивают кромки, а винтом 2 стягивают свариваемые детали для обеспечения между ними необходимого для сварки зазора.
Электромагнитные фиксаторы применяются для обеспечения установленного зазора между кромками свариваемых деталей (рис. 6.8, в), а также для фиксации их перед сваркой угловых и стыковых соединений (рис. 6.8, г).
Для установки соединяемых деталей в удобное для сварки положение применяют различное стационарное оборудование и приспособления манипуляторы, кондукторы и т.д. Манипулятор (рис. 6.8, д), состоит из корпуса 7, установленного на опорах 8, поворотного стола 5 с планшайбой б и меха низма вращения (рис. 6.8, е). Вращение планшайбы осуществляется через червячные редукторы 9 и 10 от электродвигателя М, который связан через зубчатые колеса 15 с тахогенератором 14.
Механизм наклона (рис. 6.8, ж) также приводится в движение от электродвигателя М через ременную передачу, червячный редуктор 13 и зубчатый сектор 12, который поворачивает стол 11 манипулятора на заданный угол. В крайних положениях механизм наклона отключается автоматически с помощью конечных выключателей.
Кондукторы обычно применяются для сварки сложных деталей, например корпусных, различных металлоконструкций, когда требуется обеспечить достаточно высокую точность относительного расположения свариваемых элементов. Для этого последние фиксируются относительно друг друга и базовых элементов кондуктора с помощью стационарных или сменных зажимных устройств.
Сборка посредством клепки . В ряде случаев при изготовлении металлических конструкций ферм, рам, балок и др. вместо сварных применяются заклепочные соединения. Клепка это процесс соединения деталей с помощью заклепок. Заклепочное соединение относится к группе неразъемных, так как разъединить склепанные детали можно только путем разрушения заклепок. Применяются заклепки с полукруглой (высокой и низкой), плоской, потайной и полупотайной головкой, диаметром стержня до 36 мм и длиной до 180 мм из материалов, обладающих хорошей пластичностью: сталей Ст2; СтЗ; 10; 15, меди М3; MT, латуни Л63, алюминиевых сплавов АМг5П; Д18; АД1, для ответственных соединений из легированной стали 9Г2; X18H9T. Заклепки, как правило, должны быть из того же вида материала, что и соединяемые детали, так как в противном случае коррозионные процессы в заклепочном соединении протекают более интенсивно.
Место соединения деталей заклепками называют заклепочным швом. Расстояние от центра заклепки до фая склепываемых деталей должно составлять 1,5 диаметра заклепки. Необходимое число, диаметр и длину заклепок определяют расчетным путем. Длину стержня заклепки выбирают в зависимости от толщины склепываемых листов (пакета) и формы замыкающей головки.
Длину стержня заклепки с замыкающей потайной головкой (рис. 6.9, а) определяют по формуле
L = S + (0,8-1,2)d,
Где L длина стержня заклепки, мм; S толщина склепываемых деталей в пределах длины стержня; dдиаметр заклепки, мм.
Рис. 6.9. Элементы заклепочного соединения: а с потайной головкой; 6 с полукруглой головкой; 1 замыкающая головка; 2 стержень; 3 закладная головка; L длина заклепки; d диаметр заклепки; Ɩ 0 длина заклепки под замыкающую головку; S толщина склепываемых деталей
Для заклепки с замыкающей полукруглой головкой (рис. 6.9, 6) принимают L = S + (1,2-1,5)d.
По расчетному значению длины стержня заклепки подбирают ближайшее большее значение из установленных стандартом.
В зависимости от диаметра заклепки отверстия в склепываемых листах (пакетах) сверлят или пробивают. Диаметр отверстия должен быть больше диаметра заклепки: на 0,1 мм при диаметре заклепки до 4 мм и на 0,2 мм при большем диаметре.
В зависимости от характеристики и назначения заклепочного соединения различают прочные, плотные и прочноплотные заклепочные швы.
Прочный шов, состоящий из нескольких рядов заклепок, применяют для получения соединений повышенной прочности (балки, колонны, рамы и другие несущие металлические конструкции). Плотный шов применяют для обеспечения герметичности резервуаров, которая достигается за счет применения различных прокладок, например, из бумаги, ткани, пропитанных олифой или суриком. Прочноплотный шов применяют для получения прочного и непроницаемого для пара, газа и жидкостей соединения. Прочноплотные швы выполняют горячей клепкой с помощью клепальных машин с последующей подчеканкой головок заклепок и кромок листов.
Процесс клепки включает следующие основные операции:
образование отверстия под заклепку в соединяемых деталях сверлением или пробивкой;
зенкование гнезда под головку заклепки (при потайной или полупотай-ной головке);
фиксация склепываемых деталей с помощью штифтов и сжатие деталей между собой;
образование замыкающей головки заклепки, т.е. собственно клепка.
Образование замыкающей головки может происходить при быстром (ударная клепка) и медленном (прессовая клепка) воздействии на стержень заклепки. Применяется также взрывной способ клепки с помощью взрывных заклепок. Заклепка взрывная имеет в конце стержня углубление (камеру), заполненное взрывчатым веществом, которое защищено от проникновения атмосферной влаги слоем лака.
Клепку подразделяют на холодную (без нагрева заклепок) и горячую, предусматривающую нагрев стержня заклепки до 10001100 °С. При горячей клепке стержень заклепки лучше заполняет отверстие в склепываемых деталях, а при охлаждении заклепка лучше стягивает их. Обычно применяют холодную клепку.
Замыкающая головка при ударной клепке формируется двумя способами (рис. 6.10). По первому способу закладную головку вводят в углубление поддержки, а замыкающая головка образуется под ударами молотка по форме, обеспечиваемой обжимкой. При обратном способе, применяемом для склепывания в труднодоступных местах, удары наносят по закладной головке. Замыкающая головка образуется в результате взаимодействия с поддержкой.
Рис. 6.10. Схема клепки: а обычным способом; 6 обратным способом; 1 поддержка; 2 закладная головка заклепки; 3 обжимка
Различают клепку ручную, механизированную, при которой применяют пневматические клепальные молотки, и машинную, выполняемую на прессах одинарной и групповой клепки при большом объеме работ.
Необходимое усилие холодной клепки (в кН) на прессах составляет не менее 250F, а горячей клепки 100F, где F площадь поперечного сечения заклепки, см2. Пресс выбирают из расчета, что он должен обеспечить превышение расчетного усилия клепки на 2040 %.
Сборка разъемных соединений
Разъемные соединения (резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые и др.) являются наиболее распространенными.
Сборка резьбовых соединений . Они служат для обеспечения прочности и герметичности разъемных соединений, регулирования взаимного расположения и обеспечения неподвижности сопрягаемых деталей. Сборка резьбовых соединений осуществляется постановкой болтов, гаек, винтов, шпилек.
Основным конструктивным параметром, определяющим посадку резьбового соединения, является средний диаметр резьбы. В зависимости от его значения посадка может быть ходовой, скользящей, плотной и с гарантированным натягом. Наиболее распространена скользящая посадка.
Простейшим ручным инструментом для сборки резьбовых соединений являются гаечные и накидные ключи.
Предельный момент, необходимый для затяжки ответственных соединений, определяется посредством динамометрического ключа с измерением возникающего осевого усилия при помощи динамометра. Это усилие можно определить также, измерив удлинение болта.
Напряжение растяжения в болте при затяжке не должно превышать 0,50,7 предела текучести его материала. При знакопеременной нагрузке может оказаться, что Рзат = 0. В таком случае гайка может отвернуться и для исключения этого необходимо ее стопорение шплинтом, контргайкой, пружинной шайбой или другим предусмотренным в конструкции элементом.
Постановка шпилек в деталь осуществляется двумя способами. Первый состоит в том, что шпилька заворачивается свободно до сбега резьбы, и при дальнейшем ее вращении создается натяг в витках сбега. При втором способе плотность посадки шпильки обеспечивается путем создания натяга по среднему диаметру всех витков резьбы, для чего увеличивают ее средний диаметр. В мягкие материалы шпильки ввертываются с большим натягом.
При наличии в узле большого числа шпилек или болтов для предупреждения деформации детали гайки должны заворачиваться в определенной последовательности. Так, если сопрягаемые детали имеют прямоугольную форму, то сборку соединения следует начинать с завинчивания средних гаек (рис. 6.11). При расположении гаек по окружности каждая последующая завинчиваемая гайка должна располагаться диаметрально противоположно предыдущей. Гайки завинчивают за несколько этапов (циклов).
Рис. 6.11. Схема сборки резьбового соединения 110 последовательность затяжки гаек
Например, при трех этапах на первом этапе заворачивают средние гайки на 1/3 усилия затяжки, а затем все остальные гайки на ту же величину. На последующих втором и третьем этапах усилие затяжки доводят до требуемого значения.
Для обеспечения определенного момента затяжки применяют предельные и динамометрические ключи. На рис. 6.12 показан торцовый предельный ключ с регулируемым крутящим моментом. Применяются также ручные предельные ключи.
Рис. 6.12. Регулируемый торцовый ключ: 1 - корпус; 2 - паз; 3 - штифт; 4 - гильза; 5 - пружина; б, 7 - гайки; 8 головка
Рис. 6.13. Ключ динамометрический: 1 стержень; 2 рукоятка; 3 шкала; 4 указатель
Головка 8 соединена с гильзой 4 штифтом 3. Зубья на торцах гильзы 4 и корпуса 1 находятся в зацеплении под действием пружины 5. При достижении предельного момента затяжки штифт 3 скользит по наклонному пазу 2 в гильзе 4, включая вращение головки 8 ключа.
Величина предельного момента определяется усилием сжатия пружины 5, которое регулируется гайкой 6.
При завертывании гайки или болта ручным динамометрическим ключом (рис. 6.13) стержень 1 под действием приложенного к рукоятке 2 усилия упруго изгибается.
Величина прогиба стержня пропорциональна приложенному усилию и, следовательно, передаваемому ключом крутящему моменту.
Она фиксируется с помощью указателя 4 по шкале 3, которая проградуирована или протарирована для измерения крутящего момента. Затягивание гайки или болта прекращается при достижении указателем 4 соответствующего деления шкалы 3.
Наряду с ручными для сборки резьбовых соединений широко применяются механизированные инструменты с электро- или пневмоприводом. По принципу ограничения величины передаваемого крутящего момента они разделяются на три основных типа. К первому типу относятся инструменты с ограничением передаваемого крутящего момента с помощью упругого элемента (пружины), ко второму инструменты ударно-импульсного действия и к третьему пневматические инструменты прямого действия (без ограничительных устройств).
В инструменте первого типа (рис. 6.14) от электродвигателя 9 через редуктор 8 крутящий момент передается на ведущую полумуфту 7 кулачковой муфты. Под действием пружины 5 ведомая полумуфта 6 входит в зацепление с полумуфтой 7. Величина передаваемого кулачковой муфтой крутящего момента зависит от усилия сжатия полумуфт пружиной 5, для регулировки которого предназначена гайка 4. Муфта 3 служит для передачи вращательного движения наконечнику 1, в котором закрепляют сменные рабочие инструменты для заворачивания болтов, гаек, винтов. Эта муфта входит в зацепление при приложении к ней со стороны инструмента осевого усилия и расцепляется под действием пружины 2 в нерабочем состоянии.
Инструмент второго типа (рис. 6.15) оснащен пневматическим двигателем 5. При нажатии через курок 6 и толкатель 7 на клапан 8 сжатый воздух поступает в роторный пневматический двигатель 5, который через ударно-импульсную муфту 34 приводит во вращение шпиндель 2 с наконечником 7 для установки рабочего инструмента. При вращении обоймы 4 ролики ударяют по выступам а шпинделя 2, обеспечивая затяжку резьбового соединения.
Рис. 6.14. Схема инструмента для сборки резьбовых соединений: 1 наконечник; 2, 5 пружины; 3 муфта; 4 гайка регулировочная; 6, 7 полумуфты; 8 редуктор; 9 электродвигатель
Рис. 6.15. Гайковерт ударно-импульсного действия: 1 наконечник; 2 шпиндель; 3 ролик; 4 обойма; 5 пневмодвигатель; 6 курок; 7 толкатель; 8 клапан
В инструментах третьего типа вал ротора пневмодвигателя через редуктор жестко соединен с рабочим шпинделем. По мере затяжки резьбового соединения вращение ротора затормаживается и при определенном сопротивлении со стороны завинчиваемой детали прекращается. Инструменты третьего типа обеспечивают наименьшую неравномерность усилия затяжки (0,080,1), что в два раза меньше, чем у инструментов других типов.
Для одновременной сборки нескольких резьбовых соединений применяются многошпиндельные гайковерты. В процессе эксплуатации тяжелые механизированные инструменты удерживаются на подвесках, например в виде пружинных блоков.
Мощные гайковерты закрепляют также на каретках, перемещаемых по монорельсу.
Сборка шпоночных, шлицевых и штифтовых соединений . Данные соединения служат для передачи крутящего момента от вала к ступице колеса, шкива, муфты и т.п. или, наоборот, от этих деталей к валу, а некоторые из них также для фиксации их относительного положения на валу в осевом направлении. Эти соединения в основном стандартизованы.
Шпоночные соединения разделяются на две группы: ненапряженные призматические (рис. 6.16, а) и сегментные (рис. 6.16, б); напряженные клиновые (тангенциальные, фрикционные, на лыске и врезные) (рис. 6.16, д). Призматические шпонки могут быть обыкновенными со скругленными или плоскими концами (служат только для передачи крутящего момента), направляющими и скользящими, которые служат также для направления относительного перемещения деталей соединения.
Направляющая шпонка крепится к валу (рис. 6.16, в), а скользящая (рис.6.16,г) монтируется в ступице и удерживается в ней с помощью специального выступа цилиндрической формы. Скользящие шпонки применяются, когда требуется значительное перемещение ступицы вдоль вала.
Сегментные врезные шпонки, как и призматические, воспринимают нагрузку боковыми гранями, но по сравнению с ними имеют меньшую нагрузочную способность. Поэтому при необходимости по длине вала могут быть установлены две или три сегментные шпонки. Их преимуществом является простота изготовления, как самих шпонок, так и пазов под них, недостатком необходимость более глубоких пазов в валах, что снижает их прочность.
Клиновые шпонки (рис. 6.16, д) в совокупности с валом и ступицей образуют напряженные шпоночные соединения, поэтому они способны передавать не только крутящий момент, но и осевое усилие. В эту группу входят четыре вида шпонок врезные, на лыске, фрикционные и тангенциальные.
Врезная шпонка, имеющая прямоугольное поперечное сечение, устанавливается в пазы, выполненные в валу и ступице. Она обеспечивает надежное соединение и передачу значительных крутящих моментов, но снижает прочность вала на 6...10 %. Соединение со шпонкой, установленной на лыске вала, незначительно ослабляет его, но oблaдaef пониженной нагрузочной способностью. Тангенциальная шпонка, состоящая из двух клиньев, устанавливаемых навстречу друг другу в канавку вала вдоль его образующей, обеспечивает передачу крутящего момента только в одну сторону. При необходимости реверсирования устанавливают две шпонки под углом 120°, которые передают большие крутящие моменты, но снижают прочность вала.
Рис. 6.16. Типы шпонок: а призматическая; б сегментная; в скользящая; г направляющая; д клиновые: 1 тангенциальная; 2 фрикционная; 3 на лыске; 4 врезная
Качество сборки шпоночных соединений зависит в первую очередь от соблюдения посадок в сопряжении шпонки с валом и ступицей. Одной из основных причин смятия боковых поверхностей шпонки является увеличение зазора в соединении. Причиной смятия шпонки может также быть неправильное расположение шпоночного паза на валу. Это может значительно затруднить сборку шпоночного соединения и вызвать перекос охватывающей детали на валу. Поэтому при пригонке призматических и сегментных шпонок вначале необходимо по калибру пришабрить боковые стенки паза на валу, которые должны располагаться параллельно его оси с допускаемым отклонением до 0,01 мм на 200 мм длины. Затем по пазу пригоняется шпонка с обеспечением требуемой посадки. Призматические и сегментные шпонки устанавливают в канавки легкими ударами медного молотка, причем между верхней плоскостью шпонки и дном охватывающей детали должен быть зазор. Отсутствие зазора может быть причиной смещения и радиального биения охватывающей детали.
Клиновые шпонки позволяют до минимума уменьшить зазор в шпоночном соединении. При сборке соединения с клиновой шпонкой следует учитывать возможность смещения оси охватывающей детали относительно оси вала, что приводит к ее радиальному биению, а также перекоса детали по ее длине из-за разницы в уклонах дна шпоночного паза и шпонки. Поэтому дно паза под клиновую шпонку выполняется с уклоном, равным уклону клина шпонки, а в технологии сборки должен быть предусмотрен контроль точности установки охватывающей детали по указанным параметрам.
Шлицевые соединения по сравнению со шпоночными обеспечивают передачу больших крутящих моментов, более точное центрирование ступицы на валу и лучшее направление при перемещении ступицы по валу.
В станочном оборудовании применяются преимущественно стандартные шлицевые соединения с прямобочными и эвольвентными шлицами. Наиболее распространены прямобочные шлицевые соединения с центрированием по наружному или внутреннему диаметрам, а также по боковым поверхностям шлицов. Эвольвентное шлицевое соединение применяют с центрированием по боковым поверхностям шлицов и наружному диаметру. По сравнению с прямобочными они обладают более высокой прочностью. Однако из-за более высокой стоимости протяжек для обработки эвольвентных шлицевых отверстий в ступице эти соединения применяются реже.
Неподвижные шлицевые соединения бывают тугоразъемные и легкоразъемные. Поверхности шлицов не должны иметь заусенцев, задиров и забоин, которые могут вызвать перекос деталей. При сборке тугоразъемных соединений охватывающую деталь рекомендуется предварительно нагреть до температуры 80130 °С.
В неподвижных шлицевых соединениях, имеющих посадки с натягом, охватывающую деталь обычно напрессовывают на вал с помощью специального приспособления или пресса.
Штифтовые соединения . Штифты служат для фиксации при сборке точного взаимного расположения деталей. Применяются также специальные срезные штифты, являющиеся предохранительными элементами.
По форме различают цилиндрические гладкие (рис. 6.17, а), конические гладкие (рис. 6.17, г), конические и цилиндрические с насеченными канавками штифты (рис. 6.17, б, в). Штифты с насечками не требуют развертывания отверстий и обеспечивают повышенную надежность от выпадания без дополнительных средств закрепления.
Конические штифты имеют конусность 1:50, обеспечивающую надежное самоторможение и центрирование деталей. Они бывают следующих типов: гладкие; с резьбовой цапфой (рис. 6.17, д); с внутренней резьбой (рис. 6.17,е), обеспечивающей легкую разборку соединения; разводные (рис.6.17, ж), позволяющие повысить надежность соединения.
Рис. 6.17. Штифты и штифтовые соединения: а цилиндрическое штифтовое соединение; б, в штифты цилиндрические с насечными канавками; г коническое штифтовое соединение; дж исполнения конических штифтов
Сверление и последующее развертывание отверстия под штифт производят в обеих деталях в сборе. Предпочтительны сквозные отверстия под штифты, что упрощает разборку соединения.
Глубина глухого отверстия должна быть достаточной для его развертывания на необходимую глубину с учетом заборной части развертки и чтобы находящийся в отверстии в сжатом состоянии воздух не мог вытолкнуть штифт при работе механизма. Последнее относится к цилиндрическим штифтам, которые для исключения выталкивания воздухом выполняются с центральным отверстием или имеют лыску (канавку) на наружной поверхности. Для облегчения удаления из глухих отверстий рекомендуется применять штифты с резьбовым отверстием (рис. 6.17, е) или резьбовым хвостовиком (рис. 6.17, (3).
Фиксация положения деталей коническими штифтами более жесткая, чем цилиндрическими. Однако при наличии в соединениях знакопеременных нагрузок и вибраций возможно выпадение под их действием конического штифта из отверстия. Для исключения этого необходимо фиксировать штифт со стороны большего основания винтом или со стороны меньшего основания гайкой, затягивающей штифт в отверстие. В первом случае в корпусе над отверстием под штифт предусматривается резьбовое отверстие под контрящий винт, а во втором штифт должен иметь со стороны меньшего диаметра резьбовой хвостовик для навинчивания гайки. Применение разводных штифтов (см. рис. 6.17, ж) также предохраняет их от выпадения из отверстия.
Конические штифты могут использоваться многократно. Цилиндрические же штифты удерживаются в отверстии за счет натяга, поэтому при многократном использовании нарушается плотность их посадки и точность установки.
Нормальный натяг в коническом штифтовом соединении может быть получен, если штифт, вставленный в отверстие без применения каких-либо инструментов, входит в него на 0,70,75 своей длины. Собирают штифтовое соединение с помощью молотка через подкладку или под прессом. Для облегчения разборки соединения штифт должен выступать на 12 мм над поверхностью детали (при сквозном отверстии).
Сборка цилиндрических и конических соединений с натягом
Неподвижные разъемные соединения широко применяются в оборудовании. К ним относятся соединения с гарантированным натягом, которые образуются при сборке путем напрессовывания одной детали на другую или при тепловом воздействии на одну из них.
Сборка напрессовыванием осуществляется при приложении к одной из деталей соединения осевой силы, под действием которой они перемещаются навстречу друг другу. При сборке цилиндрического соединения по мере увеличения поверхности соприкосновения деталей усилие запрессовки возрастает до некоторого максимума. Когда запрессовываемая деталь войдет на всю длину отверстия, дальнейшее ее продвижение происходит под действием постоянного усилия. Величина усилия зависит от скорости относительного перемещения деталей, при повышении которой оно уменьшается. Обычно эта скорость принимается в пределах до 5 мм/сек.
Номинальный натяг Δd (мм) соединения определяется как разность диаметров вала d в и отверстия d о: ::Δd = d в d о . Однако, из-за того, что при запрессовке происходит смятие (сглаживание) микронеровностей поверхностей деталей, действительный натяг δ (мм) в соединении оказывается меньше номинального и приближенно определяется зависимостью
δ= Δd -(Н 1 +Н 2 ),
где H 1 и Н 2 максимальная высота шероховатости сопрягаемых поверхностей соответственно первой и второй деталей, мм.
Таким образом, на качество соединения большое влияние оказывает шероховатость сопрягаемых поверхностей.
Наибольшее усилие запрессовки Р, необходимое для сборки соединения с натягом, определяется по формуле
Р = πfdlp,
где f коэффициент трения при запрессовке между поверхностями деталей (принимается в пределах 0,10,22); d номинальный диаметр поверхности сопряжения, мм; lдлина сопрягаемых поверхностей, мм; р давление на поверхности контакта, МПа.
Значения р определяются по справочным данным или рассчитываются по известным формулам в зависимости от величины натяга, модуля упругости материала и размеров деталей.
Усилие, необходимое для распрессовки соединения, часто значительно превосходит усилие запрессовки.
По значению усилия запрессовки (выпрессовки) с коэффициентом запаса, равным 1,52, подбирают соответствующее оборудование. Для запрессовки небольших деталей (штифтов, втулок, заглушек и др.) пользуются ручными инструментами. При значительных усилиях запрессовки необходимы прессы (винтовые, гидравлические, пневматические, пневмогидравлические).
Перед сборкой с сопрягаемых поверхностей необходимо удалить имеющиеся заусенцы и забоины и очистить детали. Если обе сопрягаемые детали стальные, то их следует смазать машинным маслом.
Конические соединения обеспечивают по сравнению с цилиндрическими лучшее центрирование сопрягаемых деталей. Однако эти соединения очень чувствительны к несовпадению конусности у сопрягаемых поверхностей. Поэтому сборку конических соединений начинают с подбора или пригонки охватывающей детали по конусу вала, проверяя качество сопряжения «на качку», «на краску», и по их относительному положению вдоль оси вала. Наличие качания охватывающей детали указывает на несоответствие конических поверхностей вала и отверстия.
Зависимость натяга δ в конусном соединении от величины затяжки h (мм) (рис. 6.18) выражается формулой
h = δ/2tgα=(0,015+0,001d)/ 2tgα
где δ диаметральный натяг в соединении, мм; d средний диаметр конуса, мм; α угол наклона образующей конической поверхности.
Замерив первоначальную, до затяжки, и конечную, после затяжки, посадку ступицы на конус вала, определяют величину h и по ней натяг в соединении.
Рис. 6.18. Схема конического соединения
Сборка при тепловом воздействии осуществляется путем нагревания охватывающей или охлаждения охватываемой детали. Прочность таких соединений при передаче крутящего момента или осевого усилия в 3 раза больше прочности соединений, полученных обычным запрессовыванием одной детали в отверстие другой. Объясняется это тем, что при таком способе сборки неровности сопрягаемых поверхностей не сглаживаются как при запрессовывании, что увеличивает величину натяга. Тепловое воздействие применяется при сборке цилиндрических и конических соединений.
Сборка с нагреванием . Общий нагрев деталей производится в газовых, электрических печах или в жидкой среде. В качестве жидкости используются вода и минеральные масла. При повышенной температуре нагрева применяется касторовое масло. Крупногабаритные детали подвергают местному нагреву, обычно газовым пламенем. Не рекомендуется нагревать детали выше 450 °С.
Температура, до которой нагревается охватывающая деталь, определяется из условия, что увеличение диаметра ее отверстия в результате нагрева должно быть не меньше натяга, т.е. Δ= αtd 1 , где αкоэффициент линейного расширения материала охватывающей детали, 1/°С; tтемпература ее нагревания, °С; d 1 диаметр отверстия, мм; Δ натяг в соединении, мм. При выполнении данного условия охватываемая деталь свободно входит в охватывающую.
Фактическую температуру нагрева увеличивают на 4050 °С больше расчетного значения для компенсации частичного охлаждения детали в процессе ее установки и выверки перед сборкой.
Сборка с охлаждением . Если охватывающая деталь имеет большой вес и габариты и сложно обеспечить ее нагрев, то применяют сборку с охлаждением охватываемой детали. Применение холода целесообразно во всех случаях, когда посадочные места расположены на концах вала или близко к ним.
Охлаждение до температуры -75 °С производится при помощи твердой углекислоты, до -190 °С жидкого азота. Жидкий азот неядовит и поэтому неопасен. Основные требования по технике безопасности сводятся к осторожному обращению с низкотемпературной жидкостью.
В качестве охлаждающей жидкости при сборке неподвижных соединений в машиностроении чаще применяется азот. Для перевозки и хранения небольшого его количества используются металлические сосуды «Дюара» с высоковакуумной изоляцией.
При использовании метода охлаждения значительно сокращается трудоемкость сборки, повышается качество неподвижных соединений за счет применения больших натягов, исключаются последующие операции после запрессовки. При сборке закаленных деталей с применением охлаждения, кроме снижения трудоемкости сборки, повышается качество самих деталей. Это достигается за счет структурных изменений в материале детали (остаточный аустенит переходит в мартенсит), что в дальнейшем стабилизирует размеры деталей и сохраняет их твердость. Заметим, что если сборка производится с нагревом, то не только охватывающая, но и охватываемая деталь теряют свою твердость.
Охлаждение применяется при установке в отверстия деталей бронзовых, стальных и чугунных втулок, а также для установки на валы полумуфт, зубчатых колес, дисков, маховиков и др. деталей.
Детали, собираемые этим методом, поступают на сборку окончательно обработанными. Время охлаждения деталей зависит от их размеров и может быть определено по номограмме (рис. 6.19) или эмпирическим зависимостям.
Рис. 6.19. Номограмма для определения времени охлаждения деталей в жидком
азоте
На номограмме для деталей типа валов и втулок изображены по две линии, устанавливающие связь между диаметром детали и временем охлаждения. Одна из линий определяет время охлаждения деталей до температуры -150 °С, а вторая до -190 °С.
Если, например, толщина стенки втулки равна 50 мм, то время ее охлаждения до температуры -150 °С составляет 6 мин, а до температуры -190 °С 9 мин. Стальной вал радиусом 100 мм за 14 мин охладится до -150 °С, а за 22 мин до -190 °С.
Температуру охлаждения деталей можно контролировать, наблюдая за состоянием поверхности жидкого азота. При погружении в него детали происходит бурное кипение и испарение азота. Этот процесс продолжается до тех пор, пока деталь не охладится до -150 °С. При дальнейшем охлаждении и достижении температуры детали около -160 °С азот снова закипает с образованием пены. Его кипение прекращается тогда, когда деталь охладится до температуры -190 °С. В табл. 6.1 приведены расчетные данные о расходе жидкого азота на охлаждение 1 кг металла. При охлаждении детали до -190 °С количество охлаждающего вещества увеличивается вдвое.
При определении действительного количества жидкого азота, которое потребуется залить в термостат, необходимо учитывать, что после охлаждения детали в термостате останется около 50 % азота. Поэтому надо заливать в термостат азота на 50 % больше указанного в таблице. Необходимо учитывать и естественную потерю жидкого азота за время его транспортировки от места производства до места потребления, а также потерю его за время хранения до момента применения.
При транспортировке и хранении жидкого азота в сосудах «Дюара» его потери от испарения составляют по весу 10 % в сутки. Операции по сборке неподвижных соединений с применением охлаждения выполняются в следующей последовательности.
Перед сборкой сопрягаемые поверхности деталей необходимо зачистить от забоин. Одновременно подготавливают термостат, жидкий азот и приспособления, предназначенные для подъема и перемещения детали перед охлаждением и после него. Охватывающую деталь (шестерню, корпус и др.) устанавливают на стенде для сборки или на заранее подготовленное место, а охватываемую деталь закрепляют на подъемно-транспортном устройстве так, чтобы было удобно ее опускать в термостат и в охватывающую деталь. Мелкие детали вводят в охватывающую деталь при помощи клещей.
После этого измеряют диаметр посадочной поверхности, полученный размер уменьшают на 0,050,15 мм в зависимости от размера и усадки охлаждаемой детали и переносят на микрометрическую скобу. Деталь опускают в термостат, выдерживают в нем, вынимают из термостата и проверяют диаметр посадочной поверхности скобой, размер которой установлен, как указано выше. При достаточной усадке скоба должна свободно проходить над посадочной поверхностью. При выполнении этого условия деталь быстро заводят в отверстие, фиксируют в требуемом положении и оставляют в нем до выравнивания температур деталей с температурой окружающей среды. Сборка массивных деталей с большим натягом производится комбинированным способом: охватывающую деталь нагревают до температуры 100120 °С, а охватываемую охлаждают до температуры -190 °С.
Резьбовые соединения в машинах составляют от 15 до 25% от общего количества соединений. Такая распространенность объясняется их простотой, высокой прочностью, надежностью, удобством сборки и разборки, наличием большого многообразия стандартных резьбовых деталей и их взаимозаменяемостью.
Основными видами резьбовых соединений являются шпилечные, болтовые и винтовые (рис. 7.2).
Рис. 7.2. а - шпилечное; 6 - болтовое; в - винтовое
Процесс сборки резьбового соединения в общем случае складывается из следующих основных этапов: наживления (предварительного завинчивания на 1-2 витка шпилек, винтов, гаек), завинчивания и затяжки. При автоматической сборке все эти этапы выполняются последовательно одним инструментом. При механизированной сборке наживление для исключения возможности повреждения резьб часто производят вручную.
Надежность резьбовых соединений, особенно тяжелонагру- женных, очень существенно зависит от того, насколько правильно выполнена их затяжка. Напряжение растяжения в шпильке, болте или винте при затяжке должно составлять: для резьбовых деталей из углеродистой стали а р = (0,6-Д),7)а т; для деталей из легированной стали а р = (0,5н-0,6)а г
Для контроля затяжки измеряют обычно один из следующих параметров: крутящий момент, угол поворота гайки, удлинение стержня болта или шпильки. Применяют также комбинированные методы контроля.
В большинстве случаев при затяжке контролируют крутящий момент, предельные значения которого указываются в технических требованиях на сборку ответственных резьбовых соединений. С этой целью при ручной сборке применяют динамометрические ключи, а при механизированной (автоматизированной) сборке - резьбозавертывающие инструменты с ограничительными муфтами.
Сборка шпилечных соединений состоит из следующих этапов: завинчивание шпильки в резьбовое отверстие корпуса с заданным крутящим моментом, установка на шпильки присоединяемой к корпусу детали, установка шайб и завинчивание гаек с заданным крутящим моментом.
Неподвижность шпильки, ввинченной в корпус, обычно достигается натягом в соединении. Натяг обеспечивается в большинстве случаев за счет сбега резьбы на шпильке (рис. 7.3, а ), упорного бурта на ней (рис. 7.3, б) и соответствующей посадки по среднему диаметру резьбы (рис. 7.3, в).
В первом варианте шпилька завинчивается свободно до сбега резьбы, при дальнейшем завинчивании в витках сбега возникают расклинивающие силы, создающие необходимый натяг. Прочность такого соединения зависит преимущественно от механических свойств материалов корпуса и шпильки, угла сбега резьбы (см. рис. 7.3, а) и момента завинчивания. Для стальных шпилек и корпусов из алюминиевых и магниевых сплавов угол сбега обычно составляет 20°. При стальных корпусах для большей прочности соеди-
Рис. 7.3.
нения угол сбега уменьшают. Этот вариант постановки шпилек имеет существенные недостатки - расклинивающие силы нередко приводят к чрезмерному смятию начальных витков резьбы в отверстии и образованию около него микротрещин, особенно если корпус выполнен из чугуна. Поэтому использование сбега резьбы для обеспечения неподвижности шпильки в корпусе применяют лишь в соединениях, не подверженных большим силовым нагрузкам и вибрациям.
Во втором варианте натяг в соединении «шпилька - корпус» создается за счет упорного бурта на шпильке при ее затяжке. Однако при последующей затяжке гайки шпилька неизбежно удлиняется и этот натяг и прочность удержания шпильки в корпусе снижаются.
В третьем варианте неподвижность соединения «шпилька- корпус» достигается за счет натяга по среднему диаметру этого резьбового соединения. Этот вариант постановки шпилек нашел наиболее широкое применение. Посадки с натягом рекомендованы ГОСТ 4608-81, который распространяется на метрические резьбы диаметром 5-45 мм и шагом 0,8-3 мм. Точность посадок с натягом в большинстве случаев достигается методом групповой взаимозаменяемости. Для устранения заклинивания при свинчивании резьбы с натягом по наружному и внутреннему диаметрам предусмотрены гарантированные зазоры. При установлении этих зазоров учтено, что при свинчивании вследствие пластической деформации витков наружный диаметр резьбы шпильки увеличивается, а внутренний диаметр резьбы в корпусе уменьшается. Для снижения трения завинчивание шпилек выполняют с применением смазочного материала (например, масел с графитом или дисульфидом молибдена).
При завинчивании шпилек их захватывают либо за резьбовую часть, либо за гладкую. Последнее является предпочтительным, так как исключает возможность повреждения резьбы.
Ручной ключ для захвата шпильки за резьбовую часть показан на рис. 7.4, а. Он содержит головку 1, навинчиваемую на шпильку, и размещенный в отверстии головки 1 стержень 2 с запрессованным в него штифтом 3, концы которого взаимодействуют с наклонными пазами в головке 1. При повороте рукоятки ключа по часовой стрелке торец стержня 2 нажимает на торец шпильки и фиксирует ее. При обратном повороте рукоятки ключа торец стержня 2 отходит от шпильки и освобождает ее.
Рис. 7.4.
На рис. 7.4, б показан ручной роликовый ключ для захвата шпильки за гладкую часть. Головка 1 ключа содержит спиральные канавки, в которых размещены три ролика 2 , удерживаемые свободно установленной в головке 1 обоймой 3. При повороте головки 1 по часовой стрелке ролики 2 охватывают с трех сторон гладкую часть шпильки и обеспечивают ее вращение вместе с рукояткой ключа. При повороте рукоятки ключа в обратном направлении ролики 2 отходят от шпильки и освобождают ее.
Описанные инструменты применяют в единичном и мелкосерийном производствах. С увеличением объема выпуска изделий операции постановки шпилек механизируют и автоматизируют. В крупносерийном и массовом производствах эти операции выполняют на полуавтоматах, автоматах и автоматических линиях, оснащенных многошпиндельными шпильковертами.
Сборка болтовых и винтовых соединений. При сборке болтовых соединений болт с надетой шайбой вставляют в отверстия соединяемых деталей и удерживают его от выпадения и провертывания (рис. 7.5, а), а затем устанавливают шайбы и завинчивают гайку с заданным крутящим моментом (рис. 7.5, б).
Рис. 7.5.
Затяжку гаек в многоболтовом (шпилечном) соединении (если она выполняется вручную или с помощью механизированного одношпиндельного гайковерта) нужно выполнять в определенной последовательности. Общий принцип - затягивать сначала средние гайки, затем пару соседних справа и пару соседних слева и т.д., постепенно приближаясь к краям соединяемых деталей по спирали (рис. 7.6). Если гайки расположены по окружности, то их следует затягивать крест-накрест. Нарушение этого принципа может привести к деформациям соединяемых деталей и их неплотному стыку.
Рис. 7.6.
При использовании многошпиндельных гайковертов затяжка всех гаек осуществляется одновременно с установленным крутящим моментом.
Сборка винтовых соединений по сравнению с болтовыми и шпилечными является значительно более простой. После установки соединяемых деталей в требуемое положение винт подается в их отверстия и завинчивается с заданным крутящим моментом.
На рис. 7.7 показана схема устройства для автоматического завинчивания винтов. Винт 1 подается по желобу 2 через боковое
Рис. 7.7.
окно в неподвижной трубке 3 питателя и удерживается в ней с помощью трех поворотных кулачков 4. При опускании вращающейся отвертки 5 винт 1 преодолевает сопротивление упругого кольца 6, ввинчивается в отверстие детали 7 и соединяет ее с деталью 8. После затяжки винта / отвертка 5 и кулачки 4 возвращаются в исходное положение.
