Слесарное дело

Рис. 10.6. Расположение зерен в кругах с различной структурой:

а — закрытая; б — открытая; в — высокопористая

Алмазные круги

Применение алмазов для шлифования, заточки и доводки режущих инструментов, оснащенных твердым сплавом, и для шлифования деталей из некоторых высокотвердых материалов обеспечивает высокую производительность и высокий класс чистоты обрабатываемой поверхности.

Алмазные круги в отличие от обычных абразивных кругов имеют алмазоносное кольцо толщиной 1,5–3 мм, которое закрепляется различными способами на корпусе. Корпусы алмазных кругов изготовляют из пластмасс, алюминия, стали и т. п. Алмазоносный слой состоит из алмазных зерен, связки и наполнителя. Содержание алмазных зерен в алмазоносном слое характеризуется концентрацией алмазов. Обозначение концентрации алмазов условное, так как при 100 %-ной концентрации собственно алмазы занимают 25 % объема, а остальные 75 % объема приходятся на связку и наполнитель.

Алмазные круги выпускают на металлической и органической связках. При шлифовании алмазными кругами на металлической связке требуется обильное охлаждение. Круги на органических связках (чаще всего бакелитовых) обеспечивают высокий класс чистоты поверхности и высокую производительность труда. Такие круги изнашиваются быстрее, чем круги на металлической связке.

Форма и размер шлифовальных кругов Шлифовальные круги изготовляются различных форм и размеров (рис. 10.7). Круги с диаметром посадочного отверстия d = 1–13 мм можно наклеивать на шпильку; если d = 6–20 мм и наружный диаметр D < 100 мм, то круги крепят на шпиндели станка или оправке винтами или гайками. Круги с диаметрами d = 10–32 мм и D = 32–250 мм крепят на шпинделе или оправке фланцами, с диаметрами d = 32–508 мм — на переходных фланцах винтами.

Рис. 10.7. Формы сечений шлифовальных кругов:

а — прямого профиля (ПП); б — с двусторонним коническим профилем (2П); в — с коническим профилем (ЗП); г — с односторонней выточкой (ПВК); д — с конической выточкой (ПВК); е — с двусторонней выточкой (ПВД); ж — с двусторонней конической выточкой (ПВДК); з — специального; и — кольцевого (К); к — чашечного цилиндрического (ЧЦ); л — чашечного конического (ЧК); м — тарельчатого (Т); н — с двусторонней выточкой и ступицей (ПВДС); D — наружный диаметр; В — ширина; d — диаметр посадочного отверстия

Маркировка шлифовальных кругов

Стандартные абразивные инструменты маркируют на нерабочих поверхностях. В маркировке указывают абразивный материал, зернистость, индекс зернистости, твердость, номер структуры, связку, класс круга и допустимую окружную скорость.

Класс круга определяет допуски на его размеры, геометрическую форму и некоторые другие параметры. Круги бывают 3 классов: АА, А и Б. Круги класса АА наиболее точные, а класса Б наименее точные. Например, маркировка 15А25НС17К1А35 м/с обозначает: электрокорунд нормальный марки 15А, зернистость 25, индекс зернистости Н, твердость средняя С1, структура № 7, связка керамическая К1, класс круга А, допустимая окружная скорость 35 м/с.

Работать кругами на скоростях, которые выше предельно допустимых, запрещается.

Выбор шлифовального круга

Шлифовальный круг следует выбирать для каждого отдельного случая обработки, учитывая материал обрабатываемой детали и его свойства.

Электрокорундовые круги, как правило, применяются для обработки деталей из более вязких металлов. К их числу относятся углеродистые и легированные стали (как закаленные, так и незакаленные), ковкий чугун и мягкая бронза. Круги из карбида кремния используют главным образом для шлифования деталей из хрупких металлов — серого чугуна, твердых сплавов, алюминиевых и бронзовых отливок, твердой бронзы и др.

Не менее важным является выбор твердости круга. При этом руководствуются основным правилом: чем мягче металл обрабатываемой детали, тем тверже должен быть круг, и наоборот. С увеличением поверхности контакта круга с деталью удаление срезаемой стружки затрудняется, поэтому необходимо применять более мягкие круги.

Зернистость круга выбирается главным образом в зависимости от припуска, требуемого класса чистоты обработки и точности размеров. Для чернового шлифования необходимы крупнозернистые круги, а для отделочного — мелкозернистые. Для фасонного шлифования нужны более мелкозернистые круги.

Структура круга выбирается исходя из определенных соображений. При чистовых и фасонных работах применяют круги более плотной структуры, чем при черновых. Для обработки деталей из вязких и мягких металлов, легче засаливающих круг, применяют высокопористые круги. С увеличением площади контакта шлифовального круга с деталью увеличивается объем стружки, срезаемой каждым зерном круга, поэтому в таких случаях необходимо также применять пористые круги.

Что касается размеров круга, то необходимо применять круги большего диаметра, так как удельная нагрузка на зерна уменьшается, и износ его замедляется.

10.4. Техника и технология шлифования на плоскошлифовальных станках

Технологические особенности плоского шлифования. Плоские поверхности можно шлифовать периферией и торцом круга.

Плоское шлифование периферией круга

При шлифовании периферией круга (см. рис. 10.3е) плоскости можно обрабатывать на станках с возвратно-поступательным или вращательным движением стола. На станках с прямолинейно-возвратным движением стола после каждого продольного хода происходит перемещение круга в плоскости шлифования перпендикулярно движению стола на величину поперечной подачи. Для плоского шлифования периферией круга применяют преимущественно круги формы ПП, с наружным диаметром 175–450 мм и высотой 16–40 мм. Твердость и зернистость круга выбирают в зависимости от материала обрабатываемой детали.

При работе на станках с прямоугольным столом припуск можно снимать определенными способами.

1. Шлифование поперечными проходами (рис. 10.8а). Поперечная подача круга (детали) вдоль оси шпинделя осуществляется за каждый ход стола. Шлифовальный круг снимает слой металла, толщина которого равна глубине резания, а ширина — поперечной подаче круга за 1 ход стола. После прохода всей обрабатываемой поверхности круг снова перемещают на определенную глубину и снимают следующий слой металла. Такие проходы повторяют до полного удаления припуска.

2. Шлифование глубинным методом (рис. 10.8б). При этом способе шлифовальный круг снимает основную часть припуска за каждый ход стола. После каждого хода стола круг (стол) перемещается вдоль оси шпинделя на величину от 3/4 до 4/5 его высоты. Оставшаяся часть припуска; равная 0,01– 0,02 мм, снимается по методу поперечных проходов. Шлифование глубинным методом выполняется при небольшой скорости продольного перемещения стола. Этот способ применяют преимущественно при работе на мощных шлифовальных станках.

3. Шлифование ступенчатым кругом (рис. 10.8в). При этом способе круг заправляют ступеньками. Основную часть припуска распределяют между отдельными ступеньками и снимают за 1 проход. Последняя ступенька обычно снимает небольшой слой металла. Затем производят чистовое шлифование по методу поперечных проходов.

Рис. 10.8. Шлифование периферией круга на станках с прямоугольным столом:

а — способом поперечных проходов; б — глубинным методом; в — ступенчатым кругом

При обработке незакаленной стали наибольшее время затрачивается при шлифовании многократными поперечными проходами и наименьшее — при шлифовании ступенчатым кругом. Производительность при ступенчатом шлифовании зависит от качества правки режущей поверхности шлифовального круга. Править шлифовальный круг нужно инструментом, который позволяет получить сразу весь профиль (фасонными роликами или специальными дисками), иначе повышенный расход шлифовальных кругов и большие затраты времени на правку чрезмерно увеличат стоимость и время обработки.

На станках, работающих периферией круга, можно шлифовать фасонные поверхности. Точность обработки получается высокой, обрабатываемые детали нагреваются незначительно. Последнее обстоятельство очень важно при обработке деталей, подверженных короблению.

Плоское шлифование торцом круга производительнее, так как в резании участвует большее количество абразивных зерен. Стол плоскошлифовального станка, предназначенный для такого шлифования, совершает возвратно-поступательное или вращательное движение. В последнем случае стол имеет круглую форму.

Обычно торец шлифовального круга перекрывает всю ширину детали, установленной на столе станка. В процессе торцевого шлифования осуществляются следующие движения: вращение круга, подача детали и поперечная подача круга после каждого хода стола или после каждого его оборота.

Для улучшения условий удаления стружки и понижения температуры в зоне торцевого шлифования необходимо:

● применять обильное охлаждение;

● стремиться к прерывистости режущей поверхности путем применения сегментных шлифовальных кругов;

● уменьшать площадь зоны соприкосновения круга с деталью путем поднутрения его торцевой поверхности или там, где это возможно, путем установки шлифовальной головки с небольшим наклоном;

● применять более крупнозернистые и менее твердые шлифовальные круги.

Режимы шлифования

Основными технологическими факторами, определяющими режим шлифования, являются заданные точность и шероховатость поверхности, мощность двигателя главного привода и стойкость шлифовального круга.

Показателями режима резания при плоском шлифовании периферией круга являются скорость круга; скорость заготовки; поперечная (параллельная ось шпинделя) подача и глубина шлифования (при шлифовании торцом круга поперечную подачу обычно не применяют).

Скорость шлифовального круга зависит от вида (обычное или скоростное) шлифования и возможностей станка. Скорость заготовки совпадает при плоском шлифовании с продольной или круговой подачей стола, на котором они закрепляются. Увеличение скорости заготовки приводит к увеличению производительности обработки. Поэтому рекомендуется выбирать высокие скорости заготовки, особенно при предварительных операциях и снятии больших припусков. Повышение скорости заготовки приводит к уменьшению нагревания и деформации изделия. На чистовых операциях рекомендуется снижать скорость заготовки.

При увеличении поперечной подачи повышается производительность, но увеличиваются шероховатость и износ круга. Поэтому рекомендуется на чистовых операциях применять меньшую величину поперечной подачи.

Глубина резания определяет в основном производительность обработки, однако величина ее зависит от зернистости круга, требуемой шероховатости поверхности, мощности двигателя привода шлифовальной бабки и ряда других факторов. При обработке крупнозернистыми кругами можно применять большую глубину резания. При шлифовании мелкозернистыми кругами с большой глубиной наблюдаются значительный износ мягких кругов или быстрое засаливание твердых кругов. Черновые операции следует производить с большими скоростями и глубинами, а на чистовых операциях необходимо снижать скорость и глубину резания.

Для повышения точности обработки и снижения шероховатости поверхности в конце цикла следует применять выхаживание.

Приспособления для шлифования плоских поверхностей

При шлифовании детали можно крепить непосредственно к столу станка прижимными планками. Однако такое крепление применяют в том случае, когда детали не могут быть закреплены на магнитной плите или в других приспособлениях.

Лекальные тиски (рис. 10.9а) отличаются от обычных машинных точностью изготовления и возможностью кантования. Неподвижная губка тисков составляет одно целое с основанием 1. В корпусе имеются пазы для прохода подвижной губки 2, которая перемещается винтом 3. Основание корпуса имеет отверстия с резьбой для прикрепления тисков к различным приспособлениям. Все плоскости тисок обработаны под углом 90°. Запрессованный цилиндрический измерительный штифт 4 служит для измерения наклонных плоскостей.

Рис. 10.9. Лекальные тиски (а) и электромагнитная плита (б)

Электромагнитные плиты . Устройство электромагнитной плиты (рис. 10.9б) основано на следующем принципе. Если на железный сердечник (рис. 10.10а) навить проволоку и по ней пропустить постоянный ток, то сердечник намагнитится. Если теперь поднести к одному из концов сердечника стальной предмет, он с силой притянется к сердечнику. После прекращения действия тока в обмотке прекратится и магнитное действие сердечника. Можно согнуть такой сердечник в виде подковы (рис. 10.10б) и также пропускать ток через его обмотку. В этом случае магнит будет еще сильнее. Соединив подковообразные магниты в группу, получим электромагнитную плиту.

Рис. 10.10. Схема магнитного действия тока (а) и подковообразный магнит (б)

Полюсы магнитов, выведенные на верхнюю часть плиты, тщательно изолируются от ее тела немагнитными сплавами (баббитом, цинком), благодаря чему магнитные силы не рассеиваются в теле плиты, а направляются непосредственно в тело детали. К электромагнитной плите могут притягиваться только магнитные металлы (например, сталь, железо, чугун).

Электромагнитные плиты применяют различных размеров круглой и прямоугольной формы. Для их питания пригоден только постоянный ток, поэтому у станков устанавливаются приборы, преобразующие переменный ток в постоянный.

Электромагнитные плиты обеспечивают надежное и быстрое закрепление шлифуемых деталей. Для сохранения работоспособности плиты необходимо оберегать ее от толчков и ударов, а также следить за тем, чтобы на обмотки не попадала охлаждающая жидкость. По окончании работы следует сразу же насухо протереть рабочую поверхность плиты.

Магнитные плиты

Кроме электромагнитных плит, на шлифовальных станках применяют магнитные плиты с постоянными магнитами. Для плит этого типа не требуется специальных генераторов и выпрямителей с проводкой и распределительными устройствами. Однако, как правило, сила их притяжения слабее силы притяжения электромагнитных плит.

Конструкция прямоугольной магнитной плиты и принцип ее работы показаны на рис. 10.11. Верхняя ее часть сделана из стальных пластин 1 с немагнитными прослойками 2 между ними (рис. 10.11а). Сильные постоянные магниты 4 можно перемещать, замыкая их то на железные пластинки, то на закрепляемую деталь. На рис. 10.11б показано положение магнитов при закреплении деталей 5, а на рис. 10.11в — во время их снятия или установки. Магниты переключаются при помощи рукоятки 3. Нижняя часть плиты 6 закрепляется на столе станка.

Рис. 10.11. Магнитная плита:

а — общий вид; б — положение магнитов при закреплении детали; в — то же при установке и снятии детали

Сегментные шлифовальные круги для шлифования плоских поверхностей

Плоское шлифование цельными шлифовальными кругами большого диаметра экономически невыгодно из-за больших отходов, повышенного теплообразования и возможности поломки их при транспортировке. Кроме того, в случае появления трещины или частичного разрушения круга приходится целиком заменять его и терять значительное количество годного абразивного материала. Эти неудобства устраняются в случае применения кругов из вставных абразивных сегментов (рис. 10.12). Такие сегменты при поломке одного или нескольких из них могут быть легко заменены новыми.

Вставные сегменты используются почти до полного износа. Освободив 1 зажим, можно вынуть сразу 2 сегмента. По мере износа высота сегментов уменьшается, поэтому под них подкладывают прокладки.

Рис. 10.12. Сегментный шлифовальный

Обработка тонких деталей Шлифование тонких деталей на магнитном столе плоскошлифовального станка требует предварительной подготовки базовых плоскостей (рис. 10.13). Вогнутость или выпуклость плоскости у таких деталей, образовавшиеся после строгания или фрезерования, не могут быть устранены при обычной установке их на магнитной плите. Магниты, притягивая деталь, выпрямляют ее, а после снятия со стола деталь вновь принимает первоначальную форму.

Рис. 10.13. Установка тонких пластин на магнитном столе:

а — выпуклостью вниз; б — выпуклостью вверх

Особенно подвержены короблению листовые детали. Направление их изгиба всегда одинаково, причем вогнутость образуется со стороны шлифовального круга. Лучший способ предупредить коробление — это снятие одинаковых слоев металла с обеих сторон пластинки. Пластинка становится прямой или незначительно изогнутой. Для соблюдения параллельности плоскостей у таких деталей шлифование необходимо вести следующим образом. Деталь укладывают выпуклостью вверх и шлифуют до получения прямолинейности, затем повертывают обработанной плоскостью вниз и от нее выдерживают размер. Так как первая поверхность получит также небольшую выпуклость, приходится делать несколько проходов и несколько раз переворачивать деталь.

10.5. Контроль качества обработанных поверхностей

Для контроля размеров деталей и правильности их формы при плоском шлифовании применяют различные инструменты. Измерение размеров производят главным образом микрометрами, скобами и миниметрами.

Плоскостность проверяют острым ребром лекальной линейки, накладываемой на контролируемую плоскость, и наблюдают за величиной просвета между ними. Величина просвета измеряется щупом. Параллельность между внешними плоскостями проверяется микрометром или другими измерительными инструментами. Параллельность внутренних стенок измеряется в зависимости от заданной точности шаблоном, концевыми мерами длины и оптиметром.

Перпендикулярность плоскостей, образующих внутренние и внешние прямые углы, контролируется угольниками. Угловой профиль в зависимости от точности измеряют угловыми мерами (точность 1\'), угломерами (точность 2\'), универсальными и оптическими угломерами (точность 5\') и, наконец, шаблонами.

Контрольные вопросы

1. Что собой представляет шлифовальный круг?

2. Какие виды шлифования существуют? Охарактеризуйте их.

3. Какие движения необходимы для осуществления плоского шлифования?

4. Дайте краткую характеристику плоскошлифовального станка.

5. Как маркируются шлифовальные круги?

6. Как снимают припуск шлифование поперечными проходами?

7. Как осуществляется плоское шлифование торцом круга?

8. Расскажите о применении сегментных шлифовальных кругов для шлифования плоских поверхностей.

9. В чем заключается сущность обработки тонких деталей на плоскошлифовальных станках?

10. Какие инструменты применяют для контроля качества обработанных поверхностей при шлифовании?

Раздел III Слесарно-сборочные работы

Глава 11 Основы технологии слесарно-сборочных работ

11.1. Основные понятия о сборке и ее элементах

Сборка является заключительным этапом в производственном процессе.

Сборочный процесс , как правило, состоит из таких последовательных стадий, как:

● ручная слесарная обработка и подготовка отдельных деталей к сборке (зачистка заусенцев, снятие фасок и др.), применяется преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве и в малых объемах — в серийном;

● узловая сборка — соединение деталей в комплекты, подузлы, агрегаты (механизмы);

● общая сборка — сборка всей машины;

● регулирование — установка и выверка правильности взаимодействия частей и испытание машины.

Технологический процесс сборки — это соединение деталей в сборочные единицы, а сборочных единиц и отдельных деталей — в механизмы (агрегаты) и машины. Технологический процесс сборки подразделяется на операции, установки, позиции, переходы и приемы.

Операция — основная часть технологического процесса сборки, выполняемая над определенным изделием, группой, узлом, подузлом или комплектом на одном рабочем месте слесарем-сборщиком или бригадой.

Установка — часть сборочной операции, выполняемая при неизменном положении собираемого комплекта, узла, группы или изделия (машины).

Позиция — каждое из различных положений собираемого комплекта, подузла или узла (как в сборочном приспособлении, так и без него).

Переход — это законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.

Прием — это часть технологического перехода, состоящая из ряда простейших рабочих движений, выполняемых одним рабочим (например, зажать деталь в тисках или взять гаечный ключ и т. п.).

Число выпускаемых изделий определяется типом производства и степенью расчлененности технологического процесса сборки на отдельные операции.

Все изделия состоят из сборочных единиц.

Изделие — это любой предмет или набор предметов основного производства, изготовляемых на предприятии. Изделиями машиностроительных заводов являются разнообразные машины: станки, автомобили, тракторы, экскаваторы, прессы и др., а также отдельные механизмы и агрегаты машин (двигатели, насосы, карбюраторы и др.) или отдельные детали (поршневые кольца, поршни, метизы).

Деталь — это первичный элемент изделия, выполненный из однородного материала без применения сборочных операций, но с использованием, если это необходимо, защитных или декоративных покрытий.

Комплект представляет собой соединение двух или нескольких деталей машин в простейшую сборочную единицу (например, вал с пригнанной шпонкой, зубчатое колесо со стопорным винтом, крышка с шариковым подшипником).

Подузел — соединение нескольких деталей с одним или несколькими комплектами (например, вал коробки скоростей токарного станка с насаженными на него зубчатыми колесами, втулками, подшипниками и др.).

Сборочная единица (узел)  — это элемент изделия, состоящий из двух и более составных частей (деталей или комплектов и подузлов), соединенных между собой сборочными операциями (свинчиванием, склеиванием, сваркой, пайкой, клепкой, развальцовкой и др.) на предприятии-изготовителе (например, муфта, суппорт, редуктор и т. д.).

Узлы при сборке комплектуют в сборочные группы.

Группой называется узел или соединение между собой узлов и деталей, входящих непосредственно в состав станка или машины. Узел, входящий непосредственно в группу, называют подгруппой первого порядка; узел, входящий непосредственно в подгруппу первого порядка, называют подгруппой второго порядка и т. д.

При составлении схемы сборочной единицы используют понятия «базовая деталь» и «базовая сборочная единица».

Базовой деталью называют основную деталь, с которой начинается сборка сборочной единицы, а базовой сборочной единицей — основную сборочную единицу, с которой начинается сборка изделия.

Взаимное соединение деталей при сборке машин и механизмов определяется степенями свободы их относительного перемещения. Соответственно с этим все соединения, применяемые при сборке, подразделяют на неподвижные и подвижные.

Подвижные соединения применяют для достижения определенного вида движения одной детали относительно другой.

Неподвижные соединения используют для крепления деталей в требуемом постоянном положении.

Подвижные и неподвижные соединения разделяют на разъемные (разбираемые) и неразъемные (неразбираемые).

Разъемными называются такие соединения, которые разбирают без повреждения соединяемых и соединяющих деталей. Сюда относятся все виды резьбовых соединений, соединения штифтами, клиньями, шпоночные, шлицевые и другие соединения, которые можно назвать профильными.

К соединяемым деталям относятся разнообразные по назначению и конструкции детали машин. Стандартные детали: заклепки, шпонки, болты, винты, шпильки, гайки, шайбы — относятся к соединяющим, или к так называемым крепежным деталям.

Разъемные соединения применяют при многократной разборке и сборке их во время эксплуатации и ремонта.

Подвижные разъемные соединения — соединения при помощи подвижных посадок по цилиндрическим, коническим, сферическим, винтовым и плоским поверхностям различными способами, например соединения шеек коленчатых валов с коренными подшипниками и нижней головкой шатуна.

К неподвижным разъемным соединениям относятся резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые и штифтовые соединения.

Неразъемными называются соединения, разборка которых в условиях эксплуатации и ремонта машин возможна лишь с повреждением соединяемых и соединяющих деталей. Вследствие этого для повторной сборки поврежденные детали оказываются непригодными.

Неразъемные соединения применяют обычно тогда, когда деление конструкции на составные части не вызывается удобством или экономичностью изготовления, а также требованиями эксплуатации.

Подвижные неразъемные соединения — это отдельные виды подвижных соединений, собираемых с применением клепки или развальцовки. Например, для разборки шарикоподшипника требуется срубить заклепки сепаратора.

К неподвижным неразъемным соединениям относят соединения, осуществляемые запрессовкой или развальцовкой, а также заклепочные, сварные, полученные пайкой, склеиванием, загибанием краев и т. п.

Перед разработкой технологического процесса сборки детально знакомятся с конструкцией машины, взаимодействием ее частей, техническими условиями на изготовление, приемку и испытание машины.

11.2. Формы организации и методы сборки

В зависимости от вида производства, трудоемкости сборочных работ и других факторов формы организации сборочных работ могут быть различными. Различают две основные формы сборки — стационарную и подвижную.

Стационарная сборка может выполняться двумя способами:

● без расчленения процесса сборки на части;

● с расчленением процесса сборки на узловую и общую сборку. При стационарной сборке без расчленения процесса сборки на части весь сборочный процесс (начиная с получения деталей и заканчивая испытанием собранной машины) выполняется на одном рабочем месте одной бригадой.

При таком способе сборки квалификация слесарей-сборщиков должна быть высокой, так как каждому приходится выполнять разнообразные работы. Недостатки этого способа сборки — большая продолжительность процесса и потребность в дополнительных площадях для размещения всех деталей и проведения подготовительных сборочных работ, поэтому его применяют главным образом при единичном производстве.

При стационарной сборке с расчленением процесс сборки машины расчленяется на узловую и общую сборку. На узловой сборке одновременно несколькими рабочими или бригадой выполняется сборка узлов, которые затем подаются на общую сборку, где отдельной бригадой производится сборка всей машины. Этот способ дает возможность одновременно вести сборку нескольких отдельных узлов или машин, в результате чего значительно сокращается длительность сборки. При таком способе слесари-сборщики специализируются на сборке отдельных узлов, в результате повышается производительность труда и улучшается качество изготовляемой продукции.

Рабочие места оснащаются специальными приспособлениями, применение которых уменьшает трудоемкость сборки.

Этот способ сборки применяется в основном при серийном производстве. При увеличении выпуска машин можно еще больше расчленить процесс сборки на отдельные сборочные операции. При этом отдельные рабочие или бригады выполняют только одну какую-нибудь операцию. Выполнив ее на первом сборочном стенде, переходят ко второму, затем к третьему и т. д. Этот способ сборки носит название стационарной сборки с передвижными бригадами . Особое распространение такой способ имеет при сборке громоздких и тяжелых машин или тогда, когда по условиям сборки не допускается перемещение машины.

Подвижная сборка может выполняться также двумя способами:

● сборка со свободным перемещением собираемой машины;

● сборка с принудительным перемещением собираемой машины.

При сборке со свободным перемещением собираемой машины рабочий, закончив свою операцию, сам, с помощью механизированных средств или вручную перемещает собираемую машину или изделие на следующий сборочный пост. Машины могут также собираться на тележках на рельсовом пути, на рольгангах и т. п.

При сборке с принудительным передвижением машина или изделие в процессе сборки передвигается при помощи конвейера или тележек, замкнутых ведомой цепью. Сборка может выполняться как на самом конвейере, так и возле него. В последнем случае собираемая машина снимается с движущегося конвейера для выполнения сборочной операции, а после ее окончании снова ставится на конвейер для перемещения к следующему сборочному посту.

Такая организация сборки, при которой относительное движение происходит непрерывно, называется поточной .

При сборке с принудительным передвижением собираемой машины точно выдерживается темп сборки, рационально используется рабочее время, повышается дисциплина труда.

Темпом сборки называется промежуток времени между выпуском двух последовательно изготовленных машин с последней операции поточной линии. Например, с конвейера через каждые 10 мин сходит один автомобиль, следовательно, темп сборки равен 10 мин.

Подвижная сборка типична для массового и серийного производства.

Наиболее эффективными методами сборки, отвечающими требованиям передовой организации производства, являются поточные методы . Они получили большое распространение в различных отраслях промышленности: в машиностроении и металлообработке, металлургии, химии, пищевой промышленности и ряде других отраслей.

Основная особенность поточной сборки — последовательное перемещение собираемой машины или прибора (изделия) от одного рабочего места (сборочного поста) к другому.

Поточные методы работы обладают характерными чертами передовой организации производства: специализацией цехов, участков и рабочих мест, незначительной номенклатурой продукции, параллельным выполнением операций, пропорциональностью мощностей, ритмичностью и непрерывностью. Основное звено поточного производства — поточная линия . Она представляет собой совокупность рабочих мест, расположенных в последовательности технологического процесса и предназначенных для выполнения закрепленных за ними операций.

Поточные линии весьма разнообразны и делятся на несколько групп:

● по номенклатуре изготовляемых изделий;

● по степени непрерывности процесса;

● по охвату производства.

В частности, по охвату производства все поточные линии подразделяются на участковые, цеховые и сквозные заводские. Наиболее часто встречаются участковые поточные линии , охватывающие процесс изготовления отдельных частей и деталей изделий на производственном участке.

Сборочные конвейеры — это обычно цеховые линии , которые охватывают процесс производства по цеху в целом. При наличии межцехового конвейера или безостановочного межцехового перемещения изготовляемой продукции другими транспортными средствами поток предприятия получает сквозной характер .

Как было сказано выше, поточная (подвижная) сборка производится в двух вариантах: со свободным движением или с принудительным перемещением собираемого изделия. В первом случае процесс сборки, как правило, производится на стационарных рабочих местах, а изделие перемещается лишь между сборочными операциями.

Сборка с принудительным перемещением изделия совершается непосредственно на конвейере (ленточном или цепном), на котором неподвижно закрепляется объект сборки, при этом различают поточную сборку с непрерывным движением и сборку с периодическим движением . В последнем случае конвейер периодически (через равные заданные интервалы времени) перемещает изделие от поста к посту, размещенных на равных расстояниях друг от друга.

Высшей формой организации поточных методов являются автоматические поточные линии , охватывающие участки, цехи и целые заводы. Они характеризуются объединением в единый комплекс технологического и вспомогательного оборудования, транспортных устройств, а также автоматическим централизованным управлением процессами обработки и перемещения предметов труда.

Для сборки машин детали, входящие в ее состав, необходимо изготовить так, чтобы при их сборке получить посадки, обеспечивающие машине или изделию заданную точность. Получение абсолютно точных размеров при обработке деталей является невозможным, поэтому на номинальные размеры деталей устанавливают допуски. При этом посадки сопрягаемых деталей должны соответствовать предъявленным к ним требованиям, обеспечивающим окончательную точность машины.

Для получения необходимой точности соединения деталей машин пользуются следующими методами: полной взаимозаменяемости, неполной (частичной) взаимозаменяемости, групповой взаимозаменяемости, пригонки, регулировки с помощью подвижного компенсатора, регулировки с помощью неподвижного компенсатора.

Метод полной взаимозаменяемости является наиболее совершенным, так как детали можно собирать без пригонки, обеспечивая заданную точность сборочной единицы. Здесь детали являются взаимозаменяемыми. Это качество имеет особое значение при массовом и крупносерийном производстве, однако оно может иметь место и в серийном производстве.

Применение взаимозаменяемых деталей удешевляет сборку, облегчает использование запасных частей. Применение метода полной взаимозаменяемости определяется экономическими соображениями. Точность деталей не должна быть выше необходимой.

Метод неполной (частичной) взаимозаменяемости заключается в том, что допуски на размеры деталей увеличиваются до экономической точности обработки их на станках. При этом для деталей, выполненных по крайним пределам допусков, требуется некоторая пригонка при сборке или замене одной детали другой.

Метод групповой взаимозаменяемости применяется в случаях, когда по условиям работы соединения требуемый зазор или натяг настолько мал, что допуски основных размеров деталей, входящих в соединение, технологически выполнить трудно. Поэтому детали изготовляют по размерам с расширенными допусками, а заданная точность соединения обеспечивается соответствующим подбором деталей. Этот метод может быть успешно применен, когда детали изготовляются большими партиями.

Метод пригонки . Если сборку неэкономично решать способом полной или неполной взаимозаменяемости, то можно применить способ пригонки (изготовления по месту). Для этого расширяют допуски на отдельные размеры обрабатываемых деталей. Образующаяся при этом повышенная неточность будет компенсироваться замыкающим размером детали, которая будет изготовляться по месту, т. е. пригоняться. Пригонка является трудоемкой работой, требующей высококвалифицированных рабочих. Метод пригонки применяется в условиях индивидуального производства, а также при выполнении экспериментальных работ.

Регулировка с помощью неподвижного компенсатора . Неподвижный компенсатор — это деталь, дополнительно вводимая в размерную цепь для устранения погрешности (размера) замыкающего звена. Компенсирующий размер при сборке обычно является замыкающим цепь. Для правильной работы узла зазор получается за счет прокладочного кольца 1 (рис. 11.1, а), являющегося замыкающим звеном цепи. Толщина кольца пригоняется с таким расчетом, чтобы были компенсированы ошибки входящих в цепь размеров и, кроме того, образовался бы требуемый зазор.

Рис. 11.1. Виды компенсаторов:

а — неподвижный с прокладочным кольцом; б — подвижный в виде втулки

Регулировка с помощью подвижного компенсатора . Подвижный компенсатор — это деталь, перемещением которой устраняется погрешность замыкающего звена. Сущность способа подвижных компенсаторов заключается в следующем: расширяют допуски на неточность изготовления размеров, входящих в размерную цепь, отчего конечная точность понижается. Для ее восстановления вводится замыкающий цепь подвижный размер — компенсатор. При этом цепь приобретает ценное свойство — автоматически или путем систематического регулирования восстанавливает точность, потерянную в процессе эксплуатации. Способ подвижных компенсаторов используется в тех случаях, когда взаимозаменяемость затруднена в индивидуальном производстве, при котором можно с успехом применять пригонку.

Подвижный компенсатор в виде втулки 1 (рис. 11.1, б) устанавливается в отверстие стенки корпуса и закрепляется с соблюдением требуемого зазора с помощью установочного винта. Компенсатор 1 является подвижным вследствие того, что в продольном направлении его можно установить в нужном положении, зафиксировав затем это положение стопорным винтом. При этом не требуется пригоночных работ, что и является ценным свойством подвижных компенсаторов.

Широко распространены компенсаторы в виде мерных втулок и т. п. Чаще других применяются мерные шайбы и прокладочные кольца, особенно при регулировке зазоров в конических шестернях, конических роликоподшипниках, в подшипниках скольжения и т. д.

Компенсатором может быть не только специальная деталь, но и одна из основных деталей, подвергаемая при сборке дополнительной обработке. Это дает возможность остальные детали соединения ставить на место без пригонки.

11.3. Требования к подготовке деталей к сборке

На производительность труда и качество выполнения сборочных соединений в значительной мере влияет степень их подготовки.

Прежде всего рабочие места должны быть укомплектованы необходимыми оборудованием, приборами, приспособлениями и инструментом. При сборке на рабочем месте должны быть болты и гайки, прокладочная бумага и прокладочный картон, паронит и войлок, проволока для шплинтовки, шплинты, пружинные шайбы, прокладки, смазочные и другие материалы. На рабочее место необходимо доставить все детали, узлы и агрегаты, обеспечивающие полную комплектность сборки.

Детали и узлы, поступающие на сборку, должны быть чистыми, сопрягаемые поверхности деталей, которые в процессе эксплуатации перемещаются одна относительно другой, должны быть гладкими, без рисок и задиров. Размеры деталей, масса, а также овальность и конусообразность должны соответствовать техническим требованиям.

Трущиеся поверхности деталей перед сборкой смазывают маслом того же сорта, которым их смазывают в процессе эксплуатации.

Поверхность деталей, окраска которых после сборки невозможна, красят до сборки.

Детали, точное расположение которых не обеспечивается при изготовлении или восстановлении, дополнительно подгоняют в сборе.

Детали, невзаимозаменяемые по условиям их изготовления или восстановления, собирают неразукомплектованными по соответствующим меткам, поставленным при изготовлении, восстановлении или разборке.

Если одну из сопрягаемых трущихся деталей (втулки, подшипники скольжения и др.) запрессовывают, то окончательно подгоняют ее рабочую поверхность (развертывают, растачивают с последующей раскаткой) после запрессовки.

Маслораспределительные канавки и маслопроводящие отверстия в деталях перед сборкой должны быть прочищены и промыты. Маслопроводящие отверстия в корпусах и втулках должны совпадать.

Не допускается подтекание топлива, масла и воды в местах соединений трубопроводов и из-под прокладок фланцевых соединений.

Узлы и агрегаты, которые после сборки подвергают контрольному испытанию по определенным техническим требованиям, должны быть испытаны до их установки на машину.

Собранные узлы и агрегаты (отремонтированные или новые), идущие на сборку машины, должны удовлетворять техническим требованиям и иметь соответствующие отметки или пломбы и клейма.

Для герметизации отдельных сопряжений (уплотнений масляных картеров, фильтров и других узлов и деталей) применяют пасту УН-25 для картонных и поронитовых прокладок; краску нитроэмаль № 624а для заглушек, пробок и пр.; цинковые белила для шпилек цилиндров, головок цилиндров и других резьбовых соединений.

Поэтому, прежде чем начать сборку соединений, необходимо тщательно зачистить плоскость соприкосновения, снять все заусенцы, притупить острые кромки и углы. Если соединяются детали, сделанные из проката (листов, швеллеров, угольников), то соприкасающиеся поверхности обычно не обрабатываются.

Если соединяемые детали кованые или литые, то поверхности их соединения должны быть простроганы или профрезерованы. Затем уже на сборке плоскости припиливаются. Качество припиливания проверяется по контрольному угольнику. Плоскости соединений, требующие кроме прочности соединения еще и герметичности после припиливания, шабрятся, или шлифуются.

Все детали, поступающие на сборку, должны быть тщательно очищены и промыты.

Детали промывают в различных моющих жидкостях. Например, применяют раствор следующего состава: кальцинированная сода (2–3 %), моющее средство ОП-7 (0,3–0,5 %), нитрит натрия (2–3 %), остальное — вода.

Промытые детали обдувают сжатым воздухом, подаваемым под давлением 0,3–0,6 МПа через специальный наконечник, который подсоединяют к резиновому шлангу.

Для очистки и промывки деталей и сборочных единиц сложной формы, имеющих узкие щели, мелкие глухие отверстия и другие труднодоступные места, а также трубчатых сборочных единиц, изогнутых в различных плоскостях, применяют ультразвук. С помощью ультразвука удаляют металлическую стружку, опилки, смазку, масло, жидкости и т. п.

11.4. Техническая документация на сборку

Технологический процесс сборки разрабатывается по чертежам и схемам сборки.

Технологические схемы сборки представляют собой условное изображение порядка комплектования машины и ее узлов при сборке. Они по сравнению с другими формами записи имеют достоинства — наглядность и простоту пользования. При наличии схем слесарь-сборщик ясно представляет, с чего он должен начать и чем закончить сборку. Схема сборки — документ, организующий процесс сборки машины или изделия, дополняет и поясняет сборочный чертеж. Кроме того, по схеме сборки можно определить очередность подачи деталей на сборку.

На основе выполненной схемы разрабатывают технологический процесс сборки и составляют технологические, маршрутные и операционные карты сборки.

Технологический процесс сборки оформляется в виде технологических карт сборки , которые являются основными расчетными документами.

Для каждой стадии сборки (сборки узлов, сборки агрегатов или механизмов, общей сборки всей машины) разрабатывается комплект технологических карт.

В технологических картах сборочных работ для каждой стадии излагаются все факторы, составляющие технологический процесс. Карты должны содержать наименование машины, годовой выпуск машин, число машин в партии, наименование и описание операции и перехода для каждой стадии сборки, указание рабочего места, на котором производится сборка, указание, какие требуются приспособления, инструменты, транспортные устройства, время на выполнение отдельных операций, общее время сборки на всех рабочих, выполняющих данную операцию, разряд работы. В ряде случаев в технологических картах помещают эскизы, иллюстрирующие сборочные операции, приспособления, способы закрепления троса или цепи для подъема и поворачивания изделия и т. п.

Маршрутная карта — это документ, который содержит описание технологического процесса сборки по операциям. Применяют маршрутные карты, как правило, в мелкосерийном и единичном производстве.

Операционная карта содержит более подробное описание операций с разбивкой их по переходам. В серийном и массовом производстве операционные карты сборки разрабатывают отдельно на каждую сборочную операцию.

Разработку технологического процесса сборки начинают с составления схемы сборочных элементов, а затем разрабатывают технологическую карту, которая является основным документом производства.

11.5. Технический контроль сборки и испытание машин

В отношении качества выпускаемых изделий ведущая роль принадлежит сборочному цеху, который является заключительной стадией технологического процесса изготовления машин.

Технический контроль в сборочных цехах имеет целью установить правильность соединений и взаимодействия деталей и узлов и правильность сборки всей машины. Требования, предъявляемые при контроле, должны находиться в соответствии с техническими условиями, установленными на приемку готовых деталей, узлов и машины в целом.

При общей сборке, как правило, сами детали не контролируются, а проверяются лишь их соединения и взаимное положение отдельных узлов, для чего на сборочных линиях располагаются места для выполнения контрольных операций. Обязательной проверке подлежит сборка всех ответственных соединений. Для операций менее ответственных производится выборочный контроль, заключающийся в том, что проверка некоторых операций производится периодически.

При контроле сборки отдельных соединений и узлов широко пользуются приспособлениями, которые упрощают выполнение контрольных операций, повышают точность проверки, уменьшают время, необходимое на проверку. После проверки правильности соединений деталей собранные узлы, механизмы, а также целые машины подлежат регулированию и испытанию.

Регулирование имеет целью установить надлежащее взаимодействие частей, согласованность работы отдельных механизмов. Отрегулированные узлы, механизмы и машины подвергаются испытанию в целях определения правильности их работы. Испытание делится на две стадии — механическое испытание (обкатка) и испытание под нагрузкой.

Механическое испытание (обкатка) производится для проверки правильности взаимодействия движущихся частей и приработки трущихся поверхностей деталей. Узлы устанавливаются в соответствующие приспособления для испытания, механизмы (агрегаты) и машины — на испытательные стенды и приводятся в движение электродвигателями. Вначале дается небольшая скорость вращения. Постепенно увеличивая скорость вращения до полного числа оборотов (ходов), продолжают испытание до тех пор, пока не убедятся, что все части механизма или машины работают надлежащим образом. При этом ведут наблюдения за состоянием трущихся поверхностей (подшипников, втулок, направляющих, зубчатых зацеплений и т. п.), согласованностью действий частей и механизмов, характером шума. После обкатки механизм (агрегат) или машина передаются на испытание под нагрузкой.

Испытание под нагрузкой производится в соответствии с техническими условиями. Если испытывается станок (или другая машина), то при испытании производится работа на том режиме и в тех условиях, которые соответствуют эксплуатационным. Испытание производится на полную мощность в течение определенного времени, установленного техническими условиями.

Если машина представляет собой тепловой (двигатель внутреннего сгорания, турбину), водяной или электрический двигатель, то испытание производится с применением соответствующего вида энергии (газообразного или жидкого топлива, пара, воды, электричества). При испытании постепенно увеличивают число оборотов и соответствующую нагрузку. В течение установленного техническими условиями периода двигатель должен развить определенную мощность и работать с этой мощностью при надлежащем числе оборотов.

При испытании измеряют число оборотов, определяют развиваемую машиной мощность, расход топлива или другого вида энергии, расход масла, давление в масляной системе, температуру охлаждающей воды и масла и т. д.; при испытании ведется наблюдение за работой отдельных механизмов машин, при этом она прослушивается для выявления шума или стука. Записи всех наблюдений, сделанных во время испытания, вносятся в журнал испытаний, и на основе их делается заключение о качестве выпускаемой машины.

В случае обнаружения во время испытаний каких-либо дефектов последние устраняются или непосредственно на стенде, или же в случае необходимости крупных исправлений передают машину на специальный ремонтный стенд.

После устранения неполадок машина возвращается на повторное испытание.

Отрегулированная и проверенная машина сдается отделу технического контроля (ОТК), а затем поступает на отделочные операции.

Отделка машины , предохраняющая ее поверхность от коррозии и придающая машине красивый внешний вид, чаще всего состоит в окраске. Подготовка к окраске состоит в очистке поверхностей от налета коррозии и окалины, а также от масла и грязи.

После очистки поверхности подвергаются грунтовке и шпаклевке, а в некоторых случаях шлифовке при помощи шлифовально-полировальных станков, которые в ряде случаев могут также производить очистку поверхности. Способ окраски выбирается в зависимости от размера выпуска изделий, требований, предъявляемых к качеству окраски, и характера изделий. Применяют окраску вручную, пульверизацией (распылением) и погружением изделия в ванну.

Ручная окраска применяется при незначительном выпуске изделий, а также для изделий сложной формы. Окраска пульверизацией широко применяется и дает хорошее покрытие при высокой производительности. Пульверизация производится с помощью ручных пульверизаторов или в специальных распылительных камерах.

Широко также применяется способ окраски погружением изделия в ванну с краской. Этот способ чаще всего применяется при большом выпуске несложных изделий, форма и размер которых позволяют погружать их в ванну. Окрашенные изделия подвергаются сушке.

Естественная сушка выполняется лишь при небольшом выпуске изделий. Чаще применяется искусственная сушка в специальных сушильных камерах, обогреваемых паром или сухим воздухом. Широко используются камеры с рефлекторным обогревом при помощи специальных электрических ламп. Такие установки сильно сокращают длительность процесса и улучшают качество покрытия.

При поточной сборке окраска и сушка обычно включаются в поток, при этом конвейер проходит через окрасочные камеры или ванны и через сушильные камеры.

Готовые изделия в случае длительного хранения подвергаются консервации для предохранения от коррозии. Консервация состоит в покрытии специальной смазкой всех неокрашенных мест.

Упаковка изделия и его частей производится для предохранения изделий от механических повреждений и атмосферных воздействий. Обычно упаковка производится в деревянные ящики, обитые внутри водонепроницаемой бумагой.

Изделия большого габарита отправляются к месту назначения в разобранном виде.

Монтаж машин на месте постоянной работы осуществляется в соответствии с установленными требованиями (такими как монтажная разметка под фундамент, кладка фундамента, установка машины).

После установки, выверки и закрепления машины обычно производится регулировка. Обязательно регулируются, например, стационарные двигатели. Для таких крупных и сложных машин, как гидравлические турбины, блюминги, прокатные станы, испытания производятся на месте их монтажа, а не на заводе-изготовителе.

Контрольные вопросы

1. Назовите стадии сборочного процесса.

2. Как подразделяют соединения деталей в зависимости от степени свободы их относительного перемещения?

3. Охарактеризуйте стационарную форму сборки.

4. Опишите подвижную форму сборки.

5. Назовите характерные черты поточных методов сборки.

6. В чем состоит различие между методом полной взаимозаменяемости и методом неполной взаимозаменяемости сборки?

7. Как выполняют регулировку соединений деталей с помощью компенсаторов?

8. Перечислите техническую документацию на сборку.

9. В чем состоит сущность технического контроля сборки?

10. Чем отличается механическое испытание машины от испытания под нагрузкой?

Глава 12 Сборка неразъемных соединений

12.1. Сборка соединений клепкой

Клепка — это процесс соединения двух или нескольких деталей с помощью заклепок.

Заклепочные соединения относятся к группе неразъемных соединений, так как разъединить склепанные детали можно только путем разрушения заклепки.

Соединения деталей клепкой широко применяют при изготовлении металлических конструкций мостов, ферм, рам, балок, а также в котлостроении, самолето- и судостроении и др.

Процесс клепки состоит из следующих основных операций:

● образование отверстия в соединяемых деталях сверлением или пробивкой;

● зенкование гнезда под закладную головку заклепки;

● вставка заклепки в отверстие;

● образование замыкающей головки заклепки.

Клепку подразделяют на холодную (без нагрева заклепок) и горячую (перед постановкой на место стержень заклепки нагревают до 1000–1100 °C).

Практикой выработаны следующие рекомендации по применению холодной и горячей клепки в зависимости от диаметра заклепок:

● до d = 8 мм — только холодная клепка;

● при d = 8–21 мм — смешанная, т. е. как горячая, так и холодная;

● при d > 21 мм — только горячая.

При выполнении слесарных работ обычно применяют холодную клепку (например, в самолетостроении).

Горячую клепку выполняют обычно в специализированных цехах.

При горячей клепке стержень заклепки лучше заполняет отверстие в склепываемых деталях, и при охлаждении заклепка лучше стягивает их.

Заклепка — это цилиндрический металлический стержень с головкой определенной формы. Головка заклепки, изготовленная вместе со стержнем, называется закладной, а образующаяся во время клепки из части стержня, выступающего над поверхностью склепываемых деталей, — замыкающей.

Образование замыкающей головки может происходить при быстром (ударной клепке) и медленном (прессовой клепке) действии сил.

По форме головок различают следующие заклепки: с полукруглой высокой головкой (рис. 12.1, а); с полукруглой низкой головкой (рис. 12.1, б); с плоской головкой (рис. 12.1, в); с потайной головкой (рис. 12.1, г) и с полупотайной головкой (рис. 12.1, д); взрывные двухкамерные (рис. 12.1, е).

Рис. 12.1. Виды заклепок: а — с полукруглой высокой головкой; б — с полукруглой низкой головкой; в — с плоской головкой; г — с потайной головкой; д — с полупотайной головкой; е — взрывная двухкамерная

Заклепки изготавливают из материалов, обладающих хорошей пластичностью: сталей Ст2; Ст3; 10; 15, меди МЗ; МТ, латуни Л63, алюминиевых сплавов АМг5П; Д18; АД1, для ответственных соединений — из легированной стали 9Г2; Х189Т.

Заклепки, как правило, должны быть из того же материала, что и соединяемые детали; в противном случае возможно появление коррозии и разрушение места соединения.

Заклепки взрывные имеют в конце стержня углубление (камеру), заполненное взрывчатым веществом, которое защищено от проникновения атмосферной влаги слоем лака. Взрывные заклепки изготавливают диаметром 3,5; 4; 5 и 6 мм из проволоки марки Д18П. Длина стержня взрывных заклепок — от 6 до 20 мм, толщина склепываемого пакета — от 1,6 до 15 мм.

Клепку взрывными заклепками осуществляют в тех случаях, когда нет доступа сделать замыкающую головку. Такие заклепки в свободном конце стержня имеют камеру, заполненную взрывчатым веществом. Взрывную заклепку вставляют в отверстие и легким ударом молотка осаживают. Затем на закладную головку накладывают наконечник электрического нагревателя. В течение 2–3 сек. заклепка нагревается, и при температуре 130–160 °C заряд взрывается, при этом конец стержня сильно расширяется и образует замыкающую головку.

Место соединения деталей заклепками называют заклепочным швом (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Заклепочные швы:

а — однорядные в нахлесточном соединении; б — однорядные в стыковом соединении; в — однорядные в стыковом соединении с одной накладкой; г — двухрядные с шахматным расположением заклепок в стыковом соединении с одной накладкой

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 (таких как балки, колонны, мосты и другие металлические конструкции).

Плотный шов применяют для получения герметичной конструкции, рассчитанной на небольшие нагрузки, и выполняют холодной клепкой. Для достижения необходимой герметичности шва используют различные прокладки (из бумаги, ткани, пропитанные олифой или суриком) или подчеканку шва. Плотные швы применяют при изготовлении резервуаров, не подвергающихся высокому давлению (например, открытых баков для жидкости).

Прочноплотный шов применяют для получения прочного и непроницаемого для пара, газа, воды и других жидкостей соединения (например, при изготовлении паровых котлов и различных резервуаров, работающих под высоким внутренним давлением).

Прочноплотные швы выполняют горячей клепкой (с помощью клепальных машин) с последующей подчеканкой головок заклепок и кромок листов.

Заклепочные швы подразделяют на одно-, двух- и многорядные, параллельные и шахматные.

Различают клепку ручную, механизированную, при которой применяют пневматические клепальные молотки, и машинную, выполняемую на прессах одинарной и групповой клепки.

При ручной клепке применяют слесарные молотки с квадратным бойком, поддержки, обжимки, натяжки и чеканки.

Массу молотка выбирают в зависимости от диаметра заклепки. Например, для заклепки диаметром 2 мм применяют молоток массой 100 г, а для заклепки диаметром 5 мм — массой 400 г.

Поддержки служат опорой при расклепывании стержня заклепок. Форма и размеры поддержек зависят от конструкции склепываемых деталей и диаметра стержня заклепки, а также от выбранного метода клепки (прямого или обратного). Масса поддержки должна быть в 3–5 раз больше массы молотка.

Обжимки служат для придания замыкающей головке заклепки после осадки требуемой формы. На одном конце обжимки имеется углубление по форме головки заклепки.

Натяжку — бородок с отверстием на конце — используют для осаживания листов.

Чеканку — слесарное зубило с плоской рабочей поверхностью — применяют для создания герметичного заклепочного шва обжатием (подчеканкой) замыкающей головки и края листа.

Независимо от применяемых инструментов и приспособлений склепываемые детали располагают таким образом, чтобы закладные головки заклепок находились сверху. Такое расположение деталей позволяет предварительно устанавливать 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.

Длина стержня заклепки для образования замыкающей потайной головки равна толщине склепываемых листов плюс 0,8–1,2 диаметра заклепки, а для полукруглой головки — плюс 1,2–1,5 диаметра (рис. 12.3).

Рис. 12.3. Элементы заклепки:

а — с потайной головкой; б — с полукруглой головкой

По расчетному значению длины стержня заклепки подбирают ближайшее большее значение из предусмотренных стандартами.

Расстояние от центра заклепки до края склепываемых деталей должно составлять 1,5 диаметра заклепки.

В зависимости от диаметра заклепки отверстия в склепываемых листах (пакетах) сверлят или пробивают. Диаметр отверстия должен быть больше диаметра заклепки на 0,1–0,2 мм.

Различают два вида клепки: с двусторонним подходом, когда имеется свободный доступ как к замыкающей, так и к закладной головке, и с односторонним подходом, когда доступ к замыкающей головке невозможен. В связи с этим различают два метода клепки: открытый, или прямой, и закрытый, или обратный.

При прямом методе клепки удары молотком наносят по стержню со стороны вновь образуемой, т. е. замыкающей головки. Клепка начинается со сверления отверстия под заклепку (рис. 12.4, а). Затем в отверстие вводят снизу стержень заклепки и под закладную головку ставят массивную поддержку 2 (рис. 12.4, б). Склепываемые листы осаживают (уплотняют) с помощью натяжки 1, устанавливая ее так, чтобы выступающий конец стержня вошел в ее отверстие. Ударом молотка по вершине натяжки осаживают листы, устраняя зазор между ними.

Рис. 12.4 Процесс клепки прямым методом: а — сверление отверстия, б — осаживание заклепываемых листов с помощью натяжки, в — осаживание стержня заклепки, г — придание формы замыкающей головке с помощью молотка, д — окончательное оформление замыкающей головки с помощью обжимки

После этого расклепывают стержень заклепки. При расклепывании металл упрочняется, поэтому стремятся нанести меньшее число ударов. Сначала несколькими ударами молотка осаживают стержень (рис. 12.4, в), затем боковыми ударами молотка придают полученной головке необходимую форму (рис. 12.4, г), и обжимкой 3 окончательно оформляют замыкающую головку (рис. 12.4, д).

При выполнении шва с потайными головками под закладную головку ставят плоскую поддержку и ударяют точно по оси заклепки. Для исключения неровностей клепку выполняют не подряд, а через два-три отверстия, начиная с крайних, после чего производят клепку по остальным отверстиям.

При обратном методе клепки удары молотком наносят по закладной головке. Этот метод применяют при затрудненном доступе к замыкающей головке. Стержень заклепки вводят сверху, а поддержку ставят под стержень. Молотком ударяют по закладной головке через оправку, формируя с помощью поддержки замыкающую головку. Качество клепки несколько ниже, чем при прямой клепке.

Большой объем работ по клепке выполняют на специальных клепальных машинах, пневматических и гидравлических прессах.

После сборки заклепочные соединения подвергают тщательному наружному осмотру: проверяют состояние головок заклепок и склепанных деталей. Плотность прилегания соединенных деталей определяют щупом. Головки заклепок и расстояние между ними проверяют шаблонами.

Заклепочные соединения, требующие герметичности, подвергают гидравлическим испытаниям путем нагнетания насосом жидкости под давлением, превышающим нормативное на 5–20 %. Места соединения, дающие течь, подчеканивают.

12.2. Сборка соединений пайкой

Пайка — это метод получения неразъемных соединений металлических деталей с помощью дополнительно вводимого металла или сплава, называемого припоем и имеющего меньшую, чем соединяемые металлы, температуру плавления.

Пайку широко применяют в различных отраслях промышленности для получения прочных и герметичных соединений черных и цветных металлов и их сплавов. Благодаря незначительному нагреву соединяемых материалов паяные изделия сохраняют структуру, механические свойства, форму и размеры.

К преимуществам пайки также относятся прочность и чистота соединения, не требующая в большинстве случаев последующей обработки.

Наибольшее распространение получила капиллярная пайка. Температура плавления припоя должна быть на 20–30 °C ниже температуры плавления соединяемых материалов.

Расплавленный припой, введенный в зазор между деталями, нагретыми до температуры плавления припоя, смачивает их поверхности и проникает в капиллярные трещины. В процессе пайки происходит химическое соединение припоя с материалом деталей. После охлаждения и затвердевания получается прочное соединение.

Различают пайку легкоплавкими припоями (низкотемпературными) и тугоплавкими (высокотемпературными).

Легкоплавкие припои (к ним относятся оловянно-свинцовые с температурой плавления до 300 °C) применяют, если не требуется высокая прочность соединений или паяные детали работают при невысокой температуре. Эти припои используют при соединении изделий из цинка, меди, медных сплавов, мягкой стали, оцинкованного железа, серого чугуна, алюминия, керамики, стекла и др. Соединения, выполненные такими припоями, имеют хорошую коррозионную стойкость и достаточно герметичны. При пайке этими припоями свойства соединяемых металлов не изменяются (или почти не изменяются).

Легкоплавкие припои выпускают в виде проволоки, прутков, лент фольги, трубок с канифолью внутри диаметром от 2 до 5 мм, а также в виде порошков и паст из порошка с флюсом.

Для получения специальных свойств к оловянно-свинцовым припоям добавляют сурьму, висмут, кадмий, ртуть и другие металлы.

К тугоплавким относят медно-цинковые и серебряные припои. Соединения, полученные с помощью таких припоев, имеют высокую прочность, температурную и коррозионную стойкость. Такие припои используют для соединения деталей из стали, чугуна, меди, никеля и их сплавов, а также сплавов с высокой температурой плавления.

Для получения определенных свойств и температуры плавления в эти припои добавляют олово, марганец, алюминий, железо и др. Добавка небольшого количества бора повышает твердость и прочность припоя, но повышает хрупкость паяных швов.

С повышением температуры на поверхностях спаиваемых деталей образуются окислы, в результате чего припой не пристает к деталям. Для предохранения металлов от окисления и удаления окислов применяют химические вещества, называемые флюсами .

В качестве флюсов для мягких припоев применяют хлористый цинк, нашатырь, канифоль, паяльные пасты, для твердых припоев — буру, борную кислоту и некоторые другие вещества.

Для пайки алюминиевых сплавов применяемые флюсы представляют собой сложные по химическому составу смеси, состоящие из фтористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, хлористого цинка и др.

Для пайки нержавеющей стали применяют флюс, представляющий пастообразную смесь буры и борной кислоты (поровну), замешанную в насыщенном растворе хлористого цинка, или флюс 200, состоящий из 70 % борной кислоты, 21 % буры и 9 % фтористого калия.

При использовании низкотемпературных припоев пайку осуществляют различными паяльниками: периодического подогрева (с непрерывным подогревом газом или жидким топливом) и электрические. По форме рабочей части различают паяльники прямые и угловые.

Рабочую часть паяльника делают из красной меди, которая обладает высокими теплоемкостью и теплопроводностью. Периодически нагреваемый паяльник нагревают паяльными лампами (реже в печах). Газовые и бензиновые паяльники представляют собой комбинации паяльника и соответственно ацетиленокислородной или бензиновой горелки.

При использовании высокотемпературных припоев пайку производят ацетиленокислородными и керосинокислородными горелками, паяльными лампами в стационарных и переносных горнах и в паяльных печах.

Все перечисленные устройства служат для нагрева соединяемых деталей и расплавления припоя.

При пайке применяют различные виды соединений: встык — для изделий, к которым не предъявляют высоких требований по прочности; внахлестку — для изделий повышенной прочности; муфтовое — для высокопрочных и герметичных изделий.

Подогнанные заготовки фиксируют относительно друг друга руками, щипцами, в тисках, проволокой и т. д.

Пайка мягкими припоями делится на кислотную и бескислотную. При кислотной пайке в качества флюса употребляют хлористый цинк или техническую соляную кислоту, при бескислотной пайке — флюсы, не содержащие кислот: канифоль, терпентин, стеарин, паяльную пасту и др. Бескислотной пайкой получают чистый шов; после кислотной пайки не исключена возможность появления коррозии.

Пайка мягкими припоями включает подготовку изделий к пайке, подготовку паяльника, расплавление припоя, охлаждение и очистку шва.

Подготовка изделий к пайке . Прочное соединение может быть получено, если место пайки предварительно очищено от грязи, жиров, продуктов коррозии и окисных пленок, которые мешают растеканию припоя и его проникновению в шов. Поэтому поверхность изделий перед пайкой зачищают, обезжиривают, травят, промывают, сушат и собирают.

Механическую очистку поверхностей соединяемых деталей от окислов, ржавчины и окалины выполняют наждачной бумагой, напильниками, металлическими щетками, шлифовальными кругами, стальной и чугунной дробью.

Химическое обезжиривание в щелочных ваннах — наиболее простой и эффективный способ. Оно заключается в обработке изделий в тонко размолотой венской извести, разведенной водой до кашицеобразного состояния, которую кистью наносят на изделие, а затем тщательно протирают и смывают водой.

Обезжиривание в органических растворителях применяют для удаления толстого слоя масла с изделий со сложными поверхностями, с внутренними полостями и глубокими отверстиями. Для этого применяют ацетон, бензол, скипидар, бензин, метиловый и этиловый спирт и др.

Химическое травление применяют, когда имеющиеся на поверхности изделия пленки окислов и других соединений не удаляются обезжириванием.

Травление осуществляют погружением изделий в растворы кислот: серной, соляной, фосфорной и др.

Очистка с помощью ультразвука резко сокращает процесс очистки деталей от жировых загрязнений. Этот способ применяют, когда другие способы не обеспечивают нужную чистоту поверхности. В ультразвуковых ваннах в качестве очищающей среды используют органические растворители, щелочные растворы, горячую воду, мыльный раствор и др.

Подготовка паяльника заключается в заправке его рабочей части под углом 30–40° и очищении от следов окалины. Затем обушок паяльника нагревают, следя, чтобы его рабочая часть находилась в некоптящей зоне пламени. Нагрев осуществляют до определенных температур: до 250–300 °C при пайке мелких деталей и до температуры 340–400 °C при пайке крупных. Перегрев паяльника выше 500 °C повышает образование окалины и затрудняет лужение наконечника, а при недостаточном нагреве припой на спаиваемых поверхностях быстро остывает и превращается в кашеобразную массу. Такая пайка очень непрочна.

Признак перегрева — появление зеленоватого пламени и быстрое сгорание канифоли с выделением дыма вместо ее плавления. О нормальном нагреве паяльника судят по легкому покраснению обушка. При перегреве его снимают с огня, дают немного остыть, зажимают в тисках и опиливают дочиста с обеих сторон плоским напильником рабочий конец, снимают с ребер заусенцы (рис. 12.5., а). При длительной пайке рабочую часть паяльника периодически очищают от окалины стальной щеткой и напильником.

Нагретый паяльник (рис. 12.5, б) быстро снимают с огня, очищают от окалины погружением в хлористый цинк (рис. 12.5, в), затем набирают с прутка 1–2 капли припоя (рис. 12.5, г) и двигают паяльником по куску нашатыря (рис. 12.5, д), пока конец паяльника не покроется ровным слоем припоя. Затем протравливают места пайки (рис. 12.5, е).

Рис. 12.5. Пайка мягкими припоями:

а — заправка паяльника, б — нагрев обушка, в — очистка от окалины хлористым цинком, г — захват расплавленного припоя, д — обслуживание на кусковом нашатыре, е — протравливание места паяния (нанесение флюса), ж — нанесение припоя (заполнение зазора)

Паяльник накладывают на место спая (рис. 12.5, ж), немного придерживая его на одном месте для прогрева детали, затем медленно и равномерно перемещают. При этом расплавленный припой стекает с паяльника и заполняет зазоры шва (0,05–0,15 мм).

Для предохранения от нагрева участки детали, соседние со швом, покрывают мокрыми тряпками или погружают в воду. После охлаждения паяный шов очищают, промывают и протирают сухой ветошью.

Пайку твердыми припоями применяют для получения прочных и термостойких швов. При пайке соблюдают следующие основные правила:

● как и при пайке мягкими припоями, поверхности подгоняют друг к другу припиливанием, механическим или химическим способом очищают от грязи, окислов и жиров;

● детали в месте спая покрывают флюсом (рис. 12.6, б), накладывают кусочки припоя (медные пластинки) и закрепляют мягкой вязальной проволокой (рис. 12.6, г);

● подготовленные детали нагревают паяльной лампой (рис. 12.6, д) в кузнечном горне или электропечи;

● когда припой расплавится, детали снимают с огня и держат в таком положении, чтобы припой не стекал со шва;

● затем детали медленно охлаждают.

Рис. 12.6. Пайка твердыми припоями:

а — подгонка поверхностей деталей; б — смазывание поверхностей деталей флюсом; в — вставка медной пластины; г — фиксирование соединяемых деталей направляющей прокладкой; д — нагрев деталей

Охлаждать детали с напаянной пластинкой в воде нельзя, так как это ослабит прочность соединения. Применяют другой способ пайки: подготовленные детали нагревают и обсыпают бурой, затем опять нагревают и к месту соединения подводят конец медной или латунной проволоки, которая, расплавляясь, заливает место спая. По мере охлаждения спаянные детали промывают в воде, протирают сухими тряпками и просушивают; шов зачищают наждачной бумагой или опиливают напильником.

Флюс, оставшийся после пайки, также можно удалить непродолжительным кипячением в растворе, содержащем 10 % каустической соды, 5 % машинного масла и 85 % воды.

Лужение — это покрытие поверхности металлических изделий полудой — тонким слоем сплава (олова со свинцом и др.). Лужение, как правило, применяют при подготовке деталей к пайке, для предохранения изделий от коррозии, окисления, а также как подготовительную операцию при заливке подшипников баббитом.

Сплавами из олова со свинцом и цинком лудят металлические изделия в целях предохранения от ржавчины. Красивую белую и блестящую полуду для лужения художественных изделий получают из сплавов олова (90 %) с висмутом (10 %).

Процесс лужения состоит из подготовки поверхности, приготовления полуды и ее нанесения на поверхность.

Подготовка поверхности к лужению зависит от требований, предъявляемых к изделиям, и способа нанесения полуды.

Щетками обычно обрабатывают поверхности, покрытые окалиной и сильно загрязненные. Изделия перед лужением промывают чистой водой.

Неровности на изделиях удаляют шлифованием абразивными кругами и шкурками.

Химическое обезжиривание поверхностей изделий осуществляют в водном растворе каустической соды (на 1 л воды — 10 г соды).

Минеральные масла удаляют бензином, керосином и другими растворителями. Медные, латунные и стальные изделия травят в течение 20–23 мин в 20–30 %-ном растворе серной кислоты с подогревом.

Лужение осуществляют двумя способами: погружением в полуду и растиранием.

Лужение погружением (небольших изделий) выполняют в чистой металлической посуде, в которой предварительно расплавляют полуду, насыпая на ее поверхность маленькие кусочки древесного угля для предохранения от окисления. В расплавленную полуду медленно погружают изделия и держат до прогрева, затем вынимают и быстро встряхивают. Излишки полуды снимают, протирая паклей, обсыпанной порошкообразным нашатырем. Затем изделие промывают в воде и сушат в древесных опилках.

Лужение растиранием (больших изделий) выполняют, предварительно нанеся на очищенное место волосяной щеткой или паклей хлористый цинк, а затем равномерно нагревают поверхность изделия до температуры плавления полуды. После лужения охладившееся изделие протирают влажным песком, промывают водой и сушат.

12.3. Сборка клеевых соединений

Клеевое соединение — это неразъемное соединение деталей машин, строительных конструкций и других изделий с помощью клеев.

Клеевые соединения обладают достаточной герметичностью, водомаслостойкостью, высокой стойкостью к вибрационным и ударным нагрузкам. Склеивание во многих случаях может заменить пайку, клепку, сварку, посадку с натягом.

К недостаткам таких соединений относятся незначительная теплостойкость (при температуре выше +90 °C их прочность резко снижается), склонность к ползучести при длительном воздействии больших статических нагрузок, длительные сроки сушки, необходимость нагрева для получения стойких и герметичных соединений, низкая прочность на сдвиг и др.

Надежное соединение деталей малой толщины обычно возможно только склеиванием.

Чаще всего применяют соединения внахлестку и встык с помощью планки, втулки и т. п. (рис. 12.7, а — в).

Рис. 12.7. Рекомендуемые конструктивные формы клеевых соединений: а — плоскостные; б — тавровые; в — цилиндрические;

I — нахлесточные соединения, II — врезные (шпунтовые), III — стыковые

Универсальный клей БФ-2 и его разновидности применяют для склеивания металлов, стекла, фарфора, бакелита, текстолита и других материалов, для заделки трещин в неответственных местах чугунных корпусов, упрочнения неподвижных сопряжений, крепления накладок на дисках муфт сцепления и др. Механическая прочность клея сохраняется при нагреве до температуры не более 80 °C.

Клей БФ-2 бензо- и маслостоек, хороший диэлектрик, защищает склеенные поверхности от коррозии, но огнеопасен; его хранят в закупоренной посуде, не допуская попадания воды.

Тонкий слой клея БФ-2 наносят на подготовленные поверхности соединяемых деталей, подсушивают до отлипания при температуре 20–60 °C в течение 50–60 мин. Далее наносят второй слой клея, вновь подсушивают, затем — третий слой, после этого соединяют склеиваемые детали и сушат при температуре 140–150 °C в течение 30–60 мин при давлении 1–2 МПа.

Клеи БФ-4 и БФ-6 применяют для получения эластичного шва на деталях из тканей, резины, фетра. Они имеют небольшую механическую прочность по сравнению с другими клеями.

Клеем ВС-10Т склеивают детали, длительное время работающие при температуре до 300 °C. Он обладает высокой механической прочностью и стойкостью. Такое клеевое соединение не подвержено действию керосина, смазочных масел и воды.

Использование эпоксидных клеев, затвердевающих при температуре 18–20 °C, устраняет необходимость тепловой обработки склеиваемых деталей. Для приготовления клеевых составов в эпоксидные смолы (ЭД-5; ЭД-6; ЭД-40) добавляют отвердитель — полиэтиленполиамин (примерно 10 масс.ч. на 100 масс.ч. эпоксидной смолы), дибутилфталат (10–15 масс.ч. на 100 масс.ч. эпоксидной смолы) и наполнитель, в качестве которого используют алюминиевую или бронзовую пудру, стальной или чугунный порошок, портландцемент, сажу, стекловолокно и т. д. Наполнители увеличивают вязкость эпоксидного состава и повышают прочность клеевого соединения.

Термостойкие клеи применяют для склеивания деталей из различных металлов, которые работают в условиях высоких температур и вибраций. Клей ВК-32-200 используют для склеивания деталей из металлов и неметаллических материалов, работающих непрерывно до 300 ч при 200 °C и до 20 ч при 300 °C. Его наносят в два слоя: первый слой выдерживают 15–20 мин при 20 °C, второй слой — 15–20 мин при 20 °C и 90 мин при 65 °C, после чего соединяют склеиваемые детали.

Технологический процесс клеевого соединения деталей состоит из таких этапов, как:

● подготовка поверхностей к склеиванию: подгонка, очистка от пыли и жира, придание необходимой шероховатости;

● нанесение клея кистью, шпателем, пульверизатором;

● выдержка после нанесения клея (от 5 мин до 30 ч и более);

● затвердевание клея, для чего используют печи с обогревом газом, горелки, установки с электронагревателями, установки ТВЧ и др.;

● контроль качества клеевых соединений (с помощью ультразвуковых установок, через лупу).

12.4. Сборка прессовых соединений

Прессовые соединения — соединения деталей, неподвижность которых создается благодаря искусственно возникающим большим силам трения. Существует два вида прессовых соединений: поперечно-прессовые и продольно-прессовые.

Продольно-прессовые соединения собирают при помощи удара молотка или кувалды, давлением стационарных и переносных прессов.

При помощи молотка или кувалды соединяют детали небольших размеров и массы. К ним относятся втулки, пальцы, оси промежуточных шестерен, центрирующие штифты и т. п. Этот способ запрессовки не дает хорошего качества соединения, так как ударный характер нагрузки часто вызывает перекос напрессовываемой или запрессовываемой детали. При напрессовке усилие от ударного инструмента должно передаваться детали через накладки из мягких материалов.

Под давлением стационарных и переносных прессов можно соединять детали любых размеров, а также с любым натягом. Для создания больших усилий запрессовки применяют ручные, гидравлические и пневматические прессы.

Перед запрессовкой на поверхностях соединяемых деталей удаляют забоины, царапины, заусенцы, определяют размеры деталей, величину натяга, размеры шпоночных соединений и форму кромок сопрягаемых поверхностей.

Класс шероховатости поверхностей сопрягаемых деталей должен быть не ниже седьмого. У кромки охватываемой детали должна быть конусная заточка под углом 10–15° или закругление. Кромку запрессовываемой детали закругляют, изготовляя галтель. Для уменьшения трения при запрессовке поверхности деталей смазывают тонким слоем чистого масла.

При запрессовке прилагаемые к деталям усилия должны распределяться на всю плоскость детали равномерно. Чтобы избежать перекоса, усилия должны быть направлены точно по оси.

Поперечно-прессовые соединения собирают, предварительно нагревая охватывающую деталь или охлаждая охватываемую. Примерами поперечно-прессовых соединений являются: посадка внутренней обоймы подшипника качения на вал, соединение поршневого пальца с бобышками поршня.

При выполнении соединений цилиндрических деталей с нагревом охватывающей детали замеряют размеры деталей и определяют величину натяга, величину нагрева охватывающей детали, проверяют размеры шпоночных соединений и форму кромок сопрягаемых поверхностей. Большинство деталей нагревают до 200 °C. Величина нагрева зависит от величины натяга, определяется расчетным путем и в зависимости от требуемого натяга колеблется от 75 до 400 °C. Недостаточный нагрев приводит к преждевременному охватыванию, а перегрев оказывает вредное воздействие на структуру металла.

Детали нагревают в газовых и электрических печах в воздушной или жидкостной среде. Детали небольших размеров целесообразно нагревать в жидкостной среде: воде, чистом минеральном масле, а при высокой температуре нагрева — касторовом масле.

При автоматической сборке нагрев деталей производится в специальных туннельных печах. Для нагрева деталей типа колец применяют специальные индукционные устройства.

Метод глубокого охлаждения, используемый при сборке, имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами получения соединений с гарантированным натягом: обеспечивается высокая прочность соединения деталей; уменьшается деформация запрессовываемой детали; отсутствуют задиры, образующиеся при запрессовке на прессе, и коробление, возникающее при нагреве охватывающей детали; увеличивается производительность труда.

Для глубокого охлаждения деталей используют жидкий азот (температура — 195,6 °C) или твердую углекислоту (температура — 78,5 °C). Жидкий кислород и жидкий воздух для этого непригодны, так как взрывоопасны.

При напрессовке конических деталей определяют величину продольного сдвига охватывающей детали для обеспечения заданного натяга соединения. Плотно сидящая на валу охватывающая деталь должна свисать внешней торцовой поверхностью с вала примерно на 0,003–0,006 от большего диаметра конуса.

12.5. Сборка под сварку Сварка — процесс неразъемного соединения металлических деталей с использованием сил молекулярного сцепления, происходящий при сильном местном нагреве соединяемых деталей до расплавления (сварка плавлением) или пластического состояния с одновременным применением механического воздействия (сварка давлением). Металл, затвердевший после сварки и соединяющий свариваемые детали, называют сварным швом.

Рис. 12.8. Схемы основных видов сварки:

а — дуговая; б — стыковая; в — точечная; г — шовная; Р — усилие прижима электродов; Р 3 — усилие закрепления головки; Р ос — осевое усилие

К преимуществам сварных соединений относятся экономия металла; значительное снижение трудоемкости процесса изготовления корпусных деталей; возможность изготовления конструкций сложной формы из отдельных деталей, полученных ковкой, прокаткой, штамповкой. Недостатки сварных соединений: появление остаточных напряжений по окончании процесса сварки; коробление деталей в процессе сварки; плохое восприятие знакопеременных нагрузок, особенно вибраций; сложность и трудоемкость контроля.

Наибольшее распространение в сборочных работах имеет ручная дуговая сварка плавящимся электродом и контактная сварка.

При ручной дуговой сварке (рис. 12.8, а) кромки соединяемых деталей расплавляют электрической дугой, которая образуется между электродом и свариваемым металлом. Вдоль шва вручную перемещают держатель с электродом, который, расплавляясь, служит дополнительным материалом, заполняющим сварной шов.

Контактная сварка широко применяется в серийном и массовом производстве для сварки стальных деталей и цветных сплавов. Она обеспечивает высокое качество сварного шва, большую производительность и возможность широкой механизации процесса.

Разновидностями контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная (роликовая) сварка (рис. 12.8, б — г). Шовную и точечную сварку применяют для соединения тонкостенных деталей.

При точечной сварке детали свариваются в отдельных точках. Машины для точечной сварки бывают самых различных конструкций: ручные и автоматические, стационарные и переносные, одноточечные и многоточечные.

Точечная сварка применяется при изготовлении цельнометаллических вагонов, кузовов автомобилей и др.

При шовной сварке свариваемые листы укладываются внахлестку и зажимаются электродами-роликами, подключенными к сварочному трансформатору. При прохождении тока через ролики в месте соприкосновения свариваемых частей выделяется тепло, обеспечивающее сварку.

В зависимости от взаимного расположения соединяемых деталей различают следующие сварные швы: стыковые, нахлесточные, с накладками, угловые и тавровые (рис. 12.9, а — д). Наиболее распространены соединения со стыковыми швами.

Рис. 12.9. Сварные швы:

а — стыковой; б — нахлесточный; в — с накладками; г — угловой; д — тавровый

В зависимости от формы подготовленных кромок на деталях различают V-, Х- и К-образные стыковые швы (рис. 12.10). По характеру выполнения эти швы могут быть односторонними и двусторонними.

Рис. 12.10. Типы стыковых швов и их условные обозначения

Угловые швы бывают без скоса кромок, со скосом одной кромки или двух кромок. По характеру выполнения они также могут быть одно- и двусторонними.

Перед сваркой необходимо правильно установить и закрепить составляющие детали, для чего применяют различные переносные и стационарные сборочные приспособления.

К переносным сборочным приспособлениям относятся струбцины, стяжки, распорки, сборочные кольца, домкраты, приспособления с магнитами и др. Их обычно применяют в условиях мелкосерийного и единичного производства.

Струбцины (рис. 12.11, а) служат для соединения деталей между собой или для установки и закрепления деталей в определенном положении.

Для обеспечения правильного взаимного расположения кромок соединяемых деталей применяют винтовую стяжку (рис. 12.11, б), которая состоит из двух винтовых струбцин 1 и 3, соединенных винтами 2 и 4, каждый из которых имеет правую и левую резьбу. Струбцины закрепляют на кромках соединяемых деталей, затем винтом 4 выравнивают кромки, а винтом 2 стягивают детали для обеспечения необходимого зазора при сварке.

Рис. 12.11. Переносные сборочные приспособления для фиксации изделия при сварке:

а — струбцина; б — винтовая стяжка; в, г — магнитные фиксаторы соответственно для фиксации зазора и сборки угловых и стыковых соединений; д — манипулятор; е, ж — кинематические схемы механизмов вращения и наклона манипулятора; 1,3 — винтовые струбцины; 2, 4 — винты; 5, 11 — поворотные столы; 6– планшайба; 7– корпус; 8 — опора; 9, 10, 13 — червячные редукторы; 12 — зубчатый сектор; 14 — тахогенератор; 15 — зубчатые колеса; М — двигатель

Электромагнитными фиксаторами также выравнивают кромки при стыковой сварке и обеспечивают требуемый зазор между кромками свариваемых деталей (рис. 12.11, в). Кроме того, их применяют для сборки перед сваркой деталей угловых и стыковых соединений (рис. 12.11, г).

Манипулятор относится к стационарным сборочным приспособлениям (рис. 12.11, д). Он состоит из корпуса 7, установленного на опорах 8, поворотного стола 5 с планшайбой 6 и механизма вращения. Внутри корпуса находится механизм наклона. Механизм вращения (рис. 12.11, е) приводится в движение от асинхронного электродвигателя М, который связан через зубчатые колеса 15 и червячные редукторы 9 и 10 с тахогенератором 14.

Механизм наклона (рис. 12.11, 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. Для автоматического отключения привода механизма наклона в крайних положениях служат конечные выключатели.

Контрольные вопросы

1. Из каких основных операций состоит процесс клепки?

2. Назовите виды заклепочных швов. Когда они применяются?

3. В каких случаях применяют легкоплавкие и тугоплавкие припои?

4. Расскажите о способах подготовки изделий к пайке.

5. Какими способами осуществляют лужение?

6. Из каких этапов состоит технологический процесс клеевого соединения?

7. Как осуществляют процесс сборки прессовых соединений?

8. Перечислите достоинства и недостатки сварных соединений.

9. Назовите и охарактеризуйте виды сварных швов.

10. Какие виды сборочных приспособлений применяют для подготовки деталей к сварке?

Глава 13 Сборка разъемных неподвижных соединений

13.1. Сборка резьбовых соединений

Резьбовые соединения являются самыми распространенными при сборке машин вследствие надежной работы, простоты крепления, удобства регулирования, затяжки, а также возможности разборки и повторной сборки без замены деталей.

Резьбовые соединения условно делят на нормальные и специальные . В нормальных соединениях крепежными деталями являются болты, винты, шпильки и гайки (рис. 13.1).

Рис. 13.1. Резьбовые соединения:

а — болт с гайкой; б — винт; в — шпилька с гайкой

В специальных соединениях резьбу выполняют на основных деталях машин.

Болт — это металлический стержень с резьбой для гайки на одном конце и головкой на другом. Головка болта может быть шестигранной, квадратной и полукруглой. Болтами скрепляют детали относительно небольшой толщины, а также изготовленные из материалов, не обеспечивающих требуемую надежность резьбы, например из мягких металлов (меди, алюминия), пластмасс.

Винт — это стержень с головкой на одном конце и резьбой на другом, который ввинчивают в одну из соединяемых деталей. Винты применяют тогда, когда одна из деталей соединения имеет относительно большую толщину или отсутствует место для расположения гаек, а также при необходимости уменьшения массы резьбового соединения.

По назначению винты разделяют на крепежные и установочные . Головки крепежных винтов делаются с прорезью под отвертку и бывают цилиндрическими, потайными и полукруглыми.

Установочные винты отличаются от крепежных тем, что их стержень полностью нарезан и имеет нажимной конец, который входи в соответствующее углубление в детали.

Шпилька — это стержень с резьбой на обоих концах; один конец шпильки ввинчивают в одну из соединяемых деталей, а на другой конец навинчивают гайку. Шпильки применяют вместо винтов в тех случаях, когда материал скрепляемых деталей с наружным отверстием не обеспечивает требуемой долговечности резьбы при частых сборках и разборках соединения.

Гайка — это деталь, имеющая отверстие с резьбой. Гайка навинчивается на болт или шпильку и служит для силового замыкания соединяемых с помощью болта или шпильки деталей.

В зависимости от назначения гайки бывают различной формы и конструкции: шестигранные, квадратные, корончатые, круглые установочные, гайки-барашки и др. (рис. 13.2).

Корончатые гайки имеют прорези для шплинтов. Круглыми установочными гайками крепят на валах кольца подшипников качения и другие детали, регулируют продольные зазоры между деталями и т. п. Прорези на боковых поверхностях гаек служат для захвата их специальными ключами. Гайки-барашки применяют в соединениях, которые требуют быстрой и частой регулировки вручную.

Рис. 13.2. Гайки:

а — шестигранная; б — квадратная; в — круглая установочная; г — корончатая; д — гайка-барашек

В резьбовых соединениях также применяют шайбы и гаечные замки.

Шайбы представляют собой подкладки (металлические кольца), помещаемые под гайки, головки винтов и болтов и служащие в основном для увеличения опорной поверхности и уменьшения трения торца гайки о деталь.

Наружный диаметр шайбы равен 2,5–3 диаметрам болта, а диаметр отверстия шайбы на 1–2 мм больше диаметра болта.

Гаечные замки применяют для предотвращения самоотвинчивания гаек и винтов.

Все разновидности резьб, применяемых в соединениях, можно классифицировать по следующим признакам:

● расположению поверхности (внутренняя и наружная);

● форме поверхности (коническая и цилиндрическая);

● числу заходов (однозаходная и многозаходная);

● направлению заходов (правая и левая);

● назначению (крепежная: метрическая и дюймовая; крепежно-уплотнительная: круглая и трубная);

● размеру шага резьбы (с крупным и мелким).

Технологический процесс сборки болтового (винтового) соединения аналогичен процессу сборки любого резьбового соединения и состоит из таких основных этапов, как:

● подача деталей на сборку;

● установка резьбовых деталей и их предварительное ввертывание;

● подвод, установка инструмента и затяжка деталей резьбового соединения;

● шплинтовка или другая операция, предотвращающая самопроизвольное отвинчивание деталей.

Перед сборкой резьбовых соединений подготовляют соединяемые и крепежные детали. Шероховатость поверхности сопрягаемых деталей должна соответствовать техническим требованиям. На ней не должно быть забоин, выпуклости и т. п. Заусенцы или небольшие забоины зачищают напильником или шабером.

Резьба болтов, гаек и шпилек должна быть полной, чистой, без забоин, выкрошенных и смятых ниток; допускается срыв не более двух крайних ниток резьбы. Не допускается устанавливать болты и шпильки, стержни которых погнуты или сильно изношены.

Грани головок болтов и гаек не должны быть смяты. Гаечный ключ должен надежно захватывать головку болта или гайку и не проворачиваться при затяжке.

Смещение осей отверстий соединяемых деталей не должно превышать разности диаметров отверстия и болта. При большем несовпадении отверстий их иногда развертывают совместно.

Болт в отверстие вставляют от усилия руки или под легкими ударами молотка с мягким бойком. Не разрешается забивать болт стальным молотком.

Болты и гайки затягивают до отказа с усилием, указанным в технических условиях.

Болты и шпильки завертывают в чугунные детали на глубину не менее 1,1 диаметра резьбы, а в остальные детали — на глубину не менее 0,8 диаметра резьбы. Нарезанный конец болта или шпильки должен выступать из гайки на 1–3 нитки резьбы. В отверстиях под шплинты на болтах и шпильках не должно быть забоин.

Если соединяемые детали должны определенно располагаться одна относительно другой, то их устанавливают по фиксаторам.

В машинах встречается много болтовых соединений, в которых болты одновременно центрируют, т. е. определяют правильное положение сопрягаемых деталей (например, положение крышки относительно стержня шатуна). Для этого болты должны входить в отверстия с зазором 0,02–0,04 мм, при этом стержень болта и отверстия изготовляют с малым допуском и высоким классом чистоты поверхностей. В таких случаях стержень болта часто делают ступенчатым, оставляя около головки и в месте стыка с деталью небольшие центрирующие, точно обработанные пояски. Такие болты в отверстиях устанавливают ударами свинцового молотка.

При сборке шпилечного соединения в одну из соединяемых деталей ввинчивают шпильку, затем на нее накладывают вторую деталь соединения и навинчивают гайку. Усилие, прикладываемое к гайке, частично передается на шпильку. Для того чтобы обеспечить неподвижность шпильки при затягивании гайки, ее необходимо ввернуть в деталь плотно и до конца резьбы.

Плотность посадки шпильки в детали можно проверить, постукивая молотком с медным бойком по ненарезанной части шпильки, при этом должен быть слышен чистый металлический (без дребезжания) звук. После завинчивания шпильки в деталь ось ее должна быть перпендикулярна поверхности детали.

Шпильки завертывают при помощи двух гаек, болта и гайки или специальными ключами.

Установку большого числа шпилек целесообразно осуществлять с помощью электрического или пневматического механизированного ручного инструмента.

При навертывании гайки на болт или шпильки последнюю навертывают от усилия руки до места ее посадки. Однако гайка не должна навертываться слишком свободно (с качанием), так как при затяжке такой гайки легко сорвать резьбу. Если гайка навертывается с трудом, то это может быть вызвано искажением диаметра или профиля резьбы, а также неправильным углом наклона или погрешностями в шаге резьбы. Торец гайки должен быть перпендикулярен оси резьбы. При перекошенной гайке резьба работает только одной стороной.

При соединении деталей большим количеством гаек их затягивают в определенном порядке, чтобы не вызвать перекоса и коробления деталей. Сначала затягивают средние гайки, затем соседние справа и слева, постепенно приближаясь к концам. При этом гайки необходимо затягивать постепенно, т. е. сначала затянуть все, предположим, на 1/3 затяжки, затем все гайки на 2/3 и, наконец, затянуть полностью.

Для уплотнения соединений под торец детали ставят прокладки из легко деформируемого материала: картона, паронита, пробки, железоасбеста и т. п.

Уплотнительные прокладки не должны расслаиваться при погружении их в минеральное масло, топливо и воду. Поверхность их должна быть чистой и ровной, без порванных мест, надломов, складок, выпуклостей, морщин, трещин и т. п. Допускается установка прокладок больших размеров с одним разрывом при условии точного совмещения кромок разрыва (без нахлестки и зазора).

Поверхности сопрягаемых деталей, между которыми устанавливают прокладки, должны быть ровными, без забоин и заусенцев. При установке прокладки на место все ее отверстия должны совпадать с соответствующими отверстиями сопрягаемых деталей.

Картонные прокладки, предотвращающие подтекание воды, смазывают суриком или мастикой. Неравномерность толщины картонной прокладки допускается не более 0,1 мм на всей ее длине. Прокладки, предотвращающие подтекание масла, устанавливают сухими или смазывают мастикой. Иногда для удобства установки их смазывают маслом или солидолом.

Прокладочный картон хранят в сухом закрытом помещении при температуре воздуха от 15 до 20 °C.

Паронитовые прокладки хранят при 0–20 °C, не подвергая воздействию солнечных лучей.

Пробковые прокладки могут деформироваться в зависимости от влажности окружающей среды: уменьшаться в размерах при пониженной влажности и увеличиваться при повышенной влажности воздуха. Поэтому перед установкой прокладок с уменьшенными размерами их выдерживают под увлажненной тканью в течение 6 ч, а прокладки с увеличенными размерами просушивают. Не допускается установка прокладок с отклонениями от нормальных размеров.

Железоасбестовые прокладки с проложенным асбестом должны быть изготовлены из мягкого листового железа (сталь марки 08) или меди толщиной 0,2–0,3 мм. Толщина асбестового слоя должна быть в пределах 1,5–1,6 мм; допускается применение асбестовых листов толщиной 0,75–0,80 мм, сложенных вдвое.

Железные или медные листы прокладки, а также окантовка не должны иметь трещин, коробления, раковин и пузырей. Кромки листа должны быть ровными, без заусенцев, неровности по наружному контуру допускаются не более 1,5 мм.

Асбестовый лист должен быть ровным, без утолщений и пустот. Прокладки в сборе должны быть ровными и одинаковыми по толщине. Отбортованные края отверстий должны быть гладкими, без складок и морщин.

Допускаются отдельные трещины на отбортованных краях железного листа, не доходящие до места изгиба не менее чем на 3 мм.

Вместо трехслойных железоасбестовых прокладок можно устанавливать прокладки из железоасбестового полотна.

У заглушек, которые не нужно вывертывать при разборке, перед завинчиванием смазывают резьбу белилами, суриком или карбинольным клеем.

Для предотвращения резьбовых соединений от самоотвинчивания в результате действия пульсирующей нагрузки, сотрясений, вибрации их стопорят одним из следующих способов (рис. 13.3): а) контргайкой; б) пружинной шайбой; в) стопорной шайбой с лапкой; г) шплинтом разводным; д) кернением торца резьбового стержня; е) боковым кернением резьбовых деталей; ж) вязкой мягкой проволокой; з) засверливанием гайки и резьбового стержня и установкой пружинного кольца с выступающим внутрь концом; и) приваркой головки резьбового стержня к гайке; к) стопорной многолапчатой гайкой; л) стопорным винтом с мягкой прокладкой; м) разрезной гайкой, стягиваемой винтом.

Рис. 13.3. Способы стопорения крепежных деталей

Все вышеназванные способы стопорения по характеру воздействия на крепежные детали можно разделить на три группы:

● создание дополнительных сил трения путем осевого или радиального давления (например, контргайкой, винтом);

● взаимная фиксация относительного положения болта и гайки (например, шплинтованием, пружинными и деформируемыми шайбами, проволокой);

● местное пластическое деформирование (например, кернением).

При постановке стопорящих деталей соблюдают следующие правила.

Контргайку навинчивают и затягивают после полной затяжки основной крепежной гайки. Более дешевый способ — это стопорение упругой штампованной контргайкой из листовой стали.

При установке деформированной шайбы ус ее должен входить в паз вала и надежно предохранять детали от проворачивания. Край стопорной шайбы, отгибаемый на грань гайки или головки болта, должен плотно прилегать к ней. Стопорная шайба не должна иметь трещин или надрывов металла в месте перегиба. Не допускается повторное отгибание ранее отогнутого края или уса стопорной шайбы.

При стопорекии винтом его при завинчивании сначала отвертывают, а затем затягивают, благодаря чему достигается местное увеличение шага резьбы и повышаются осевое давление и трение в резьбе. При затяжке радиального стопорного винта под него кладут свинцовый или алюминиевый шарик, чтобы не повредить основную резьбу.

Пружинные шайбы, бывшие в употреблении, используют повторно, если они не потеряли упругости. Она характеризуется величиной развода концов шайбы, которая у новых шайб равна двойной толщине шайбы и не допускается менее полуторной толщины. Внутренний диаметр пружинной шайбы должен соответствовать диаметру болта (шпильки). Не допускается установка шайб нестандартного размера, а также установка под гайку или головку болта двух пружинных шайб.

После затяжки болта или гайки пружинная шайба должна прилегать к детали и гайке по всей окружности, зазор в разрезе пружинной шайбы допускается до половины ее толщины, но не более 2 мм.

При стопорении разводным шплинтом головка его должна утопать в прорези гайки, а концы его разводят по оси болта: один на болт, а другой на плоскость гайки. Разведенные концы шплинта должны плотно прилегать к болту или гайке. Трещины и надломы концов шплинта в местах перегиба не допускаются.

Шплинт должен плотно, без зазора, сидеть в отверстии болта (шпильки) и не выступать над плоскостью гайки. Допускается выступание шплинта над наружной торцовой плоскостью гайки не более чем на величину 1/3 диаметра шплинта. Не допускается замена шплинтов проволокой или гвоздями, установка шплинтов, бывших в употреблении, с надломами.

Проволоку для шплинтовки головок болтов, винтов применяют мягкую, без скрученных и надломленных мест. Проволоку в отверстия головок болтов вводят крест-накрест и так, чтобы натяжение, получающееся после стягивания концов проволоки, создавало момент, действующий в направлении завертывания резьбы. Концы проволоки после шплинтования туго скручивают вместе и обрезают на расстоянии 5–7 мм от начала скрутки. Соединения, не требующие разборки, после затяжки винта или гайки стопорят накерниванием.

Инструменты, применяемые при сборке резьбовых соединений, подразделяют на ручные и механизированные. Основным ручным инструментом являются гаечные ключи различных конструкций (рис. 13.4, а — д), которые подразделяют на открытые, накидные, торцовые, специальные для круглых гаек и ключи с регулируемым усилием затяжки.

Рис. 13.4. Гаечные ключи:

а — простые; б — трещоточный: 1 — корпус; 2 — защелка; 3 — штифт; 4 — пружина; 5 — вставка; 6 — щеки; в — шарнирный; г — коловоротный; д — с регулируемым крутящим моментом: 1 — кулачок; 2 — пружина; 3 — шарик; 4 — тарелка; 5 — рукоятка

Торцовые ключи (рис. 13.4, а) применяют для завинчивания и отвинчивания гаек, когда обычным ключом затянуть гайку невозможно. Головки таких ключей выполняют как единое целое с воротком или съемные.

Широко применяют такие специальные ключи, как трещоточные (рис. 13.4, б), шарнирные (рис. 13.4, в) и коловоротные (рис. 13.4, г). В корпусе 1 трещоточного ключа (рис. 13.4, в) между щеками 6 расположена вставка 5 с шестигранным отверстием, имеющая снаружи пазы, в которые входит защелка 2, поджимаемая пружиной 4. Штифт 3 удерживает защелку от проворачивания. При вращении ключа по часовой стрелке защелка упирается в паз вставки и заставляет гайку вращаться. По сравнению с обычными ключами трещоточный ключ в процессе работы не переставляют, что экономит время при затяжке гаек на 50–60 %.

Коловоротные ключи (рис. 13.4, г) используют при завинчивании гаек и болтов небольших размеров, которые расположены в труднодоступных местах.

В процессе сборки резьбовых соединений их надежность и долговечность зависят от правильной затяжки. С этой целью устанавливают регламентируемые усилия затяжки, обеспечить которые можно с помощью специальных крепежных деталей со встроенными индикаторами усилия затяжки.

Однако наиболее часто при затяжке резьбовых соединений применяют специальные ключи с регулируемым усилием затяжки.

Ключи с регулируемым крутящим моментом применяют для затяжки гаек или болтов с одинаковым усилием, необходимым при сборке трубопроводов, фланцев, крышек, а также машин и механизмов, работающих в условиях вибрации. Кулачок 1 (рис. 13.4, д) с вставленным в него сменным торцовым ключом установлен в рукоятке. При предельном усилии кулачок отжимает шарик 3, шарик при этом давит на тарелку 4, сжимая пружину 2, в результате чего сцепление кулачка с рукояткой прекращается.

13.2. Сборка шпоночных соединений

Шпонки — стержни, устанавливаемые в разъем двух соединяемых деталей (пазы вала и насаженной на него детали). Они служат для закрепления на валах или осях шкивов, маховиков, зубчатых колес, рычагов, муфт с целью передачи крутящего момента. Кроме того, шпонки применяются и в том случае, когда требуется передвигать по валу зубчатые колеса или шкивы на ходу, не выключая механизма. В этом случае шпоночная канавка делается на всю длину той части вала, на которую должна передвигаться деталь.

Для соединения деталей при помощи шпонок на валу фрезеруют канавку (паз) по форме и размерам шпонки. Шпоночный паз делают и в детали, которую насаживают на вал. Шпонка одновременно входит в пазы на валу и на закрепляемой детали и может передавать крутящий момент от детали к валу и наоборот.

Основные типы шпоночных соединений и размеры шпонок и пазов для них стандартизированы. Существующие конструкции шпонок можно разделить на четыре группы: призматические, клиновые, сегментные и тангенциальные.

Призматические шпонки воспринимают крутящий момент, передаваемый соединением, своими боковыми гранями. Поэтому они должны сидеть в пазу с натягом по боковым (узким) сторонам и с обязательным зазором между широкой гранью шпонки и дном паза ступицы, т. е. должны иметь радиальный зазор (рис. 13.5).

Призматические шпонки в сечении имеют вид прямоугольника с взаимно параллельными противоположными гранями. Они подразделяются на обыкновенные, или закладные, без крепления на валу (рис. 13.5, а), и направляющие, с креплением на валу при помощи винтов (рис. 13.5, б).

Обыкновенные шпонки применяются в тех случаях, когда нужно осуществить неподвижное соединение вала с насаженной на нем деталью (например, шкив, маховик, зубчатое колесо, рычаг и т. п.).

Рис. 13.5. Основные типы шпоночных соединений.

Шпонки призматические: а — обыкновенные; б — направляющие. Шпонки клиновые: в — без головки; г — с головкой; д — сегментные; е — тангенциальные.

Направляющие шпонки применяются в тех случаях, когда охватывающие детали (например, кулачковые муфты, скользящие шестерни, ступицы конусных и дисковых муфт и т. д.) должны свободно перемещаться вдоль вала.

Призматические шпонки не имеют уклона, поэтому они проще в изготовлении, и, кроме того, вся обработка как самих шпонок, так и шпоночных пазов на валах и ступицах может быть полностью механизирована. Однако, если соединение должно быть особенно точным, приходится прибегать к ручной пригонке. В этом случае при сборке соединения шпонка прежде всего пригоняется по пазу на валу, а затем по ней пригоняется шпоночный паз в ступице. Посадка шпонки в паз вала производится легкими ударами медного молотка, под прессом или с помощью струбцин.

Перед началом сборки необходимо снять заусенцы и зачистить острые края шпонок и пазов.

После того как шпонка будет запрессована в паз на валу, щупом проверяют отсутствие бокового зазора, затем насаживают охватывающую деталь (шкив, маховик, зубчатое колесо) и проверяют наличие радиального зазора. Величина этого зазора стандартизирована. В тех случаях, когда после сборки радиальный зазор проверить невозможно, необходимо до сборки тщательно проверить размеры пазов в ступице и на валу с помощью специальных шаблонов.

Клиновые шпонки изготовляются в виде брусков прямоугольного сечения, имеют широкие рабочие грани. Уклон рабочей грани по длине равен 1: 100 (рис. 13.5, в, г). Для обыкновенных клиновых шпонок паз на валу делается без уклона, паз же в ступице детали, закрепляемой шпонкой, имеет уклон относительно оси. Клиновые шпонки создают напряженное соединение, при этом шпоночное соединение в состоянии передавать не только крутящий момент, но и осевую силу.

По форме клиновые шпонки бывают без головки (рис. 13.5, в) и с головкой (рис. 13.5, г).

Шпонки сегментные имеют вид сегмента (рис. 13.5, д). Эти шпонки закладываются круглой стороной в гнездо вала или втулки. Они, как и призматические, передают крутящий момент своими боковыми сторонами, а между верхней узкой гранью шпонки и дном паза ступицы обязательно должен быть радиальный зазор.

Сегментные шпонки применяются при передаче небольших крутящих моментов и устанавливаются на валах диаметром до 55 мм.

Основным преимуществом соединения с сегментными шпонками является простота и дешевизна изготовления как самих шпонок, так и шпоночных пазов. Сегментные шпонки вытачиваются на токарном станке, пазы на валу фрезеруются дисковой фрезой, а пазы в ступице выполняются протягиванием на протяжном станке. Все эти методы весьма производительны и технологичны. Порядок сборки соединений с сегментными шпонками тот же, что и для соединения с призматическими шпонками.

Шпонки тангенциальные выполняются составными из двух клиньев с тем же уклоном (1: 100), но общее поперечное сечение шпонки имеет форму прямоугольника рис. 13.5, е). Этот тип шпонок лучше всего приспособлен для соединения деталей, передающих вращение только в одном определенном направлении. В тех случаях, когда вал по условиям работы механизма вращается в обе стороны, необходимо ставить две тангенциальные шпонки под углом 120° друг к другу.

Несколько ослабляя вал, тангенциальная шпонка вместе с тем дает более надежное крепление, поэтому с успехом применяется на валах больших диаметров. Общесоюзным стандартом предусматриваются два исполнения тангенциальных шпонок: нормальное (для диаметров от 60 до 1000 мм) и усиленное (для диаметров от 100 до 1000 мм).

Соединение деталей машин при помощи шпонок различных конструкций является одним из наиболее распространенных видов разъемных соединений, обеспечивающих передачу крутящих моментов.

Шпоночные соединения могут быть напряженными и ненапряженными.

Напряженное шпоночное соединение осуществляется с помощью клиновых шпонок. Клиновые шпонки при сборке забиваются в пазы ступицы и вала ударами молотка через мягкую прокладку и своими широкими гранями упираются в тело соединяемых деталей, создавая при этом большие усилия распора. Благодаря этому соединение получается настолько надежным, что может передавать не только крутящий момент, но и осевые усилия.

Ненапряженное шпоночное соединение осуществляется с помощью призматических шпонок. Призматические шпонки устанавливаются в пазах ступицы и вала без зазора по боковым сторонам. По широким же граням они имеют зазор, поэтому соединение получается ненапряженным и может передавать только крутящий момент, но не осевые усилия.

Сборку призматических шпоночных соединений производят в такой последовательности. Сначала пригоняют шпонку к пазу вала, при этом, если необходимо, опиливают боковые поверхности шпонок. Затем медным молотком осаживают шпонку на место и кронциркулем, штангенциркулем или микрометром измеряют размер t + h на обеих ее концах (рис. 13.6, а). Поверхность шпонки должна быть параллельна оси вала, иначе говоря, размеры t + h на концах шпонки должны быть одинаковыми.

Далее штангенциркулем, нутромером или штихмасом измеряют на втулке размеры t1 с обеих сторон отверстия (рис. 13.6, б). Дно шпоночной канавки должно быть параллельно оси отверстия; это будет достигнуто, если замеры с двух сторон дают одинаковые результаты. Для обеспечения необходимого зазора размер обязательно должен быть больше размера t + h. При необходимости широкую поверхность шпонки следует опилить или обработать на шлифовальном или строгальном станке.

После проверки всех размеров шпоночного соединения на вал насаживают сопрягаемую деталь. Способ посадки выбирается в зависимости от величины натяга в соединении. При любом способе (запрессовкой или с нагревом) нужно следить за тем, чтобы шпонка плотно сидела в пазу вала; перекос шпонки может привести к заклиниванию деталей.

Сборку клиновых шпоночных соединений производят следующим образом. Прежде всего проверяют посадку шпонки в пазах вала и отверстия по боковым сторонам.

Шпонка должна перемещаться в пазах свободно, поэтому зазор между боковыми поверхностями шпонки и сторонами шпоночных канавок должен быть выдержан в пределах рекомендованных. Например, для шпонок сечением 10 x 8 допустим зазор до 0,30 мм; для шпонок 28 x 16 —до 0,40 мм; для шпонок 60 x 32 —до 0,60 мм.

Рис. 13.6. Приемы сборки основных типов шпоночных соединений:

а — пригонка шпонки по валу; б — измерение шпоночного паза во втулке; в — проверка посадки шпонки в пазах вала; г — контроль параллельности поверхностей

Затем проверяют прилегание широкой плоскости шпонки ко дну паза во втулке. Обе поверхности должны иметь одинаковый уклон, что можно проверить, измерив внутренний размер t (рис. 13.6, в). Если уклоны одинаковые, то вторая поверхность шпонки, прилегающая к валу, должна быть параллельна оси отверстия, а размеры t, замеренные с обеих сторон втулки, должны быть равны. Если такого равенства не получится, то одну из широких плоскостей шпонки следует припилить.

В соединениях с большими шпонками (сечением 28 * 16 мм и более) рекомендуется, кроме того, проверять взаимное прилегание наклонных поверхностей по краске.

При надевании втулки на вал клиновую шпонку следует устанавливать в канавке вала несколько далее нужного положения, но так, чтобы она своими боковыми гранями направляла движение втулки. Сразу же после посадки охватывающей детали на место следует забить шпонку.

Если деталь располагается на конце вала и шпонка устанавливается со стороны торца, то сначала нужно надеть деталь, а потом забить шпонку. Головка клиновой шпонки в затянутом состоянии должна отстоять от торца ступицы не ближе чем на 0,8–1,0 высоты шпонки.

Сборка тангенциальных шпоночных соединений осуществляется в той же последовательности, что и клиновых. В каждом из пазов тангенциального соединения работают две шпонки (рис. 13.6, г). Очень важно, чтобы наклонные поверхности шпонок хорошо прилегали друг к другу. Прилегание поверхностей следует проверять по краске, а необходимые исправления делать припиливанием.

Во время взаимной пригонки наклонных поверхностей необходимо проверять параллельность двух других поверхностей, осуществляющих натяг между валом и ступицей. Проверка производится измерением штангенциркулем, штангенрейсмасом или микрометром в двух местах (рис. 13.6, г). Оба замера размера А должны быть одинаковыми.

Следует отметить, что в единичном и мелкосерийном производстве сборка шпоночных соединений все еще часто сопровождается пригонкой. Пригонка шпоночных соединений, особенно при сборке тяжелых и ответственных узлов, — одна из наиболее трудоемких сборочных операций, требующих высокой квалификации рабочих.

В условиях массового производства пригонка шпонок в процессе сборки обычно не производится. В тех случаях, когда к шпоночным соединениям предъявляются особые требования точности, пригоночные работы допускаются.

13.3. Сборка шлицевых соединений

В современных отраслях машиностроительного производства (станкостроении, автотракторном производстве, сельскохозяйственном машиностроении и др.) вместо шпоночных широко применяются шлицевые соединения , образуемые продольными выступами на валу и соответствующими впадинами в ступице.

Широкое применение таких соединений оправдывается рядом их преимуществ по сравнению со шпоночными:

● шлицевые соединения дают хорошее центрирование и минимизируют проворачивание, которое происходит у врезных шпонок из-за разработки ими паза, что особенно вредно сказывается в машинах, работающих с большими скоростями;

● при шлицевых соединениях увеличиваются поверхности соприкосновения вала с соединяемой деталью, что способствует уменьшению давления на их поверхности;

● при переменных нагрузках прочность у шлицевых валов выше, чем у валов со шпоночными соединениями.

Шлицевые соединения бывают подвижными , когда охватывающие детали могут перемещаться вдоль вала, и неподвижными (жесткими), когда охватывающие детали плотно закреплены на валу.

По форме профиля шлицевые соединения разделяются на прямобочные, эвольвентные, трапецеидальные и треугольные.

Наибольшее распространение имеют прямобочные и эвольвентные шлицевые соединения.

Прямобочные шлицевые соединения . В зависимости от способа центрирования охватывающей детали (втулки) в шлицевых соединениях (рис. 13.6) различают ряд случаев:

● когда точность центрирования не имеет существенного значения и в то же время необходимо обеспечить достаточную прочность соединения; необходимо осуществить центрирование по боковым сторонам зубьев (например, карданное сочленение в автомобилях) (рис. 13.7, а);

● когда в механизмах (станках, автомобилях и др.) требуется осуществить кинематическую точность, применяется центрирование по одной из поверхностей зубьев (наружной или внутренней); центрирование по поверхности выступов зубьев, как более экономичное (рис. 13.7, б), используется для термически необработанных отверстий или же в том случае, если твердость отверстия допускает калибровку протяжкой после термической обработки; если твердость отверстия не позволяет производить такую калибровку, то применяется центрирование по поверхности впадин зубьев (рис. 13.7, б). При центрировании по поверхности выступов на углах зубьев вала, а также при центрировании по поверхности впадин зубьев в углах впадин отверстия делаются фаски, или скругления (рис. 13.7, г).

Рис. 13.7. Способы центрирования шлицевых соединений: I — прямобочных: а — по боковым сторонам зубьев; б — по окружности выступов зубьев; в — по окружности впадин зубьев; г — фаски и скругления зубьев; II — эвольвентных: д — по боковым сторонам зубьев; е — по окружности зубьев

Эвольвентные шлицевые соединения . По сравнению с прямобочными эвольвентные шлицевые соединения имеют следующие преимущества (рис. 13.7, д, е): более совершенную технологию изготовления шлицевого вала благодаря нарезанию шлицов червячной фрезой; возможность применения шевингования (это способ точной обработки многорезцовым инструментом — шевером), шлифования зуба по методу обкатки (и др.) при обработке шлицевых валов; повышенную прочность; лучшее центрирование сопрягаемых элементов; самоустановление шлицевых втулок на валу под нагрузкой.

Центрирование эвольвентных шлицевых соединения производят, как правило, по боковым сторонам зубьев (рис. 13.7, д). В тех случаях, когда необходима особо высокая точность вращения деталей, посаженных на шлицевой вал, применяют центрирование по наружному диаметру (рис. 13.7, е).

Треугольное шлицевое соединение , используемое для передачи небольших крутящих моментов, центрируют только по боковым поверхностям шлицов.

Перед сборкой шлицевых соединений необходимо тщательно осмотреть собираемые детали. На поверхности шлицов не должно быть забоин, заусенцев, острых краев, и должны быть обязательно сняты фаски на торцах вала и ступицы. Это требуется для того, чтобы не произошло заедания соединения во время сборки. Собираемые поверхности должны быть смазаны.

Подвижные шлицевые соединения обычно имеют скользящую, ходовую или легкоходовую посадки и собираются вручную. Неподвижные соединения имеют глухую, тугую и плотную посадки и собираются напрессовыванием охватывающей детали на вал с помощью специальных приспособлений или же с подогревом охватывающей детали перед напрессовкой до 80–120 °C.

Сборку неподвижных шлицевых соединений запрещается производить ударами молотка, так как при этом может получиться перекос насаживаемой детали и даже задиры на шлицах.

Неподвижные (жесткие) шлицевые соединения после сборки должны подвергаться проверке на биение, а подвижные шлицевые соединения проверяются на качку. Эта проверка выполняется вручную покачиванием насажанной детали относительно вала; при этом не должно ощущаться никакого качания. При сборке ответственных шлицевых соединений дополнительно проверяют прилегание сопрягаемых поверхностей на краску. В подвижных соединениях усилие перемещения деталей относительно друг друга должно быть равномерным по всей длине; местные перекосы и заклинивание шлицов не допускаются.

13.4. Сборка клиновых и штифтовых соединений

Клиновое соединение является разновидностью шпоночного и состоит из стержня, втулки и клина (рис. 13.8). Соединяющей деталью является клин, который вставляют в сквозные прорези стержня и втулки.

Рис. 13.8. Клиновое соединение

Клинья бывают одно-, двух- и бесскосные, называемые чеками. Сечение клина — прямоугольное или прямоугольное с закругленными узкими гранями. Толщина клина — 0,25–0,5 диаметра стержня, высота — 1,1–1,2 диаметра втулки. Уклон клина — от 1/20 до 1/100 — обеспечивает его самоторможение. При больших уклонах требуются устройства (винты, шплинты и т. п.), предохраняющие клин от самопроизвольного выдвижения.

В зависимости от назначения различают силовые и установочные клиновые соединения. Силовые клинья служат для прочного соединения деталей машин и механизмов. Установочные клинья предназначены для установки деталей в нужном положении и регулирования этого положения. В силовых соединениях клин устанавливают на место, забивая его молотком или затягивая с помощью винта.

В зависимости от способа сборки различают напряженные и ненапряженные клиновые соединения. Предварительный натяг в напряженных клиновых соединениях достигается за счет заплечников на стержне или посадкой хвостовика во втулке на конусе. Клин удерживается в основном за счет сил трения.

Штифтовое соединение является разновидностью клинового. Крепежной деталью в нем является штифт, представляющий собой цилиндрический или конический стержень (рис. 13.9). Штифты служат для обеспечения точного взаимного расположения соединяемых между собой деталей, а также для передачи небольших крутящих моментов. В соответствии с этим штифты делят на установочные и крепежные.

Рис. 13.9. Штифты и штифтовые соединения

По форме различают цилиндрические и конические штифты. Конические штифты имеют конусность 1: 50 и могут использоваться многократно.

Цилиндрические штифты удерживаются в отверстии за счет натяга, поэтому при многократном использовании нарушаются плотность их посадки и точность установки. Для повышения надежности соединения применяют разводные и резьбовые штифты.

По конструкции рабочей части штифты выполняют гладкими и насеченными. Насечки на штифту позволяют использовать отверстия, полученные сверлением, без последующего развертывания (как для гладких штифтов), а также допускают многократную постановку их в одно и то же отверстие.

Сборка штифтовых соединений. По имеющемуся отверстию в одной детали после фиксации положения соединяемых деталей засверливают отверстие в другой детали (для конического штифта диаметр сверла равен диаметру штифта). После этого для гладких штифтов оба отверстия совместно развертывают цилиндрической или конической разверткой. В полученное отверстие загоняют штифт.

Нормальный натяг в коническом штифтовом соединении может быть получен, если штифт, вставляемый в отверстие вручную без применения каких-либо инструментов, входит в него на 70–75 % длины. Устанавливают штифт с помощью молотка, используя оправку, или на прессе. Для того чтобы при разборке штифт можно было легко удалить, он должен на 1–2 мм выступать над поверхностью сопрягаемых деталей.

13.5. Контроль качества сборки соединений

Контроль резьбовых соединений . Детали резьбовых соединений должны отвечать таким требованиям, как: прямолинейность оси стержня болта, винта, шпильки; перпендикулярность опорных поверхностей гайки и головки болта к оси резьбы; наличие резьбы полного и неискаженного профиля; отсутствие сорванных витков, забоин, вмятин и трещин на резьбе; наличие фаски на концах резьбовых деталей; отсутствие смятия граней гаек и головок болтов и винтов, а также отверстий и шлицев для ключей и отверток; высота выступающего из гайки конца болта или шпильки, не превышающая трех витков; одинаковый размер под ключ всех гаек, болтов или винтов в групповом резьбовом соединении.

Прямолинейность осей и перпендикулярность поверхностей проверяется угольником.

В технических условиях на сборку ответственных резьбовых соединений указывают предельные значения усилия затяжки гаек и винтов, которые обычно устанавливают в зависимости от диаметра резьбы и материала деталей резьбового соединения.

Затяжку резьбового соединения можно проконтролировать измерением удлинения болта и шпильки индикатором или микрометром. Индикатором измеряют удлинение болта с помощью контрольного штифта, который устанавливают в специальном отверстии болта, а микрометром измеряют длину резьбовой детали до и после затяжки резьбового соединения.

Контроль шлицевых соединений . Шлицевые соединения контролируют комплексными измерительными приборами — калибр-пробками и калибр-кольцами. При контроле комплексными приборами изделие считают годным, если калибр-пробка проходит в отверстие, а диаметр и ширина паза не выходят за установленные пределы. Вал считают годным, если калибр-кольцо свободно проходит по нему, а диаметр и толщина зуба не выходят за установленное нижнее предельное отклонение.

Контроль положения шлицов и пазов относительно центрирующего диаметра определяют следующим образом (рис. 13.10, а). На призмах 2 устанавливают вал 1 с помощью индикатора, выставляя его по боковым поверхностям шлицов в нулевое положение. Затем вал поворачивают на 180° и устанавливают его так, чтобы показания индикатора при его перемещении по двум боковым поверхностям шлицов были одинаковы. Эти показания определяют отклонение положения шлицов относительно оси центрирующего диаметра, которое может быть измерено с помощью прибора 3 (рис. 13.10, б), установленного опорными поверхностями на боковые поверхности шлицов, а измерительным наконечником 4 — по центрирующему диаметру. В процессе измерения деталь поворачивают, по отклонению стрелки индикатора 5 определяют величину отклонения положения шлицов.

Рис. 13.10. Приспособление для контроля положения шлицов:

а — относительно центрирующего диаметра; б — относительно оси центрирующего диаметра; 1 — вал; 2 — призмы; 3 — измерительный прибор; 4 — измерительный наконечник; 5 — индикатор

Но наиболее точно отклонение определяют при установке проверяемого шлицевого вала в центрах делительной головки. Измерения производят по индикатору, предварительно настраиваемому по блоку концевых мер длины.

Контрольные вопросы

1. Назовите крепежные детали резьбовых соединений и охарактеризуйте их.

2. Из каких этапов состоит технологический процесс сборки болтовых соединений?

3. Перечислите материалы для уплотнения резьбовых соединений и требования к ним.

4. Какие существуют способы предотвращения резьбовых соединений от самоотвинчивания?

5. Назовите основные типы шпонок. В каких случаях их применяют?

6. Расскажите о процессе сборки клиновых шпоночных соединений.

7. Опишите преимущества шлицевых соединений перед шпоночными и назовите способы их центрирования.

8. Объясните различия между силовыми и установочными клиньями.

9. Какие бывают штифты? Как выполняется процесс сборки штифтовых соединений?

10. Каким образом контролируют затяжку резьбовых соединений?

Глава 14 Сборка механизмов вращательного движения

14.1. Технология сборки валов и осей

Валы предназначены для передачи вращающего момента и, как правило, поддержания установленных на них деталей. Кроме вращающих моментов валы нагружены обычно поперечными силами и изгибающими моментами.

Оси обеспечивают вращательное движение закрепленных на них деталей, нагружены поперечными силами и изгибающими моментами, а вращающих моментов не передают. Оси бывают вращающимися и неподвижными.

Различают валы прямые и коленчатые, ступенчатые и гладкие, сплошные и пустотелые, цельные и составные, а также гибкие проволочные. Чаще всего валы выполняют ступенчатыми, состоящими из участков различных диаметров, называемых монтажными шейками и служащих для установки на них различных деталей. Крепление деталей на валах во избежание проворота осуществляется с помощью шпонок, шлицов, штифтов, клиньев и др., а для предотвращения осевого перемещения — втулками, запорными кольцами, винтами и др.

Опорные участки осей и валов называются цапфами. Цапфы могут быть цилиндрическими, коническими, шаровыми. Цапфа, расположенная на конце вала, называется шипом , промежуточные цапфы называются шейками . Цапфа, воспринимающая осевые усилия и расположенная перпендикулярно к оси вала, называется пятой . Пяты могут быть плоскими, кольцевыми и гребенчатыми.

Материал валов и осей должен иметь хорошую обрабатываемость, способность подвергаться термической обработке, высокую износостойкость. Этим требованиям отвечают стали 20, 30, 35, 40, 45 (применяются чаще других), Ст3, Ст4, Ст5, а также модифицированные чугуны. Тяжело нагруженные валы в целях обеспечения минимальных диаметров и повышения износостойкости цапф изготовляют из легированных сталей различных марок.

Технические требования к валам: отсутствие износа, забоин и задиров монтажных шеек; наличие заданных размеров и правильной геометрической формы монтажных шеек; перпендикулярность опорных уступов и буртиков оси вала; прямолинейность оси вала и отсутствие его скрученности; отсутствие трещин, изломов; отсутствие износа и смятия рабочих поверхностей шлицов, шпоночных пазов, резьбы.

Наиболее характерные соединения валов — жесткие и быстроразъемные.

Жесткое соединение валов собирают при помощи пресса и приспособления. При сборке охватывающие детали нагревают.

Рассмотрим порядок сборки жесткого соединения валов на примере сборки коленчатого вала пускового двигателя.

Сначала собирают полуоси со щеками на гидравлическом прессе с предварительным подогревом щек до 180 °C. Щеки, собранные с полуосями, нагревают до 180–200 °C. После нагрева переднюю щеку устанавливают на нижнюю плиту 2 (рис. 14.1) приспособления так, чтобы полуось вошла в калиброванное отверстие плиты, а в отверстие щеки под палец кривошипа вошел центр 3. На центр надевают палец кривошипа с роликами и шатуном, устанавливают вторую щеку, верхнюю плиту 1 приспособления и ограничительное кольцо 5 между щеками. При помощи пресса запрессовывают палец в щеки. Качество сборки контролируют в приспособлении. Биение мест посадки роликоподшипников на полуосях, а также торцов щек на крайних точках не должно превышать 0,20 мм.

Рис. 14.1. Приспособление для сборки коленчатого вала пускового двигателя:

1 — верхняя плита; 2 — нижняя плита; 3 — убирающийся центр; 4 — колонки; 5 — ограничительное кольцо

Быстроразъемные соединения валов получают при помощи шлицевых муфт, гладких цилиндрических муфт со штифтами, конусных поверхностей соединяемых валов, разъемных муфт, фланцев и т. п.

Сборку составного вала с муфтами начинают с установки и закрепления частей вала на призмах так, чтобы оси их лежали в одной плоскости. Отверстия под штифты в валах сверлят по отверстиям в муфте после ее окончательной постановки. Цилиндрические штифты запрессовывают ручным прессом или молотком.

Сборку составных валов при помощи фланцев (рис. 14.2) начинают с подбора полумуфт 1 и 4 (фланцев) к шейкам вала. Затем устанавливают шпонки 3, напрессовывают полумуфты. Посадка полумуфты глухая, поэтому при больших диаметрах, чтобы облегчить напрессовку, полумуфты предварительно нагревают. Далее устанавливают центрирующее кольцо 5, обе части вала тщательно контролируют в центрах на перпендикулярность торцов полумуфт осям. Одновременно проверяют на биение выступающую часть центрирующей поверхности кольца 5. После контроля обе половинки вала помещают на призмы и, сдвигая до соприкосновения полумуфт, фиксируют их в таком положении тремя болтами 2. Затем предварительно собранный вал устанавливают в центрах и с помощью индикатора проверяют биение всех его шеек. Если биение допустимое, монтируют остальные болты. Чтобы отверстия под болты лучше совпадали, их совместно обрабатывают разверткой.

Рис. 14.2. Составной вал с жестким соединением

После напрессовки на валы половинок (фланцев) муфты и постановки центрирующего кольца части вала проверяют на приборе на перпендикулярность торцов фланцев к осям валов и на биение выступающей части центрирующей поверхности кольца. Для проверки соосности концов валов двух разных сборочных единиц (агрегатов), например А и Б (рис. 14.3), применяют специальные поворотные приспособления, представляющие собой съемные кронштейны 7 и 4, закрепляемые на концах валов. Между измерительными поверхностями в одном из положений кронштейна винтами 3 и 2 устанавливают (по щупу) зазоры тип (рис. 14.3, а).

Рис. 14.3. Схема проверки соосности валов с помощью специального поворотного приспособления:

а — установка зазоров m и n; б — определение зазоров m и n при повороте валов на 180°; 1,4 — съемные кронштейны; 2, 3 — винты; А, Б — валы

Если оси расположены правильно, то зазоры тип будут одинаковыми в любом положении кронштейнов при повороте валов А и Б. Если при повороте валов на 180° зазор m увеличится или уменьшится, следовательно, вал Б перекошен. Если зазор m остался таким же, а зазор n изменился, то это означает, что оси валов А и Б параллельны, но не совмещены.

14.2. Сборка узлов с подшипниками скольжения

Сборка узлов с подшипниками скольжения является одной из самых ответственных операций сборки машины, от правильности выполнения которой зависят качество и долговечность ее работы.

Как известно, подшипники скольжения бывают цельными и разъемными. Цельные подшипники представляют собой втулку, изготовленную из антифрикционного металла или же из обычного металла с залитым внутри слоем антифрикционного сплава. Разъемные подшипники состоят из двух частей (вкладышей) с разъемом по диаметральной плоскости.

Сборка неразъемных подшипников скольжения заключается в установке втулки в корпус, стопорении ее от проворачивания и подгонке отверстия по валу. Перед сборкой сопрягаемые поверхности втулки, корпуса и вала очищают, удаляют риски и задиры. Перед запрессовкой втулки ее смазывают маслом. Втулки запрессовывают вручную при помощи молотка и накладки, под прессом или при помощи приспособления.

Втулки с отверстиями для подачи смазки к валу устанавливают так, чтобы масляные отверстия и отверстия под стопорные болты во втулках совпадали с соответствующими отверстиями в корпусе.

При запрессовке в корпусные детали машин нескольких втулок (например, при запрессовке втулок распределительного вала в блок двигателя) применяют специальное приспособление (рис. 14.4). После запрессовки втулку закрепляют, чтобы она не проворачивалась. При стопорении втулки штифтом его устанавливают в отверстие с натягом и с торца расклепывают, а затем зачищают заподлицо с основным металлом.

Рис. 14.4. Приспособление для запрессовки втулок распределительного вала:

1 — штанга; 2 — кольцо; 3 — гайка; 4 — упорный стакан; 5 — втулка; 6 — центрирующая втулка

При запрессовке цельных тонкостенных втулок их внутренний диаметр уменьшается. Поэтому такие втулки дополнительно обрабатывают (развертывают, растачивают или протягивают) под требуемый размер. После обработки втулки по внутреннему диаметру она должна иметь правильную цилиндрическую форму, быть без вмятин, выпуклостей и забоин.

Неправильно установленную втулку необходимо выпрессовать и на ее место запрессовать новую.

Соосность подшипников необходимо проверять контрольной проходной скалкой, диаметр которой меньше минимального диаметра втулки на величину допустимой несоосности.

Разъемные подшипники бывают толстостенными и тонкостенными. Вкладыши подшипников обычно изготовляют из стали и заливают антифрикционным сплавом: баббитом, свинцовистой бронзой, алюминиевым сплавом и др.

На комбайнах и сельскохозяйственных машинах применяют разъемные подшипники, изготовленные из древесины твердых пород дерева. Деревянные подшипники проваривают в масле. Для этого изготовленные подшипники укладывают в корзину из металлической сетки, которую опускают в бак с вареным маслом (олифой). Проваривают при температуре 60–70 °C в течение 2–3 ч.

У вкладышей толстостенных подшипников толщина антифрикционного слоя составляет 0,7–3 мм, а у вкладышей тонкостенных подшипников — 0,3–1,3 мм.

Перед установкой вкладышей в корпус проверяют качество заливки вкладышей и правильность прилегания их к корпусу. Прилегание вкладыша к корпусу по наружному диаметру определяют по краске и щупу. Щуп 0,05 мм не должен проходить в местах соприкосновения вкладыша с корпусом. При проверке на краску пятно отпечатка краски должно занимать 70–80 % поверхности подшипника. Перед постановкой вкладышей (особенно тонкостенных подшипников) проверяют соосность постелей (гнезд) при многоопорном вале при помощи индикаторной скалки. Вкладыши подшипников устанавливают в корпусе и крышке с небольшим натягом или по скользящей посадке. В постель вкладыш устанавливают легкими ударами деревянного молотка, наносимыми через деревянную или алюминиевую планку, установленную на обе стыковые плоскости вкладыша. Вкладыши подшипников коленчатого вала автомобильных двигателей устанавливают в гнезда вручную. Соосность подшипников можно обеспечить совместной расточкой всех отверстий.

Установочные штифты для предотвращения смещения вкладышей запрессовывают в гнездо с натягом 0,04–0,07 мм. Вкладыш должен садиться отверстием (усом) на штифт (в выемку) с зазором.

Окончательной операцией сборки подшипников скольжения является укладка вала в подшипники. Вкладыши должны хорошо прилегать к шейке вала. В подшипниках с тонкостенными вкладышами этого достигают точностью изготовления вкладышей. Толщину стенок выдерживают с большой точностью. Особенностью при сборке тонкостенных вкладышей является также создание натяга при посадке их в гнезда. Натяг обеспечивает полное прилегание вкладышей к гнезду и необходимую прочность сопряжения и не вызывает остаточных деформаций. Натяг в сопряжении вкладыша с гнездом после затяжки болтов корпуса создается благодаря выступанию края вкладыша над плоскостью стыка корпуса подшипника. Величину выступания вкладыша выбирают из технических требований на сборку.

При сборке подшипников попадание даже мельчайших посторонних частиц между вкладышами и гнездом вызывает искажение формы подшипника и ведет к быстрому выходу его из строя.

При сборке подшипников многоопорного вала необходимо обеспечить их соосность. Например, для тракторных двигателей смещение осей смежных опор не должно превышать 0,02 мм, а всех опор — 0,06 мм. Несоосность опор коленчатого вала двигателя вызывает снижение усталостной прочности щек, что нередко приводит к разрушению вала.

Соосность подшипников проверяют калибром, скалкой и другими приборами.

У подшипников с толстостенными вкладышами хорошее прилегание вкладыша к шейке вала достигается расточкой вкладыша. При хорошей подгонке вал равномерно должен прилегать не менее чем на 75–85 % к поверхности подшипника и должен соприкасаться с нижним вкладышем по дуге окружности, равной 60–80°. Касание должно характеризоваться величиной 15–25 пятен на 1 см2.

14.3. Сборка узлов с подшипниками качения

Подшипники качения делятся:

● по форме тел качения — на шариковые и роликовые с цилиндрическими (короткими и длинными), витыми, игольчатыми, бочкообразными и коническими роликами;

● по числу рядов тел качения — на одно-, двух- и четырехрядные;

● по способу компенсации перекосов вала — на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся;

● по способности воспринимать нагрузку преимущественно того или иного управления — на радиальные, радиально-упорные и упорные;

● по габаритам при одинаковом внутреннем диаметре — на серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю и тяжелую;

● по ширине подшипника — на узкие, нормальные, широкие и особо широкие.

Подшипники качения сопрягаются по двум посадкам — внутреннего кольца с валом и наружного кольца с корпусом. При напрессовке внутреннего кольца на вал и запрессовке наружного кольца подшипника в корпус уменьшается радиальный зазор в подшипнике. Поэтому при постановке подшипника важно соблюсти величину натяга. Чрезмерный натяг может привести к защемлению шариков или роликов.

Для равномерного износа беговой дорожки наружного кольца его устанавливают в корпус с посадкой, дающей возможность кольцу проворачиваться в корпусе в процессе работы.

При установке подшипников качения необходимо соблюдать следующие основные правила.

Посадочные поверхности подшипников качения не должны иметь задиров и следов коррозии. Рабочие поверхности внутренних и наружных колец подшипников (беговые дорожки) должны быть чистыми, гладкими, без трещин, вмятин, волнистости, шелушения и задиров. Не допускается установка подшипников с цветами побежалости на беговых дорожках.

Допускается удаление следов коррозии с монтажных поверхностей подшипников зачисткой наждачным полотном с последующей притиркой участков пастой.

Не допускается очистка беговых дорожек, шариков и роликов от коррозии наждачным полотном. Коррозионные пятна можно удалять с беговых дорожек, шариков и роликов порошком окиси хрома, разведенным в чистом минеральном масле. Для этого места, подвергшиеся коррозии, натирают сукном или войлоком, смазанным указанной смесью, до полного удаления ржавчины, после этого подшипник тщательно промывают.

При установке шарико- и роликоподшипников необходимо:

● тщательно промыть подшипник в керосине или дизельном топливе, высушить и смазать тонким слоем масла;

● перед установкой подшипников посадочные поверхности сопрягаемых деталей тщательно промыть, насухо протереть и смазать тонким слоем масла. Не допускаются на посадочных поверхностях и заплечиках вала и корпуса заусенцы, забоины и коррозионные налеты. Если подшипник фиксируется гайкой (рис. 14.5), необходимо предварительно навернуть ее 1–2 раза на резьбу для удаления слоя металла, который снимается гайкой и может попасть в подшипник;

● перед напрессовкой на вал подшипники, имеющие посадку с натягом, нагревать в водомасляной ванне в течение 15–20 мин до температуры 90–100 °C;

● при напрессовке подшипника на вал усилие прикладывать к его внутреннему кольцу, а при запрессовке в гнездо — к наружному. При напрессовке и запрессовке подшипников следует пользоваться прессом, винтовым приспособлением или наставкой (монтажным стаканом). Не допускается напрессовка и запрессовка шарико- и роликоподшипников ударами молотка по подшипнику, напрессовка и запрессовка подшипников с перекосом;

● напрессовывать подшипник до упора в стопорное кольцо или заплечики вала и запрессовывать до упора во внутренний торец гнезда;

● непосредственно после установки подшипника смазать его маслом, применяемым для смазки подшипника в процессе эксплуатации. Не допускается трение вращающегося кольца подшипника о неподвижную маслоотражательную шайбу.

Рис. 14.5. Схемы монтажа подшипников качения:

а — при помощи подкладного кольца; б и в — при помощи монтажной трубы; г — при помощи специальной оправки; д — при помощи гайки.

Собранный подшипник должен работать без повышенного шума, стуков и нагрева колец. Подшипник, напрессованный на вал или запрессованный в гнездо, должен вращаться без заедания.

Посадочные места под подшипники после восстановления должны иметь нормальные размеры, а овальность и конусообразность их не должны превышать допустимых величин. В случае ослабления посадки не допускается кернение посадочных мест под подшипник.

14.4. Уплотняющие устройства подшипниковых узлов

Уплотняющие устройства служат для защиты подшипника от пыли, грязи, металлической стружки, опилок, влаги и пр., а также от утечки из него смазки. В случае применения пластичного смазочного материала уплотнение защищает подшипниковый узел от попадания в него масла из корпуса.

Основные типы уплотняющих устройств.

1. Войлочные и фетровые кольца (рис. 14.6, а) прямоугольного сечения. Внутренний диаметр кольца равен диаметру вала, наружный— диаметру канавки, ширина кольца для валов диаметром 10–35 мм — 6 мм, 40–70 мм — 9 мм, 75–110 мм — 12 мм. Кольцо, деформируясь в канавке крышки или корпуса, прижимается к валу и уплотняет узел.

Применяются преимущественно при пластичном смазочном материале и, реже, при жидком, допуская окружную скорость до 7–8 м/с при полированной и до 4 м/с при шлифованной поверхности вала, надежны против пыли и грязи, но менее надежны против вытекания масла. Шероховатость поверхности вала под уплотнением должна быть Ra = 0,8–0,4 мкм.

Имеют место конструкции с несколькими кольцами (рис. 14.6, б) и с подтяжкой кольца гайками (рис. 14.6, в), дополнительными крышками, пружинами. Монтаж колец ведут с помощью конусных оправок, предварительно пропитав кольцо горячим минеральным маслом.

Рис. 14.6. Уплотняющие устройства подшипниковых узлов

2. Манжетные уплотнения. Имеют различные конструкции с употняющим элементом из кожи, резины или синтетических материалов, закрепленным в металлическом корпусе (рис. 14.6, г), или армированные металлическим каркасом (рис. 14.6, д). В зависимости от предпочтительности защиты от пыли или от утечки смазочного материала манжету устанавливают уплотняющей кромкой к подшипнику или наоборот.

Допускаемая окружная скорость зависит от материала манжеты и составляет обычно 10 м/с, хотя может достигать 20 м/с. Допускаемое избыточное давление — 0,05 МПа. Шероховатость поверхности вала под уплотнением Ra — 0,40–0,20 мкм, желательно полирование. Предельное радиальное биение при частоте вращения вала до 500 об/мин — 0,20 мм, 500– 1500 об/мин — 0,15 мм, 1500–4000 об/мин — 0,08 мм.

При монтаже манжеты на валу следует использовать манжетную втулку, если на валу отсутствует заходная фаска или если манжета при установке проходит через шлицы, резьбу, пазы и т. д. (рис. 14.7, а). Запрессовывать манжеты в посадочное отверстие следует с помощью специальной оправки (рис. 14.7, б).

Рис. 14.7. Установка манжет

3. Лабиринтные уплотнения (рис. 14.6, в). Имеют вращающуюся вместе с валом втулку с выступами, заходящими во впадины неподвижной крышки или корпуса. Образующийся зазор (в радиальном направлении — 0,2–0,5 мм, в осевом–1,0–2,5 мм) сложной формы за счет затекающего в него и удерживающегося там смазочного материала уплотняет узел. Применяются при всех видах смазки и любых окружных скоростях. Отсутствуют потери на трение, износ деталей уплотнения.

4. Кольцевые проточки (три или четыре) в крышке (рис. 14.6, ж) радиусом 1,5–2,5 мм в зависимости от диаметра вала.

5. Смазочный материал. Попадая в канавки, он удерживается в них и уплотняет узел.

6. Защитные шайбы, точеные или штампованные. При пластичном смазочном материале чаще ставятся между подшипником и корпусом (рис. 14.6, з), а при жидком — между подшипником и валом (рис. 14.6, и, к). Для лучшего уплотнения на точеной шайбе могут выполняться треугольные проточки. Служат для удержания масла защиты от загрязнения, а также для предохранения от попадания в подшипник излишнего смазочного материала.

7. Маслоотбойные кольца и канавки. Применяются при жидком смазочном материале и высоких окружных скоростях (более 6 м/с). На валу ставится разрезное или цельное кольцо (рис. 14.6, л, м), выполняется выступ заодно с валом (или протачиваются канавки) (рис. 14.6, н, о). Центробежная сила отбрасывает масло с выступающих гребней вала в кольцевую канавку крышки, откуда оно через отверстия стекает в корпус. Применение колец или выступа на валу требует разъемной конструкции крышки.

8. Подшипники, изготовленные заодно с одной или двумя защитными шайбами, предохраняющими подшипник от загрязнения и удерживающими смазочный материал (в случае нежелательности установки уплотнительных устройств вследствие ограничения габаритов или неудобств обслуживания). Подшипник с двусторонним уплотнением заполняется на заводе-изготовителе пластичным смазочным материалом.

14.5. Контроль качества сборки подшипников скольжения и качения

Основной критерий работоспособности подшипника скольжения — правильная установка подшипниковых опор, обеспечивающая их соосность. С этой целью во время предварительной установки подшипниковых опор применяют макетный вал. Соосность установки подшипниковых опор можно проверить несколькими способами: эталонным валом; линейкой и щупом; струной и штихмасом; микрометрическим нутромером; оптическим методом.

Эталонный вал рассчитывают таким образом, чтобы его диаметр имел отклонения от номинального размера, соответствующие допускаемым отклонениям от соосности. Он должен проходить во все втулки и легко вращаться в подшипниках.

В тех случаях, когда требуется повысить точность установки опор, применяют струну, которую подключают к электрической схеме низкого напряжения (рис. 14.8, в). В момент касания измерительным инструментом струны и расточки в корпусе подшипника происходит замыкание электрической цепи, загорается сигнальная лампочка.

Рис. 14.8. Схемы проверки подшипников:

а — линейкой; б — струной; в — струной, включенной в электрическую цепь; 1 — стойка; 2 — ролик; r — радиус вкладышей; Н — расстояние между струной и основанием опоры; h — расстояние от нониуса до опоры

Наибольшую точность соосности подшипниковых опор дают оптические методы контроля с применением специальных приборов — телескопа и коллиматора (рис. 14.9) или автоколлиматора и зеркала. Для особо точного центрирования подшипниковых опор применяют автоколлиматор с лазерным устройством, который обеспечивает точность до 0,8 мкм на 1 м длины при линейных измерениях и до 2 минут — при угловых.

Рис. 14.9. Схемы контроля взаимного расположения подшипниковых опор с помощью коллиматора и телескопа:

1 — коллиматор; 2 — телескоп

Для контроля точности сборки отдельно стоящих подшипниковых опор применяют динамометры, которые измеряют нагрузки под каждой из них. Динамометры устанавливают в лапах подшипниковых опор и по их показаниям регулируют положение осей.

Этот метод применяют при контроле соосности крупногабаритных подшипников.

После контроля соосности опор подшипников скольжения приступают к сборке и пригонке вкладышей подшипников к шейкам валов, предварительно притертым и покрытым тонким слоем краски.

В подшипниках качения различают радиальные и осевые зазоры. После установки колец на вал и в корпус радиальные зазоры проверяют на отсутствие качки. При этом подшипник при проворачивании вручную должен вращаться легко и плавно. Осевые зазоры регулируют за счет смещения одного кольца относительно другого, проворачивая кольцо с телами качения для правильной их самоустановки. Напрессованные на вал кольца упорных подшипников проверяют на осевое биение с помощью индикатора.

После установки подшипников качения проверяют плотность прилегания колец к заплечникам вала с помощью щупа, который вводят в зазор между заплечником вала и подшипниковым кольцом. Для демонтажа подшипниковых узлов применяют специальные приспособления — съемники.

Контрольные вопросы

1. В чем заключаются различия между валами и осями?

2. Назовите технические требования к валам.

3. Расскажите о сборке коленчатого вала пускового двигателя.

4. Как осуществляют сборку составного вала при помощи фланцев?

5. Опишите проверку соосности концов валов двух разных сборочных единиц.

6. Как выполняют сборку неразъемных подшипников скольжения?

7. Что необходимо сделать при установке подшипников качения?

8. Перечислите основные типы уплотняющих устройств подшипников.

9. Как контролируют качество сборки подшипников с помощью струны, включенной в электрическую цепь?

10. Как и чем регулируют радиальные осевые зазоры подшипников качения?

Глава 15 Сборка механизмов передачи движения

15.1. Общие сведения о зубчатых передачах

Зубчатые передачи — это передаточные механизмы, звеньями которых являются зубчатые колеса, служащие для передачи движения и с изменением угловой скорости, момента по величине и направлению путем непосредственного контакта. Такие передачи получили широкое применение благодаря таким преимуществам перед другими видами передач, как:

● высокий КПД (до 0,99) и возможность передачи мощностей от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 150 м/с;

● надежность и долговечность работы в различных условиях эксплуатации.

В зависимости от взаимного расположения геометрических осей ведущего и ведомого валов в пространстве зубчатые передачи классифицируют следующим образом:

● цилиндрические с параллельными осями валов (рис. 15.1, а, б);

● конические с пересекающимися осями (рис. 15.1, в);

● винтовые и червячные с перекрещивающимися осями (рис. 15.1, г).

По форме профиля зуба различают зацепления эвольвентное, циклоидальное и круговое — зацепление Новикова. Наибольшее распространение получили передачи с эвольвентным зацеплением.

В зависимости от расположения зубьев на ободе колеса передачи бывают с прямыми (см. рис. 15.1, а, в), косыми, шевронными (см. рис. 15.1, б) и винтовыми (см. рис. 15.1, г, д) зубьями.

Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное применяют реечные передачи: зубчатое колесо — рейка (рис. 15.1, ж).

Рис. 15.1. Зубчатые передачи:

а — цилиндрическая с прямыми зубьями; б — цилиндрическая с шевронными зубьями; в — коническая с прямыми зубьями; г — цилиндрическая с винтовыми зубьями; д — коническая с винтовыми зубьями; е — червячная; ж — реечная

По окружной скорости различают передачи тихоходные (до 3 м/с), среднескоростные (3–5 м/с) и быстроходные (свыше 15 м/с).

15.2. Сборка цилиндрических зубчатых передач

Технология сборки зубчатых передач предусматривает выполнение таких основных работ, как:

● сборка зубчатых колес (если они по конструкции не цельные);

● установка зубчатого колеса на валу;

● установка валов с зубчатыми колесами в корпусе;

● регулирование зацепления зубчатых колес.

Основные требования, предъявляемые к зубчатым передачам: плавность, бесшумность и износостойкость в работе. Чтобы эти требования выполнялись, оси валов, на которых установлены зубчатые колеса, должны быть параллельны, а межцентровое расстояние А (рис. 15.2, а) строго определенным; между зубьями сцепляющихся колес должны быть зазоры; зубья ведущего колеса должны передавать силы зубьям ведомого, соприкасаясь по определенной площадке, называемой пятном контакта.

Рис. 15.2. Передачи цилиндрическими зубчатыми колесами (а); сборка зубчатого колеса с валом (б)

Применяют цельные и составные зубчатые колеса. Цельные выполняют из одной отливки, поковки или одного куска металла, пластмассы. Чтобы сэкономить легированную сталь, в тяжело нагруженных быстроходных передачах при больших диаметрах зубчатых колес колеса делают составными. В таких случаях из более ценного высококачественного материала изготовляют только зубчатый венец, а мало нагруженный диск со ступицей — из менее дорогой стали или чугуна. Сборку таких колес начинают с напрессовки венца на диске ступицы. Чтобы облегчить процесс напрессовки и избежать перекосов, зубчатый венец в ряде случаев подвергают нагреву в масляной ванне или осуществляют нагрев токами высокой частоты до 120–150 °C. После напрессовки в местах сочленения венца со ступицей сверлят отверстия под стопоры, нарезают в них резьбу и завинчивают стопоры.

Часто вместо стопоров венец крепят заклепками. В этом случае, напрессовав венец, сверлят сквозные отверстия, устанавливают в них заклепки и расклепывают головки.

Составные зубчатые колеса повышенной точности в ряде случаев собирают в механическом цехе. При этом иногда на диск ступицы устанавливают предварительно обработанный венец, а затем уже в сборе нарезают зубья и окончательно обрабатывают узел.

Собранные быстроходные передачи с зубчатыми колесами диаметром свыше 500 мм обычно статически балансируют.

В конструкциях машин широко используют также крепление зубчатых колес на фланцах валов болтами (рис. 15.2, б). Зубчатое колесо 1 предварительно крепят на фланце 3 вала тремя временными болтами меньшего диаметра. Затем узел устанавливают на призмы и окончательно крепят зубчатое колесо временными болтами, чтобы радиальное биение по индикатору не превышало допустимого. Если в таком положении оставшиеся отверстия фланца вала 4 и зубчатого колеса не совпадают, их совместно развертывают и затем вставляют в них нормальные болты 2. Когда эти болты закреплены, временные болты снимают.

Освободившиеся отверстия также развертывают и в них устанавливают остальные нормальные болты. Окончательно затягивают болты обычно динамометрическим ключом.

Собранный узел проверяют на биение в центрах. Между зубьями помещают цилиндрический калибр, на который устанавливают ножку индикатора. Повертывая вал и перекладывая калибр через два-три зуба, записывают показания индикатора и находят наименьшее и наибольшее значения. Разница между ними и характеризует радиальное биение.

Для передач средней точности допускается радиальное биение 0,02– 0,05 мм на 100 мм диаметра колеса. Торцовое биение, контролируемое индикатором, не превышает 0,08 мм на 100 мм диаметра колеса. Чтобы цилиндрические зубчатые колеса правильно зацеплялись, расстояние между осями их валов должно равняться полусумме диаметров начальных окружностей зацепляющихся зубчатых колес допуском примерно ±0,16 мм (для колес средней точности и межцентровом расстоянии 300–500 мм). Требуемое межцентровое расстояние необходимо выдержать в корпусе, в подшипниках которого монтируют передачу. Расстояние между осями подшипников контролируют калибрами, устанавливаемыми в корпусе. Расстояние определяют либо между калибрами, либо по их наружной поверхности. В первом случае пользуются микрометрическим штихмасом и к полученному размеру прибавляют полусумму диаметров калибров. Во втором случае применяют штангенциркуль и из полученного размера вычитают полусумму диаметров калибров.

Измерив одним из указанных выше инструментов размеры на обеих сторонах, можно также определить непараллельность осей отверстий подшипников. Смещая последние, добиваются требуемого межцентрового расстояния и параллельности. Следующим процессом является укладка валов в подшипники.

Очень важными приемами сборки являются элементы проверки зазоров в зацеплении зубьев. Зазор Сn в зацеплении колес контролируют щупом или индикатором (рис. 15.3).

Рис. 15.3. Схема проверки бокового зазора в зацеплении: а — проверка зазора с помощью индикатора; б — правильное распределение пятен краски на боковой поверхности зубьев; в — при переносе осей валов пятна краски оказались сбоку зубьев

Для этого на валу одного из зубчатых колес крепят поводок 1, конец которого упирается в ножку индикатора 2, установленного на корпусе узла. Другое зубчатое колесо удерживают от вращения. Затем поводок 1 вместе с валом и колесом слегка поворачивают то в одну, то в другую стороны. Очевидно, это можно сделать лишь на величину зазора Сn в зубьях. Указанный зазор вычисляют по показанию шкалы С индикатора, приведенному к радиусу R начальной окружности колеса: