Слесарное дело

Наименьший боковой зазор Сn указывают в технических условиях на сборку узла. Для передач средней точности при межцентровом расстоянии 320–500 мм этот зазор должен быть не менее 0,26 мм. При сборке зубчатых передач с колесами модуля свыше 6 мм эти зазоры нередко должны быть выдержаны в пределах 0,4–0,5 мм. В этом случае величину зазора можно найти, прокатывая между зубьями три-четыре отрезка свинцовой проволоки, устанавливаемые по длине зуба. По толщине сплющенных проволочек, измеряемой микрометром, судят о зазоре в зацеплении.

Качество зацепления зубчатых колес проверяют на краску. Зубья меньшего колеса покрывают тонким слоем лазури и прокручивают передачу на один оборот. Тогда на боковых поверхностях зубьев парного колеса появятся отпечатки краски, которые сравнивают с требуемыми отпечатками, приведенными в технических условиях на сборку. Обычно для передач средней точности пятна краски должны покрыть на парном колесе среднюю часть боковой поверхности зубьев по высоте не менее 50–60 %, а по длине зубьев — не менее 70–90 % (рис. 15.3, б). При наличии перекоса осей валов пятна краски на поверхности зубьев окажутся сбоку (рис. 15.3, в).

15.3. Сборка конических зубчатых передач

Конические зубчатые колеса применяются для передачи вращения и мощности между двумя пересекающимися валами. В подавляющем большинстве случаев в машиностроении применяются передачи, у которых валы пересекаются между собой под углом 90°. Конические зубчатые колеса выполняются с прямыми и криволинейными зубьями.

Особенность колес с криволинейными зубьями заключается в том, что зацепление у этих зубьев происходит постепенно по их поверхности, в результате чего уменьшаются шум колес и вибрации. Недостаток таких колес заключается в сложности их изготовления.

Все, сказанное выше о цилиндрических зубчатых колесах в части технических требований к ним, методов сборки составных колес и установки их на валу, следует полностью отнести и к коническим зубчатым колесам.

Особенность сборки передач с коническими зубчатыми колесами состоит в установке валов с колесами в корпусе и регулировании зацепления.

Для обеспечения правильной сборки конической передачи необходимо выполнение следующих условий:

● зубчатые колеса должны иметь правильный профиль и точную толщину зуба; оси отверстий или шеек зубчатых колес должны проходить через центр начальной окружности и не иметь перекоса;

● оси гнезд в корпусе должны лежать в одной плоскости, пересекаться в определенной точке под требуемым углом;

● прочие детали передач (подшипники, стаканы) не должны иметь ни смещения, ни перекоса осей.

Чтобы зацепление в передаче коническими зубчатыми колесами было правильным, необходимо установить оба колеса в такое положение, при котором образующие I–I и II–II начальных конусов совместятся (рис. 15.4, а), а точка ОI совпадает с точкой О. Этого можно достичь, если угол зубчатых колес равен углу между осями подшипников в корпусе.

Рис. 15.4. Схемы:

а — передачи с коническими зубчатыми колесами: D — наружный диаметр колеса; Н — высота большого колеса; h — высота малого колеса; К и к — расстояния от базовых торцов до вершины начальных конусов колес; φ — угол начального конуса; б — проверки взаимного расположения отверстий для валов; в — проверки перпендикулярности осей валов.

Размеры К и k от базовых торцов колес, которыми они прилегают к корпусу, до вершин их образующих корпусов также должны быть строго определенными. Если не выдержать эти размеры, точки ОI и О при сборке не совпадут.

Проверка взаимного расположения отверстий для валов конических зубчатых колес производится с помощью специальных приспособлений, состоящих из двух калибров 1 и 2 (рис. 15.4, б). При правильном расположении отверстий для валов хвостовик калибра 1 войдет в гнездо калибра 2.

При контроле другим приспособлением признаком перпендикулярности осей будет плотное прилегание лапки калибра 1 (рис. 15.4, б) в точках А и Б к поверхности калибра 2.

Приемы установки и закрепления конических зубчатых колес на валах те же, что и в цилиндрических передачах.

Конические колеса, как и цилиндрические, работают нормально, если имеется боковой зазор Сn между сцепляющимися зубьями. Зазор указывают на чертеже или в карте сборки. Он зависит от размеров колес и точности передачи. Гарантированные (выдерживаемые при сборке) боковые зазоры в зацеплении конических колес передач средней точности примерно 0,08–0,20 мм.

Если доступ к передаче свободен, зазор проверяют щупом, вводя его между зубьями с наружной или внутренней стороны.

В передачах с колесами модуля свыше 10 мм боковой зазор также контролируют свинцовыми пластинками. Сжимаясь между зубьями, пластинки расплющиваются. Измерив микрометром толщину каждой пластинки и вычислив среднее арифметическое трех измерений, получают значения бокового зазора. В точных передачах зазор контролируют индикатором. Его устанавливают на стойке около одного из колес так, чтобы ножка индикатора упиралась в боковую поверхность зуба. Покачивая это колесо в обе стороны (второе колесо закреплено), по отклонению стрелки индикатора находят величину зазора. Боковой зазор в конических передачах можно при сборке изменять. Если, например, колесо сдвигать вдоль оси I–I (рис. 15.4, а) в направлении вершины начального конуса, зазоры в зацеплении уменьшатся, так как каждый зуб одного колеса входит между двумя зубьями другого как клин; наоборот, при раздвижении колеса боковые зазоры увеличатся. В этом и заключается принцип регулирования зацепления конических зубчатых колес.

В ряде случаев регулирование зацепления зубчатых колес осуществляют с помощью прокладок. Под упорные плоскости В и Г промежуточных втулок (рис. 15.4, а), в которые упираются зубчатые колеса, подкладывают набор стальных или латунных прокладок. Такие прокладки подаются на сборку толщиной 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,5; 0,8; 1,0; 1,5 мм. Требуемые прокладки из этого набора сборщик устанавливает в узел.

Для удобства регулирования зацепления прокладки делают обычно в виде полуколец.

В некоторых конструкциях конических передач зацепление регулируют не прокладками, а специальными винтами.

Установив требуемый зазор в зацеплении колес, проверяют его на краску. Для этого на два зуба каждого колеса наносят тонкий слой краски. Положение закрашиваемых зубьев выбирают так, чтобы между ними было как можно большее число чистых зубьев. После этого колеса проворачивают в направлении их рабочего движения и по отпечаткам краски (пятну контакта) судят о зацеплении. Пятно должно располагаться на боковой поверхности зуба, не доходя до его краев, ближе к тонкому концу по длине и высоте, примерно равной 60–70 % соответствующих размеров зуба. Для сравнения правильное пятно контакта приводят в сборочном чертеже узла или в технологической карте.

От правильности зацепления цилиндрических и конических зубчатых колес, характеризуемой прежде всего величиной зазора и формой пятна контакта, зависит бесшумность работы передачи. Поэтому на многих заводах собранные точные зубчатые передачи обкатывают на специальных стендах с приводом от электродвигателя и тормозом для создания нагрузок.

О качестве сборки судят и по температуре масла в корпусах передач. Если масло не перегревается, значит, трение в сопряжениях нормальное, они собраны правильно, и износ деталей не превышает допустимого. Кроме того быстроходные зубчатые передачи контролируют на шумность посредством особых звукорегистрирующих приборов — шумомеров. По интенсивности шума, возникающего вследствие ударов зубьев друг о друга и вибраций деталей передачи, судят о качестве ее сборки.

15.4. Сборка червячных передач

Червячные передачи применяются в тех случаях, когда необходимо передать вращение между двумя валами, перекрещивающимися под углом 90°, и требуется получить большое передаточное число.

Основными деталями червячной передачи являются червяк 1 (рис. 15.5, а), червячное колесо 2 и вал 3. Червячное колесо имеет вогнутые зубья, которые сцепляются с винтовыми зубьями или витками червяка. В обычной червячной передаче червяк имеет цилиндрическую форму. В тяжело нагруженных передачах червяку придается вогнутая форма. Такая червячная передача называется глобоидной.

Рис. 15.5. Червячные передачи:

а — общий вид червячной пары; б — схема передачи

Червячные колеса изготовляют цельными и составными. Венцы составных червячных колес отливают из чугуна (для тихоходных передач) и фосфористой бронзы (для быстроходных передач). Червяк-винт имеет специальную, обычно трапецеидальную резьбу. При небольших диаметрах червяка его резьбу нарезают на валу, а при больших диаметрах — на втулке, которую насаживают на вал. Червяки закрепляют на ведущем валу, а червячные колеса — на ведомом.

Червячные передачи в современном машиностроении имеют широкое распространение. Наибольшее применение червячные передачи нашли в металлорежущих станках, автомобилях, тракторах и т. д. Большое достоинство червячных передач заключается также в плавности и бесшумности их работы.

Недостатком червячных передач является низкий коэффициент полезного действия.

Сборка червячных передач начинается со сборки червячного колеса. Венец напрессовывают на ступицу под прессом в холодном или предварительно нагретом (до 120–150 °C) состоянии. Затем засверливают отверстия, нарезают резьбу под стопоры и ввертывают стопоры с последующим их раскерниванием. После этого червячное зубчатое колесо проверяют на биение. Установка червячных зубчатых колес на валах и проверка их производятся так же, как и при сборке обычных цилиндрических зубчатых колес.

Существенным при сборке червячных передач является обеспечение правильного зацепления червяка с зубьями колеса. Для этого необходимо, чтобы угол скрещивания осей червяка и зубчатого колеса и межцентровое расстояние А (рис. 15.5, б) соответствовали чертежу, средняя плоскость совпадала с осью червяка, а боковой зазор в зацеплении соответствовал техническим требованиям. Перед установкой червяка и колеса часто необходимо проверить положение осей отверстий в корпусе.

Если червяк и вал колеса монтируют в подшипниках скольжения, вначале устанавливают вкладыши или втулки этих подшипников, а затем проверяют положение осей.

Одно из приспособлений для контроля угла скрещивания осей червяка и червячного колеса состоит из контрольного валика 1 (рис. 15.6, а), устанавливаемого вместо вала червяка, контрольного валика 4, помещаемого вместо вала колеса, и рычага 2 с индикатором 3. Рычаг нужно установить так, чтобы ножка индикатора касалась в точках n и m контрольного валика 1.

Если угол скрещивания осей равен 90°, то показания индикатора в точках n и m должны быть одинаковыми.

Рис. 15.6. Способ контроля положения осей червяка и червячного колеса:

а — общий вид контрольного приспособления; б — схема определения расстояния между осями червяка и колеса; Н — расстояние между контрольными валиками; n и m — контрольные точки

Межосевое расстояние можно измерять, используя эти же контрольные валики и штихмас 5 (рис, 15.6, б). В этом случае:

Допустимый перекос осей устанавливают на размер b (см. рис. 15.5, а) ширины колеса в пределах 0,02–0,03 мм (для передач средней степени точности и модулей 6–10 мм). Исходя из этих данных вычисляют допустимую разность показаний индикатора в точках n и m, которые заносят в технологическую карту сборки и карту контроля.

Допустимые отклонения расстояния А указывают на сборочном чертеже передачи. Для А = 300–600 мм и средней степени точности этот допуск составляет ±0,05–0,08 мм.

Чтобы червячная передача работала правильно, средняя плоскость колеса, как уже отмечалось, должна совпадать с осью червяка. В собранной передаче это контролируют на краску. С этой целью тонкий слой краски наносят на винтовую поверхность червяка и вводят его в зацепление с колесом. При последующем медленном вращении червяка на зубьях колеса остаются отпечатки. Если передача собрана правильно, краска должна покрывать зуб колеса не менее чем на 50–60 % по длине и высоте. Ненормальные отпечатки получаются, когда червяк смещен относительно оси червяка вправо или влево. В таких случаях колесо сдвигают в соответствующую сторону и надежно закрепляют.

Большое значение для нормальной работы червячной передачи имеет зазор Сn в зацеплении червяка с колесом. Величину этого зазора выдерживают в зависимости от точности и размеров передачи. Величину бокового зазора указывают в технических условиях на сборку. Для передач средней точности с А = 320–600 мм зазор должен быть 0,13–0,26 мм.

Когда передача собрана, зазор в зацеплении измеряют контрольным приспособлением. Результат измерения сводится к установлению размера пути (мерного хода) червяка при неподвижном колесе. Собранную червячную передачу проверяют на легкость вращения. При любом положении червячного колеса крутящий момент, необходимый для вращения червяка, должен быть одинаковым.

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются зубчатые передачи?

2. Из каких основных работ состоит технология сборки зубчатых передач?

3. Что собой представляют составные зубчатые колеса и их сборка?

4. Как осуществляют контроль сборки передач с зубчатыми колесами?

5. Для чего применяют конические зубчатые передачи?

6. Что необходимо выполнить для обеспечения правильной сборки конической передачи?

7. С помощью чего и как осуществляют регулировку зацепления зубчатых колес конических передач?

8. Где применяют червячные передачи? Каковы их достоинства и недостатки?

9. Расскажите о сборке червячных передач.

10. Как контролируют угол скрещивания осей червяка и червячного колеса?

Глава 16 Технология сборки механизмов преобразования движения

16.1. Сборка передач ходовой винт-гайка скольжения и качения

Механизмы преобразования движения служат для превращения одного вида движения в другой, например вращательного в поступательное или наоборот.

Механизмы преобразования движения применяются в винтовых, кривошипно-шатунных, кулисных механизмах, эксцентриках и др. Винтовые механизмы широко распространены в металлорежущих станках и прессах; кривошипно-шатунные — в двигателях внутреннего сгорания и компрессорах; эксцентриковые — в автоматах; кулисные — в станках и системах управления двигателями и др.

К достоинствам винтовых передач относятся возможность получения равномерного поступательного движения с высокой точностью перемещений, большая несущая способность и компактность.

Недостатком является низкий КПД из-за значительных сил трения, возникающих в передаче при работе.

В передачах винт-гайка используют в основном трапецеидальные и прямоугольные резьбы. Грузовые винты имеют упорную резьбу.

Часто применяют передачи винт-гайка, в которых трение скольжения заменено трением качения (рис. 16.1, а). При благоприятных условиях работы КПД шариковых винтовых пар достигает 0,9. Эти передачи также позволяют устранить радиальные и осевые зазоры или значительно их уменьшить, что позволяет повысить точность перемещения исполнительных узлов механизма.

Рис. 16.1. Винтовые передачи:

а — качения: 7 — винт; 2 — гайка; 3 — шарик; 4 — вкладыш; б — гидростатическая: 1 — регуляторы давления; 2 — фильтр; 3 — насос; 4 — сливной клапан

В настоящее время широкое применение находят гидростатические передачи (рис. 16.1, б), обеспечивающие работу винтовой пары практически без трения, что позволяет довести значение КПД передачи до 0,99. Сборка передачи винт-гайка скольжения . Винтовой механизм обычно состоит из двух главных деталей — винта 1 и гайки 2 (рис. 16.2, а), образующих винтовую пару. Вращая винт 1 в ту или другую стороны, достигают прямолинейно-поступательного перемещения гайки 2 вместе с ползуном 3, установленным на направляющих 4.

Рис. 16.2. Передача ходовой винт-гайка:

а — схема передачи; б — ходовой винт; в — гайка ходового винта; г — схема контроля сборки передачи; 1, 20, 22, 30 — винты; 2 — гайка; 3 — ползун; 4 — направляющая; 5 — подшипник; 6 — хвостовик вала коробки подач; 7– муфта; 8, 10, 11 — штифты; 9 — ходовой винт; 12 — крышка; 13 — регулировочный винт; 14 — контргайка; 15 — опорная пята; 16 — упорная шайба; 17 — сферическое кольцо; 18, 19, 24 — втулки; 21 — ползун; 23 — шпонка; 25 — регулировочная гайка; 26 — корпус гайки ходового винта; 27 — контрольное приспособление; 28 — мостик; 29, 31 — индикаторы; А, Б — опоры

Винтовой механизм обеспечивает равномерность и точность перемещений, а также плавность и бесшумность работы.

Для обеспечения качественной сборки к винтовым механизмам предъявляют такие требования, как:

● детали должны быть изготовлены с высокой точностью;

● ось винта должна быть строго параллельна направляющим, что обеспечивается правильной установкой концевого подшипника;

● ось вращаемого винта не должна смещаться и в любом положении гайки должна совпадать с ее осью;

● винт не должен иметь осевых перемещений.

При сборке винтового механизма выполняют следующие работы: устанавливают винт, собирают гайку, регулируют и контролируют собранный механизм.

Одна из конструкций узла винта приведена на рис. 16.2, в. Здесь хвостовик 6 получает вращение от коробки подач. Один конец винта 9 соединяют с этим хвостовиком муфтой 7. Другой конец винта вращается во втулке 18 концевого подшипника. Винт обычно крепят к хвостовику коническими штифтами 8 (рис. 16.2, в). Для этого муфту 7 снимают с хвостовика 6 и напрессовывают на цилиндрическую заточку винта 9. Затем по отверстию в муфте сверлят в винте отверстие под штифт и совместно их развертывают. В отверстие вставляют штифт 8, не запрессовывая. Второй конец винта устанавливают в концевом подшипнике.

Шейку винта пригоняют к втулке 18, а затем собирают упорный узел этого подшипника. На выступающую из втулки 18 выточку конца винта надевают сферическое кольцо 17 и упорную шайбу 16 с радиальной прорезью. В головку 12 запрессовывают штифты 10 и 11 и вводят опорную пяту 15 так (рис. 16.2, в), чтобы ее шлиц на наружной поверхности попал на выступающий конец штифта 11. Головку навинчивают на резьбу корпуса концевого подшипника. При этом конец штифта 10 должен находиться в шлице упорной шайбы 16. Затем в головку завертывают регулирующий винт 13 с контргайкой 14 и регулируют осевое перемещение винта.

Далее собирают узел гайки (рис. 16.2, б). Конструкция этого узла представляет собой две бронзовые втулки 19 и 24 с внутренней резьбой, смонтированные в корпусе 26.

Собирать такую гайку начинают с пригонки шипа к пазу ползуна 21. Шип должен плотно входить в паз, не качаясь. Далее в корпус 26 запрессовывают и закрепляют винтами 20 резьбовую втулку 19. Втулку 24 со вставленной в ее паз шпонкой 23 монтируют с другой стороны корпуса 26. Втулку 24 сажают так, чтобы ее можно было без качки смещать вдоль оси. Это достигают хорошей пригонкой шпонки 23 к пазу. Если необходимо, шпонку 23 пришабривают по краске. На резьбовую часть втулки 24 навинчивают круглую гайку 25. После этого снимают винт 9 (рис. 16.2, в) и навинчивают на него собранную гайку и затем запрессовывают штифт 8. В таком виде гайку устанавливают на место, при этом шип (рис. 16.2, б) корпуса 26 вводят в паз ползуна 21 и корпус окончательно закрепляют винтами. Концевой подшипник 5 (рис. 16.2, а) в целях соблюдения параллельности оси винта направляющим 4 перед окончательной установкой регулируют. В данном примере концевой подшипник предварительно крепят к станине струбциной. Затем на направляющие станины помещают приспособление 27 (рис. 16.2, г), пользуясь которым устанавливают винт на требуемом по чертежу расстоянии Н от направляющих. Универсальное приспособление в виде мостика 28 с индикаторами 29 и 31 позволяет отрегулировать не только расстояние винта 30 по отношению к направляющим станины и параллельность оси винта направляющим, но и положение оси винта в горизонтальной плоскости. Правильно смонтированный винт должен вращаться без осевого перемещения. Торец конца винта, нагруженного осевой силой, при правом и левом вращении не должен смещаться более чем на 0,01–0,03 мм. Это можно проверить, если отвернуть регулирующий винт 13 (рис. 16.2, в) и в отверстие вставить ножку индикатора, укрепленного на штативе, до касания центра торца винта. Проверив регулирующий винт 13, его затягивают до отказа, а затем отвинчивают на 1/4 оборота, чтобы в упорном подшипнике был необходимый зазор. В таком положении винт стопорят контргайкой 14 (рис. 16.2, в).

Из-за наличия зазоров в сопряжении винта и гайки винтовые механизмы имеют так называемый мертвый ход, т. е. при повороте винта на некоторый угол гайка, а следовательно, и связанный с ней ползун не перемещаются. Учитывая, что в большинстве винтовых передач желательно иметь минимальный мертвый ход, в гайках часто предусматривают специальные устройства для его регулирования (сведения к минимуму).

В конструкции узла гайки (рис. 16.2, б) мертвый ход, например, регулируют, подтягивая гайку 25. Благодаря этому уменьшаются зазоры в сопряжении винта и втулок 19 и 24.

У многих винтовых механизмов после сборки проверяют расположение осей подшипников винта относительно направляющих в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для этого на направляющих устанавливают мостики с индикаторами. Последние крепят так, чтобы их измерительные стержни касались наружной поверхности винта 30 по верхней и боковой образующим (рис. 16.2, г).

Замеры производят у переднего подшипника, располагая приспособление с индикатором в положении А, и у заднего подшипника 5, когда приспособление находится в положении Б (рис. 16.2, а). Погрешность определяют как алгебраическую разность показаний А — Б индикаторов в обоих замерах. Допускаемая погрешность — 0,1–0,2 мм. Кроме того, проверяют совпадение оси гайки 2 с осями переднего и заднего 5 подшипников и винта 1 (рис 16.2, а). В этом случае ползун 3 с включенной гайкой 2 устанавливают так, чтобы последняя находилась примерно на одинаковом расстоянии от переднего и заднего подшипников. Замеры производят у гайки 2 и у подшипников винта А и Б.

Сборка передачи винт-гайка качения . Эта передача обеспечивает повышенную осевую жесткость и более равномерное движение ведомого звена. Винт 1 (см. рис. 16.1) и гайка 2 передачи имеют резьбу специального профиля. Шарики 3, находящиеся между ними, перекатываются при движении винта, передают движение гайке.

Для обеспечения движения шариков в пределах одного витка резьбы две соседние впадины гайки соединяют специальным каналом в виде вкладыша 4.

Зазоры в таких передачах регулируют поворотом одной полугайки относительно другой.

При сборке винтовой пары качения (рис. 16.3) выполняют следующие операции:

● на винте устанавливают полугайку 4;

● между винтом и полугайкой 4 помещают шарики, вводя их через окно гайки, служащее для установки вкладыша;

● вставляют вкладыш с каналом перебега;

● полугайку 4 перемещают вдоль винта, вводя ее в корпус;

● устанавливают крышку 7 с уплотнением;

● полугайку 4 и крышку 7 закрепляют винтами 6;

● на винте устанавливают полугайку 3;

● между полугайкой 3 и винтом помещают шарики таким же образом, как между винтом и полугайкой 4;

● в полугайку 3 вставляют вкладыш с каналом перебега;

● полугайку 3 с шариками вводят в корпус, перемещая ее вдоль винта;

● устанавливают зубчатый сектор 7 и закрепляют его винтами;

● устанавливают зубчатый сегмент 5;

● устанавливают крышку 8 с уплотнениями и закрепляют ее винтами 2;

● затем регулируют зазор в передаче, поворачивая полугайку 3 сегментом 5.

Рис. 16.3. Конструкция передачи винт-гайка качения: 1,8 — крышки; 2, 6 — винты; 3, 4 — полугайки; 5 — сегмент; 7 — зубчатый сектор

16.2. Сборка эксцентрикового механизма

Эксцентриковый механизм служит для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

Эксцентриковый механизм обычно используют, когда нужно создать большие давления при малом ходе ползуна. Он широко применяется в штамповочных прессах, в золотниковом и клапанном распределении машин-двигателей. Эксцентриковый механизм представляет собой разновидность кривошипно-шатунного механизма с небольшим радиусом кривошипа, называемого эксцентриситетом. Требования, предъявляемые к этому механизму: правильное неподвижное соединение эксцентрика 3 с валом 1 (рис. 16.4, а), необходимые масляные зазоры в сопряжении эксцентрика с бугелем (хомутом) 2, центрирование и надежное крепление эксцентриковой тяги 4.

Рис. 16.4. Узлы эксцентрикового механизма:

а — эксцентриковый механизм; б — подшипник эксцентриковой тяги

Сборка эксцентрикового механизма включает в себя сборку эксцентрика на валу, сборку бугеля, установку эксцентриковой тяги и сборку подшипника.

Эксцентрики бывают цельными, устанавливаемыми на конце вала, и разъемными (рис. 16.4, а). Монтаж эксцентрика на валу начинают с пригонки шпонки. Шпонка обычно призматическая. У собранного на валу эксцентрика контролируют торцовое биение, которое допускается не более 0,05–0,07 мм на 100 мм диаметра эксцентрика.

Бугель 2 начинают собирать на эксцентрике после шабрения баббитового слоя. Эта операция не отличается от пригонки подшипников качения.

Следующая операция — сборка эксцентриковой тяги 4 (рис. 16.4, а).

Далее собирают подшипник 5 (рис. 16.4, а, б) эксцентриковой тяги. Затем бугель вместе с тягой окончательно собирают на эксцентрике и, проворачивая вал, контролируют механизм на плавность хода.

16.3. Сборка кулисного механизма

Кулисный механизм является разновидностью кривошипно-шатунного механизма. Он применяется в тех случаях, когда нужно преобразовать вращательное движение в возвратно-поступательное, например, в поперечно-строгальных, долбежных станках и других машинах. Кулисы могут быть качающиеся (в строгальных станках) и вращающиеся (в долбежных станках).

Основной деталью кулисного механизма является кулиса 1 (рис. 16.5), сидящая на оси 12 и качающаяся относительно нее. Сзади кулисы насажен кривошипный диск 4, имеющий радиальный паз, в котором может перемещаться палец кривошипа 2 при помощи винта 3, приводимого в движение валиком 5 через конические зубчатые колеса 13 и 14. Диск 4 своим хвостовиком сидит в стенке станины 9 и приводится во вращение зубчатым колесом 10 от привода станка.

Рис. 16.5. Механизм качающейся кулисы поперечно-строгального станка

На пальце 2 насажен камень (сухарь) 15, который входит в продольный паз кулисы. При вращении кривошипного диска камень заставляет кулису качаться около своей оси, а сам перемещается вдоль паза кулисы. Верхний палец кулисы свободно соединяется с ползуном станка и заставляет его двигаться возвратно-поступательно по горизонтальным направляющим. Преимуществом кулисного механизма является большая скорость обратного хода ползуна. Это особенно важно в станках, где обратный ход является холостым. Но, с другой стороны, кулисный механизм может передавать значительно меньшие усилия, чем кривошипно-шатунный.

Детали кулисного механизма, т. е. кулису, кривошипный диск и камень, делают из чугунного литья. Пальцы, валики, оси, зубчатые колеса изготовляют из стали. Кривошипный диск одновременно выполняет роль маховика.

Сборку кулисного механизма обычно начинают с соединения кривошипного диска 4 с вкладышем 6, через который пропускают валик 5 (рис. 16.5). На конец валика на шпонке устанавливают коническое зубчатое колесо 14. Винт 3 ввинчивают в отверстие пальца кривошипа 2, а на другом конце винта, где нет резьбы, в шпоночное гнездо устанавливают шпонку. Затем коническое зубчатое колесо 13 сцепляют с зубчатым колесом 14 и монтируют в отверстие уступа. Когда палец 2 войдет в паз кривошипного диска, винт 3 закрепляют гайкой. После этого весь собранный узел хвостовиком диска 4 вставляют в отверстие станины 9. Затем на ось кулисы 12 надевают втулку 11, а на нее устанавливают кулису 1. Далее на ось 12 на шпонке устанавливают зубчатое колесо 10. В продольный паз кулисы вводят камень 15 и весь собранный узел соединяют с кривошипным диском. При этом ось 12 должна войти в соответствующее отверстие станины, а головка кулисы — в паз ползуна. После этого палец 2 вводят в отверстие камня 15 и закрепляют винтом. На конец хвостовика кривошипного диска надевают эксцентрик механизма подачи 7, на резьбу валика 5 навинчивают стопорную гайку 8 (рис. 16.5).

Далее регулируют механизм изменения длины хода ползуна. Эта регулировка осуществляется за счет изменения радиуса R кривошипного пальца (эксцентриситета). При вращении валика 5 рукояткой, надеваемой на его квадратный конец, через конические зубчатые колеса 13 и 14 винт 3 перемещает палец 2 вдоль кривошипного диска и изменяет эксцентриситет. Наибольшая длина хода будет при наибольшем эксцентриситете.

В правильно собранном и установленном станке направляющие кулисы должны находиться в плоскости, перпендикулярной оси 12. Эта ось должна занимать горизонтальное положение, а направляющие кулисы — лежать в вертикальной плоскости. Их перпендикулярность проверяют рамным уровнем. Кроме того, индикатором проверяют перпендикулярность торца кривошипного диска 4 к оси 12.

16.4. Сборка храпового механизма

Для автоматической подачи заготовки в процессе обработки или режущего инструмента в продольно- и поперечно-строгальных станках применяют храповой механизм.

На рис. 16.6, а показан храповой механизм автоматической подачи стола поперечно-строгального станка. Кривошипный диск подачи 3 надет на ведущий вал 1, который должен делать одинаковое число оборотов с кривошипным диском, приводящим в движение кулису станка. Это необходимо потому, что подача стола должна осуществляться один раз за двойной ход ползуна, т. е. во время его обратного хода. Кривошипный диск подачи имеет радиальный Т-образный паз, в котором при помощи гайки закрепляют палец кривошипа 2. Его можно вручную перемещать вдоль паза, изменяя таким образом радиус кривошипа. Шатун 4 одним концом шарнирно соединен с пальцем 2, а другим — с рычагом 7. Этот рычаг свободно сидит на валу 5, на котором на штоке установлено храповое колесо 6. На рычаге 7 находится собачка 8, которая при помощи пружины прижимается к храповику так, что ее конец входит в одну из впадин храповика.

Рис. 16.6. Храповые механизмы:

а — с переменным радиусом кривошипа; б — со щитком; в — с перекидной собачкой; г — со скошенными зубьями.

Радиус рычага 7 больше самого большого радиуса кривошипа, поэтому при вращении кривошипа подачи собачка за один его оборот совершает два качания: в ту и другую стороны. Конец собачки с одной стороны идет по радиусу храповика, а с другой стороны скошен. При прямом ходе собачка повернет храповик на некоторый угол, а при обратном — будет скользить по зубьям храповика. Вместе с храповиком повернется вал 5, который непосредственно или через передачу связан с ходовым винтом стола станка. Таким образом, за каждый оборот кривошипа стол получит периодическую подачу в одном направлении. При этом прямой ход собачки должен происходить во время обратного хода ползуна станка и наоборот.

Если собачку оттянуть за головку и повернуть на 180°, то подача будет происходить в обратном направлении, а если на 90°, то она останется в оттянутом положении (ее удержит стопорный штифт), подачи стола не будет.

В данной конструкции величину подачи регулируют изменением радиуса кривошипа. При изменении радиуса кривошипа меняется и угол качания собачки, т. е. число захватываемых зубьев храповика, а следовательно, и угол поворота ходового винта. Кроме собачек с пружиной часто применяют перекидные собачки (рис. 16.6, в).

В большинстве поперечно-строгальных станков для изменения величины подачи применяется другой механизм. Кривошип такого механизма имеет постоянный радиус, что обеспечивает постоянный угол качания собачки (рис. 16.6, б). Храповик имеет щиток 7, который поворачивается и закрывает часть зубьев храповика, поэтому собачка частично проскальзывает по щитку и захватывает различное число зубьев храповика. Вместо кривошипа в ряде случаев применяют эксцентрик. Его устанавливают непосредственно на хвостовик кривошипного диска.

Если нужна только односторонняя подача, то зубья храповика делают скошенными, а собачку — односторонней. Такую конструкцию часто применяют как механизм остановки в лебедках, кранах и других грузоподъемных машинах.

При вращении в сторону подъема собачка скользит по зубьям храповика, а при остановке она упирается в зуб храповика, и груз не опускается.

Сборка храпового механизма производится в такой последовательности. Сначала устанавливают валы 1 и 5 в подшипники (рис. 16.6, а). Далее соединяют рычаг 7 с собачкой 8, предварительно поставив в гнездо пружину. Затем в отверстие стержня собачки ставят стопорный штифт и на конец стержня навинчивают головку. После этого собранный рычаг свободно надевают на вал 5. Далее на этот же вал насаживают на шпонку храповик 6. Другой конец рычага 7 при помощи болта шарнирно соединяют с левой половиной шатуна 4, на конец которой навинчивают соединительную муфту. Затем на вал 1 неподвижно насаживают кривошипный диск 3. Конец шатуна шарнирно соединяют с пальцем 2, головку которого вводят в Т-образный паз диска и закрепляют гайкой. Пружину регулируют так, чтобы собачка не проскакивала по зубьям храповика при подаче стола. Собранный и отрегулированный храповой механизм станка должен обеспечить возможность подачи в обоих направлениях и регулирование подачи в пределах от одного зуба храповика до числа зубьев, соответствующего максимальному углу качания собачки.

16.5. Технология сборки механизмов привода прямолинейного движения

В металлорежущих станках, кузнечно-прессовом оборудовании, текстильных и других механизмах и машинах одни детали могут перемещаться вдоль других. Такие детали называются поступательно-движущимися. Поступательно-движущиеся детали, перемещаясь, скользят по поверхности других деталей, опираясь на них. Опорные поверхности, по которым скользят подвижные части, называются направляющими.

В зависимости от характера трения при перемещении подвижного узла относительно неподвижного различают направляющие скольжения, качения и гидростатические.

В зависимости от назначения машины направляющие могут иметь самую разнообразную форму (профиль). В современном машиностроении чаще всего применяются следующие формы направляющих: плоские или прямоугольного профиля; призматические; V-образные; в виде ласточкина хвоста или трапециевидного профиля и круглые. Все эти формы направляющих используются для поступательного перемещения подвижных частей в горизонтальном, вертикальном или наклонном направлениях. Обычно ставится не менее двух направляющих того или иного профиля.

Плоские направляющие по сравнению с другими наиболее просты в изготовлении, но плохо удерживают смазку и легко загрязняются, что значительно ограничивает их применение.

С целью упрощения конструкции узлов поступательного движения используют комбинированные направляющие, например сочетание плоских и треугольных направляющих (рис. 16.7, а).

В некоторых случаях применяют круглые направляющие, которые относительно просты в изготовлении и эксплуатации.

В последние годы все более широкое применение в металлорежущих станках находят направляющие качения (рис. 16.7, б). При качении шариков или роликов по замкнутым направляющим возникает трение качения, сила которого примерно в 20 раз ниже силы трения скольжения, в связи с чем их износ значительно меньше по сравнению с износом направляющих скольжения. Кроме того, обеспечивается более плавное движение, так как отсутствует эффект прилипания, характерный для направляющих скольжения.

Гидростатические направляющие (рис. 16.7, в) применяют в случаях, когда необходима очень высокая точность перемещения подвижных узлов, например в прецизионных станках и станках с программным управлением.

Рис. 16.7. Направляющие скольжения (а), качения (б) и схема гидростатических незамкнутых направляющих (в): 1 — насос; 2 — дроссель; 3 — канал

Благодаря наличию между сопрягаемыми деталями масляного слоя толщиной в несколько микрометров они работают почти без трения, в связи с чем КПД практически равен 1.

Подвижный узел перемещается как бы на масляной подушке, которая создается за счет подачи масла под давлением от насоса 1 в зазор между подвижным и неподвижным узлами через дроссель 2 и канал 3, выполненный в неподвижном узле.

Применение гидростатических направляющих ограничено их высокой стоимостью.

Для обеспечения нормальной работы механизма с поступательно движущимися частями необходимо соблюдение следующих технических требований к направляющим:

● они должны быть прямолинейными и без задиров на поверхности;

● на направляющих должны иметься смазочные канавки, содержащиеся в нормальном состоянии;

● отклонения направляющих от прямолинейности должно составлять 0,01–0,05 мм на 1000 мм их длины, от параллельности — 0,01–0,05 мм, от перпендикулярности — 0,01–0,02 мм;

● шероховатость поверхности направляющих после их окончательной обработки должна составлять: для направляющих общего назначения Ra = 1,25–0,63 мкм; для направляющих прецизионного оборудования Ra = 0,04 мкм.

Направляющие могут быть выполнены за одно целое со станиной или накладными (съемными). Накладные направляющие изготовляют отдельно от станины в виде пластин из стали или из высококачественного чугуна с последующей термообработкой. Длинные пластины делают составными из отдельных пластин, короткие — из целого куска и крепят их к предварительно обработанным местам. После установки на станину направляющие пластины окончательно отделывают: шлифуют, шабрят, или притирают.

Пригонка направляющих и сопряженных с ними подвижных частей с требуемой точностью — операция трудоемкая. Поэтому для облегчения пригонки и регулирования зазора между трущимися поверхностями как при сборке машины, так и во время ее работы узлы с поступательно-движущимися деталями должны иметь регулирующие устройства — компенсаторы.

Компенсаторы бывают прямоугольные или косоугольные с уклоном от 1: 40 до 1: 100 (рис. 16.8, б). Планки 1 для регулирования зазора (рис. 16.8, а) и клинья 3 перемещаются в продольном направлении и закрепляются на установленном месте с помощью винтов 2. Регулирующую планку пли клин (рис. 16.8, в, г), как правило, нужно ставить с незагруженной стороны подвижной детали.

Рис. 16.8. Регулирующие устройства (компенсаторы):

а — прием регулирования зазора; б — виды прямоугольных и косоугольных компенсаторов; в и г — регулирование зазора с помощью клиньев

Перед тем как приступить к сборке направляющих (рис. 16.9), их проверяют на соответствие техническим требованиям. Затем на направляющие устанавливают ползун 1 так, чтобы он мог свободно перемещаться по ним, опираясь на поверхности А и Б, которые направляют ползун в горизонтальной плоскости. В вертикальной плоскости ползун направляют поверхности В и Г. Для исключения опрокидывания ползуна в конструкции предусмотрена планка 2, опирающаяся на поверхности Д и Е. Для обеспечения свободного перемещения необходимо создать зазоры ползуна в сопряжениях по поверхностям В, Г, Д и Е.

Рис. 16.9. Узел с плоскими направляющими:

1 — ползун; 2 — планка; 3, 4 — нерегулируемая и регулируемая прокладки соответственно; 5, 7 — винты; 6 — клин; А, Б, В, Г, Д, Е — поверхности направляющих

Зазоры должны быть небольшими во избежание опрокидывания ползуна то в одну, то в другую стороны при его движении по направляющим. Заданную точность зазоров выдерживают, если отклонение от параллельности поверхностей А и Д или Б и Е составляет не более 0,02 мм на 1000 мм длины направляющих. Такая высокая точность может быть достигнута при обработке направляющих шлифованием, тонким строганием, фрезерованием, притиркой или шабрением. Шабрение плоских направляющих осуществляют в такой последовательности: сначала обрабатывают поверхности А и Б, затем — Д и Е, а после них — В и Г. Качество шабрения определяют по пятнам контакта при контроле на краску с помощью поверочной плиты.

Заданный зазор получают также установкой прокладок 3 (рис. 14.9, узел I, вариант 1). В таких случаях удобнее использовать регулируемую прокладку 4 (рис. 14.9, узел I, вариант 2). Ее прижимают до отказа с помощью винта 5, затем в зависимости от шага резьбы и требуемого зазора винт отпускают на 1/2–2/3 оборота и стопорят контргайкой.

Для регулирования зазоров по плоскостям В и Г сопряжения применяют клин 6 (рис. 14.9, узел II), предварительно пришабренный по направляющим и стенке ползуна. Винтом 7 регулируют величину этого зазора.

16.6. Контроль качества сборки механизмов привода прямолинейного движения

При сборке механизмов поступательного движения систематически производят проверку прямолинейности, параллельности и перпендикулярности плоскостей.

Один из методов проверки прямолинейности — проверка по краске. По краске с помощью поверочной плиты, контрольной линейки, эталонных или сопрягаемых деталей проверяют плоскости длиной до 2 м. Проверка прямолинейности плоскостей осуществляется также с помощью лекальной линейки; линейки и индикатора; уровня и специальных шаговых мостиков с уровнем; с помощью микроскопа и натянутой струны и др.

Параллельность плоскостей часто можно проверить непосредственным измерением универсальными инструментами: штангенциркулем, штихмасом, глубиномером и т. п. Тип применяемого инструмента, а также способ пользования им зависит от размеров и расположения проверяемых плоскостей.

Проверка параллельности плоскостей производится с помощью универсального индикатора на стойке; с помощью уровня; с помощью специальных и универсальных индикаторных мостиков, оптических приборов и др.

Контроль перпендикулярности плоскостей деталей и узлов корпусного типа осуществляется чаще всего с помощью угольников, размеры и конструкция которых зависят от размеров и характера расположения контролируемых плоскостей.

В тех случаях, когда стандартные угольники непригодны, применяются специальные угольники с выносными (расположенными уступом) сторонами. Иногда оказываются более удобными угольники с регулируемой линейкой.

Для количественной оценки отклонений от перпендикулярности плоскостей применяют щупы или концевые меры длины. В ряде случаев пользуются специальными контрольно-измерительными приспособлениями с индикаторами или измерительными головками других типов.

Контрольные вопросы

1. Перечислите достоинства и недостатки винтовых передач.

2. Назовите требования к винтовым механизмам для обеспечения качественной сборки.

3. Расскажите о процессе сборки передачи винт-гайка скольжения.

4. Объясните процесс сборки передачи винт-гайка качения.

5. Для чего служит эксцентрический механизм? Как его собирают?

6. Где применяют кулисный механизм? Как его собирают?

7. Опишите процесс сборки храпового механизма.

8. Что такое направляющие скольжения, качения, гидростатические направляющие? Назовите технические требования к ним.

9. Как осуществляют установку и пригонку накладных направляющих?

10. Как и чем проверяют прямолинейность, параллельность и перпендикулярность плоскостей при сборке механизмов поступательного движения?

Глава 17 Такелажные работы

17.1. Общие сведения о такелажных работах

Механизация подъемно-транспортных операций при выполнении слесарно-сборочных работ не только облегчает труд рабочих, но и обеспечивает значительное повышение производительности.

Детали и узлы весом более 16 кг при сборке, как правило, должны подниматься и перемещаться с помощью универсальных или специальных подъемно-транспортных средств.

Подъем, опускание и перемещение грузов при разметке и сборке крупногабаритных деталей с применением подъемно-транспортного оборудования называют такелажными работами .

По своему назначению подъемно-транспортное оборудование делится на две группы: подъемные механизмы и транспортные устройства.

Необходимо отметить, что значительная часть подъемных механизмов (например, мостовые краны) выполняет одновременно и транспортные операции, а часть транспортных устройств (например, монорельсы) снабжается подъемными механизмами (электроталями). К транспортному оборудованию слесарно-сборочных цехов кроме ручных и механизированных тележек относятся также рольганги и конвейеры. Подъемными механизмами, применяемыми в слесарно-сборочных цехах, являются мостовые краны, кран-балки, консольные краны, электротали, поворотные краны с ручными талями, электроталями и пневматическими подъемниками, домкраты и специальные подъемные устройства.

17.2. Транспортное оборудование слесарно-сборочных цехов

Тележки ручные служат для транспортировки разнообразных грузов внутри слесарно-сборочного цеха, а также передачи деталей и узлов с одной операции на другую или на склад. По конструкции и способам передвижения ручные тележки разделяются на безрельсовые и рельсовые. Грузоподъемность ручных безрельсовых тележек колеблется от 100 до 3000 кг. В зависимости от конструкции, определяемой назначением, ручные тележки можно разделить на следующие основные группы: тележки общего назначения для перевозки различных грузов, тележки с подъемными приспособлениями и механизмами и специальные тележки для сборочных работ.

Тележки общего назначения для перевозки различных грузов применяются для перевозки заготовок, деталей, узлов (и др.) на небольшие расстояния (рис. 17.1 а).

Ручные безрельсовые тележки с подъемными приспособлениями и устройствами позволяют значительно сократить время на погрузочно-разгрузочные работы. Здесь подъем и опускание площадки 1 с грузом (рис. 17.1, б) осуществляются специальным подъемным механизмом, состоящим из рейки 5 и диска 4, имеющего выпуклую торцовую спираль. При вращении рукоятки 3 диск своей спиралью заходит между роликами на осях рейки и поднимает рейку вместе с грузовой площадкой 1. Между грузовой площадкой и трубами каркаса тележки установлены ролики 2, которые уменьшают трение при подъеме площадки. Тележка обеспечивает подъем грузов весом до 200 кг на высоту до 1 м.

Специальные тележки для сборочных работ изготовляют с учетом конфигурации собираемых узлов или изделий. Ими пользуются главным образом в условиях серийного и массового производства. Примером такой тележки может служить конструкция, показанная на рис. 17.1, в. В этой тележке предусматривается подвижная верхняя часть, дающая возможность устанавливать при выполнении сборочных операций объект сборки в наиболее удобное для сборщика положение.

Рис. 17.1. Тележки: а — общего назначения; б — с подъемным приспособлением; в — для сборочных работ; г — самоходные

Механизированные (самоходные) тележки . Применение ручных тележек оправдывается экономически и технически только при транспортировании небольших грузов на короткие расстояния. При перемещении тяжелых грузов, а также любых грузов на значительные расстояния в современных слесарно-сборочных цехах наряду с мостовыми кранами, конвейерами, рольгангами и т. п. используются механизированные (самоходные) тележки. Основным видом механизированных (самоходных) безрельсовых тележек для слесарно-сборочных цехов являются электротележки (электрокары) (рис. 17.1, г). Четырехколесные электротележки могут быть с неподвижной и подъемной платформами. Управление электротележками производится с помощью педалей 2 и рукоятки 1, расположенных на специальной площадке 3. Удобными в эксплуатации являются аккумуляторные тележки, имеющие возможность перемещаться как по безрельсовым, так и рельсовым путям.

Рольганги. Для перемещения деталей, узлов и изделий в горизонтальном направлении в слесарно-сборочных цехах наряду с другими транспортными устройствами применяются рольганги (рис. 17.2).

Рольганги подразделяются на приводные, когда груз перемещается за счет трения вращающихся от двигателя роликов, и неприводные, когда это перемещение производится под действием приложенной к грузу толкающей силы.

Рис. 17.2. Рольганг

В слесарно-сборочных цехах чаще используются неприводные рольганги. Сборка на рольганге аналогична поточной сборке на тележках. По окончании каждой операции узел или изделие по роликам перемещается от одного рабочего места к другому. Для передвижения по рольгангам грузов, не имеющих плоских опорных поверхностей, применяют специальные поддоны. Большое удобство рольгангов заключается в том, что при помощи криволинейных секций можно осуществлять поворот собираемых узлов на 90 и даже на 180°.

Конвейеры. Для принудительного перемещения собираемых узлов или изделий при поточной сборке в серийном и массовом производстве применяются разного типа напольные и подвесные транспортные устройства, называемые конвейерами. Основные из них — ленточные, пластинчатые, тележные, цепные напольные и подвесные.

Ленточные конвейеры используют при сборке мелких и легких узлов и изделий. Несущим органом таких конвейеров служит тканевая прорезиненная лента шириной от 200 до 800 мм. Рабочая часть ленты обычно скользит по гладкому или металлическому столу, а холостая ветвь опирается на ролики (рис. 17.3, а). Обычно эти ленты встраиваются в длинные столы или верстаки, за которыми сидят сборщики. Простота конструкции и изготовления ленточных конвейеров делает их незаменимыми при организации поточной сборки небольших легких аппаратов и узлов. Движение ленты обычно осуществляется со скоростью от 1 до 18 м/мин.

Рис. 17.3. Ленточный (а) и пластинчатый (б) конвейеры 1 — электродвигатель, 2 — редуктор, 3 — ведущий барабан, 4 — лента, 5 — ведомый барабан, 6 — натяжное устройство

Пластинчатые конвейеры отличаются от ленточных тем, что в них вместо бесконечной ленты применяется настил, состоящий из отдельных деревянных или металлических пластин, прикрепляемых к звеньям двух бесконечных пластинчатых втулочно-роликовых цепей, натянутых на две пары звездочек (рис. 17.3, б). Скорость пластинчатых конвейеров обычно не превышает 3 м/мин.

Пластинчатые конвейеры используются не только для сборки мелких и средних узлов и изделий; на Горьковском автозаводе на них собирают кабины и кузова легковых машин.

Тележный конвейер представляет собой цепной конвейер с прикрепленными к его тяговым цепям тележками-платформами, на которых устанавливаются собираемые изделия (рис. 17.4, а).

Тележки конвейера обеспечивают не только транспортирование собираемого изделия, но и поворот его в положение, удобное для сборки. Расстояние между тележками определяется габаритами собираемого изделия, удобством и ритмом сборки.

В зависимости от формы организации сборки движение тележек может быть непрерывным при скорости 0,3–3 м/мин или периодическим при скорости до 6 м/мин.

Цепные напольные конвейеры используют для поточной сборки крупных тяжелых узлов и изделий.

Узел или изделие собирают на одной или двух тележках, катки которых опираются на рельсы или стальные пластины, вмонтированные в пол. Тележки с помощью сцепок присоединяют к тяговой цепи, расположенной в канаве ниже уровня пола (рис. 17.4, б). Освободившиеся тележки возвращают по параллельному пути вручную или с помощью аналогичного, но менее мощного тягового механизма.

Рис. 17.4. Тележный (а) и цепной напольный (б) конвейеры

Подвесные конвейеры предназначены для транспортировки деталей и узлов на сборку и готовых изделий на испытательные станции или в отделения окраски; они применяются также в качестве сборочных конвейеров. Путь подвесного конвейера обычно выполняют в виде прикрепленного к строительным конструкциям монорельса 1 (рис. 17.5, а), по которому движутся каретки 2, соединенные разборной блочной, или пластинчатой, цепью 3.

Рабочие каретки предназначены для крепления груза, а холостые — для поддержки цепи. К рабочей тележке прикрепляют подвески (рис. 17.5, б), на которых размещают транспортируемые детали и узлы. Тяжелые грузы подвешивают на две каретки через траверсы (рис. 17.5, в).

В требуемых местах эти тележки могут быть установлены и переведены на другие (отводные) пути, а затем снова возвращены обратно.

Перемещение подвесок по отводным путям может производиться вручную, под действием собственного веса или автоматически.

Переход транспортируемых подвесок с грузами с основной ветви конвейера на отводную и обратно осуществляется с помощью выходных и входных переводных стрелок. Управление стрелками может производиться вручную от пневмоцилиндра или с помощью электромагнита. Ручное управление стрелками невыгодно при больших грузопотоках и применяется редко.

Рис. 17.5. Подвесные конвейеры; а — на монорельсе; б — с подвесками; в — с траверсами

При автоматическом управлении команда на включение электромагнита или пневмоцилиндра, управляющего работой стрелки, подается при помощи специальных адресующих устройств.

17.3. Грузоподъемные механизмы слесарно-сборочных цехов

Краны . В сборочных цехах машиностроительных заводов, особенно в единичном и мелкосерийном производстве, наибольшее распространение для различных грузоподъемных и транспортных операций получили краны мостовые, кран-балки, поворотные краны, настенные передвижные краны и т. п.

Мостовые краны — наиболее универсальные и распространенные механизмы, при помощи которых осуществляются не только подъемные, но и транспортные операции. Грузоподъемность мостовых кранов колеблется в очень широких пределах — от 5 до 250 т и более. Мостовые краны грузоподъемностью 15 т и более имеют два крюка — главный и вспомогательный, которые можно использовать одновременно или независимо один от другого. Грузоподъемность вспомогательного крюка в 4– 10 раз меньше грузоподъемности главного. Вспомогательный крюк на кранах грузоподъемностью более 15 т служит для подъема легких грузов.

Кран-балки представляют собой легкие мостовые краны. Подъемным механизмом служит здесь тельфер 2 (рис. 17.6, а), передвигающийся по нижним полкам двутавровой балки 1. Кран-балка позволяет поднимать и перемещать груз вдоль цеха (пролета). В зависимости от конструкции кран-балки подразделяются на нормальные двухопорные и подвесные.

Подкрановые пути подвесных кран-балок, выполненные обычно в виде двутавровой балки 3 (рис. 17.6, а), подвешиваются к перекрытию здания. Перемещение кран-балки по подкрановым путям может производиться вручную или от электродвигателя с пола. Длина подвесных кран-балок — от 3 до 12 м, грузоподъемность — от 0,25 до 5 т. Для передачи груза из одного пролета в другой применяются кран-балки с выдвижной кареткой. Тельфер в них перемещается не по двутавру, а по специальной выдвижной балке. Использование таких кран-балок уменьшает количество транспортных операций и ускоряет их.

Настенные передвижные краны весьма удобны для подъема и перемещения грузов, а также обслуживания сборочных мест, расположенных вдоль стен и колонн. Настенный консольный кран устанавливается на подкрановом пути и может не только поднимать и перемещать груз вдоль подкрановых путей, но и перемещать его за счет поворота консоли на угол до 180˚ (рис 17.6, б). Привод консоли осуществляется от электродвигателя. Грузоподъемность консольных кранов — от 6 до 7,5 т при вылете стрелы 2–8 м.

Рис. 17.6. Краны: а — кран-балка подвесная: 1 — мост, 2 — тельфер, 3 — тележка холостая, 4 — тележка приводная; б — настенный поворотный кран: 1 — лебедка, 2 — цепное колесо, 3 — тележка, 4 — канат

Особенностью настенных и поворотных кранов является то, что они не мешают выполнять работу одновременно и мостовому крану, расположенному над ними.

Тали, тельферы . В слесарно-сборочных цехах среднего и тяжелого машиностроения при выполнении различных подъемных и транспортных операций широкое распространение имеют грузоподъемные механизмы, называемые талями, кошками и тельферами.

Тали ручные подразделяются на тали с червячной передачей и шестеренчатые. Наибольшее распространение получили тали с червячной передачей. При вращении тягового колеса 5 с помощью тяговой цепи 6 (рис. 17.7, а) приводятся во вращение червяк 7, а вместе с ним червячное колесо 4 и сидящее с ним на одной оси звездочка 2. Через звездочку 2 перекинута грузовая цепь 8, на которой подвешен подвижный блок с грузовым крюком. В зависимости от направления вращения звездочки грузовая цепь укорачивается или удлиняется, и соответственно подвижный блок с грузовым крюком и подвешенным грузом поднимается или опускается.

Червячные тали применяются для подъема грузов весом от 0,5 до 10 т при высоте подъема до 3, а иногда и до 10 м. Скорость подъема груза невелика и колеблется от 0,25 до 1,2 м/мин.

Значительно выше скорость подъема у шестеренчатых талей, которые имеют зубчатую планетарную передачу. Грузоподъемность шестеренчатых талей достигает 20 т, а высота подъема может доходить до 12 м.

При сборке выгодно применять ручные малогабаритные рычажные шестеренчатые тали, которые можно использовать не только для подъема и опускания, но и для подтягивания грузов. Преимуществом шестеренчатой рычажной тали является возможность точного перемещения грузов. Тали обоих видов подвешиваются своим подвесным крюком 3 (рис. 17.7, а) к балке над местом сборки или к специальной тележке, позволяющей передвигать тали и увеличивать зону обслуживания. Тали с ручным приводом применяются главным образом для подъема и перемещения грузов на небольшие расстояния и выполнения вспомогательных операций при монтажных работах.

Рис. 17.7. Таль (а) и тельфер (б):

1 — тормоз, 2 — звездочка; 3 — подвесной крюк; 4 — червячное колесо; 5 — тяговое колесо; 6 — тяговая цепь; 7 — червяк; 8 — грузовая цепь; 9 — пульт управления; 10 — гибкий кабель; 11 — электродвигатель; 12 — тележка; 13 — монорельс; 14 — канатный барабан

Электроталь (тельфер) представляет собой таль с электроприводом 11 (рис. 17.7, б), связанную с тележкой 12, которая снабжена ручным или электрическим механизмом передвижения. Тельферы применяются как для вертикального подъема и спуска грузов, так и для горизонтального их перемещения вдоль монорельсового пути.

Домкраты . Домкратами называют переносные грузоподъемные механизмы, предназначенные для подъема груза на небольшую высоту.

По своим конструктивным особенностям они разделяются на реечные, винтовые, гидравлические и др.

Реечные домкраты обычно имеют грузоподъемность не более 20 т. Подъем груза в них производится выдвиганием рейки 1 (рис. 17.8, а) из корпуса 3 домкрата. Перемещение рейки осуществляется от шестерни, сцепленной с рейкой и приводимой во вращение рукояткой 5 непосредственно или через промежуточные зубчатые передачи 2 (при большой грузоподъемности домкрата). На верхнем конце рейки закрепляется вращающаяся головка 4, на которую и опирается поднимаемый груз. В нижней части рейка имеет лапу 6 для подъема низко расположенных грузов. Грузоподъемность на лапе обычно равна половине основной грузоподъемности домкрата.

Подъем груза в реечных домкратах производится вручную. Чтобы не допустить самоопускания рейки и удержать груз в поднятом положении, имеется храповой механизм, состоящий из собачки 7 и храпового колеса 8 (рис. 17.8, б), насаженного на вал рукоятки. При подъеме груза собачка свободно проскакивает по зубьям храпового колеса. Но как только рукоятку опускают, собачка упирается в зуб храповика и удерживает рейку.

Реечные домкраты применяются в тех случаях, когда вес поднимаемого груза невелик, не требуется высокая точность подъема, а скорость его должна быть достаточно большой.

Винтовые домкраты имеют самое широкое распространение. Они просты по конструкции и надежны в работе, так как обладают свойством самоторможения, т. е. поднимаемый груз не может опускаться самопроизвольно при опущенной рукоятке. Винтовые домкраты удобны для применения в узких и тесных местах и обеспечивают высокую точность установки поднимаемого груза по высоте.

Для увеличения высоты подъема некоторые винтовые домкраты снабжаются специальным телескопическим винтом. Телескопический винт состоит из двух винтов, один из которых (малый 1) ввинчен в другой 3 (рис. 17.8, в), ввернутый в гайку 2 домкрата. При подъеме груза сначала из большого вывинчивается малый винт, а затем большой вместе с вывернутым малым вывинчивается из гайки. Высота подъема увеличивается почти в 2 раза по сравнению с обычным винтовым домкратом.

Рис. 17.8. Домкраты: а — реечный; б — храповой механизм; в — винтовой; г — гидравлический

Грузоподъемность винтовых домкратов — от 2 до 50 г, высота подъема — от 150 до 400 мм.

Гидравлические домкраты предназначаются для подъема и опускания деталей и механизмов на небольшую высоту.

Они выпускаются как со встроенными ручными плунжерными насосами, так и с отдельно расположенными насосами для группы одновременно работающих домкратов. Гидравлический домкрат со встроенным насосом состоит из цилиндра 1 (рис. 17.8, г) с поршнем и ручного плунжерного насоса 5, соединенного с цилиндрами. Колебательным движением рукоятки 4 плунжеру насоса сообщается возвратно-поступательное движение, в результате чего рабочая жидкость (глицерин) нагнетается в цилиндр домкрата под поршень, поднимая его вместе с грузом. Если груз необходимо выдержать в течение длительного времени на заданной высоте, то предохранительную гайку 2 на поршне свинчивают вниз до упора в корпус домкрата. Для опускания груза ее свинчивают кверху и затем снимают давление в цилиндре домкрата, для чего следует открыть кран 3.

Грузоподъемность гидравлических домкратов достигает 300 и даже 500 т. Небольшие габариты, большая грузоподъемность и простота обслуживания делают их незаменимыми при монтаже тяжелых изделий. Однако ввиду сравнительно невысокой скорости подъема (8–10 мм/мин) применение их для деталей или узлов весом менее 10 т нецелесообразно.

17.4. Грузозахватные устройства

Грузозахватные приспособления (средства) применяются для захвата и удержания поднимаемых и перемещаемых (транспортируемых) грузов. Они могут быть универсального и специального назначения.

Универсальные грузозахватные приспособления: крюки, кольца, серьги, траверсы и стропы — применяются для грузов различной конфигурации.

Крюки в захватных приспособлениях выполняются различной конфигурации.

Для нагрузок до 250 кг используют крюки, откованные из круглого пруткового материала, или крюки прямоугольного сечения. Для более тяжелых грузов применяются цельнокованые однорогие и двурогие: однорогие — для грузов весом до 50 т, двурогие — до 100 т. Во избежание самопроизвольного срыва каната с крюка грузозахватного приспособления крюки рекомендуется оборудовать специальными предохранительными устройствами.

Кольца, серьги и траверсы служат для соединения отдельных элементов грузозахватных приспособлений, а также для навески последних на крюки подъемных механизмов. Наиболее широко распространены кольца овальной, круглой и треугольной формы. Для подъема и перемещения тяжелых грузов и особенно длинных изделий часто пользуются так называемыми траверсами.

Стропы . Стропом называют приспособление, служащее для обвязки, крепления и подвешивания груза к крюку грузоподъемного механизма. Стропы изготовляются из пеньковых и стальных канатов и цепей, а также из капрона. Широко применяются стропы двух типов: универсальные и облегченные.

Универсальные стропы бывают кольцевые и одинарные с петлями. Кольцевой строп имеет форму замкнутой петли из каната или цепи (рис. 17.9, б). Одинарные канатные стропы изготовляются с двумя петлями по концам (рис. 17.9, в, г).

Облегченный строп выполняют из отрезков цепей или канатов, имеющих на концах крюки, кольца или другие элементы, служащие для подвешивания груза (рис. 17.9, д).

Рис. 17.9. Траверсы (а): 1 — кольцо; 2– серьга; 3 — траверса; стропы: б — кольцевой; в и г — одинарные; д — облегченный.

Струбцины горизонтальные представляют собой скобы с зажимными винтами. Грузозахватные струбцины имеют отверстия для соединительного кольца или каната стропа. Опорные поверхности струбцин без специальных выступов и отгибов должны иметь рифление или ребристую наплавку сплавом сормайт. Форма струбцин зависит от их назначения. Обыкновенные универсальные струбцины (рис. 17.10, а, б) предназначены для захвата изделий в горизонтальном положении. Специальные конструкции струбцин со штифтами (рис. 17.10, в) предназначены для захвата деталей с фланцами в любых положениях, а струбцины, имеющие специальные отгибы — носики (рис. 17.10, г), — для захвата деталей типа шкивов, шестерен, крышек и пр.

Рис. 17.10. Захваты для штучных грузов: а, б — универсальные струбцины; в, г — специальные струбцины; д — рым-болт; е, ж — грузовые штыри; з — клещевой захват для круглых деталей

Рымы, или рым-болты,  — это грузовые винты с кольцами (рис. 17.10, д), ввертываемые в детали машин и предназначаемые для подъема их при сборке и монтаже. Стандартные рымы ставятся непосредственно на корпусах электродвигателей, редукторов и других машин. При использовании различных переходников с наружной и внутренней резьбами или фланцем рымы применяют для подъема разнообразных по конфигурации изделий.

Штыри грузовые и клещи как вспомогательные грузозахватные средства (рис. 17.10, е, ж) широко используются в слесарно-сборочных цехах при подъеме и перемещении деталей машин. Как показывает опыт, строповка деталей с применением штырей обходится дешевле строповки другими, более сложными грузозахватными средствами.

Клещи состоят из двух изогнутых рычагов, соединенных шарнирно (рис. 17.10, з). В зависимости от формы и веса грузов существует большое разнообразие конструкций клещей. Клещи обычного типа удерживают груз острыми центрами, врезающимися в его тело. Захватные части клещей, предназначенных для подъема деталей круглого сечения, должны быть вогнуты и снабжены специальными пластинками, учитывающими продольный перекос груза. Очень просты по конструкции и надежны в эксплуатации клещи, употребляемые для захвата деталей за буртики, выточки и отверстия.

17.5. Правила безопасности при эксплуатации грузоподъемных устройств

Для обеспечения безопасности при работе с грузоподъемными машинами необходимо строгое соблюдение действующих норм и правил безопасности, в которых наряду с инструкциями Ростехнадзора России изложены требования, подлежащие выполнению в процессе эксплуатации грузоподъемных устройств.

Разрешение на эксплуатацию (пуск в работу) вновь зарегистрированного крана в Ростехнадзоре выдает инспектор. В других случаях разрешение на эксплуатацию грузоподъемных устройств выдает инженерно-технический работник по надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъемных кранов на предприятии. До начала эксплуатации грузоподъемные машины и съемные грузозахватные приспособления должны быть подвергнуты полному техническому освидетельствованию, которое включает в себя статические и динамические испытания машин, и тщательный технический контроль всех механизмов, электрооборудования, тормозов, канатов и грузозахватных устройств.

Статические испытания кранов проводятся нагрузкой, на 25 % превышающей его паспортную грузоподъемность.

Динамические испытания кранов проводятся грузом, масса которого на 10 % превышает его грузоподъемность, и имеют целью проверку действия его механизмов и тормозов.

Механизмы, находящиеся в эксплуатации, должны подвергаться периодическому техническому освидетельствованию.

Срок периодических испытаний в объеме полного технического освидетельствования грузоподъемных машин: кранов, передвигающихся по рельсовым путям электрических тележек, ручных и электрических талей, лебедок для подъема груза — устанавливается раз в 3 года, лебедок для подъема людей — раз в год.

Кроме полного освидетельствования грузоподъемные машины не реже одного раза в год должны подвергаться частичному техническому освидетельствованию, при котором испытания не проводятся.

Внеочередное полное техническое освидетельствование должно производиться после установки грузоподъемного устройства на новое место работы, после ремонта с применением сварки и в других случаях. Цель технического освидетельствования — установить, исправно ли грузоподъемное устройство и обеспечивает ли оно безопасную работу.

Результаты технического освидетельствования крана записываются в его паспорт инженерно-техническим работником по надзору за безопасной эксплуатацией грузоподъемных кранов, проводившим освидетельствование, с указанием срока следующего освидетельствования.

Съемные грузозахватные приспособления (стропы, цепи, клещевые захваты траверсы и др.) должны подвергаться осмотру и испытанию нагрузкой, в 1,25 раза превышающей их номинальную грузоподъемность. В процессе эксплуатации съемные приспособления должны подвергаться периодическому осмотру не реже раза в месяц, а стропы — каждые 10 дней.

Результаты осмотра съемных грузозахватных приспособлений и тары заносятся в журнал осмотра грузозахватных приспособлений.

Контрольные вопросы

1. На какие группы делятся подъемно-транспортные машины и что к ним относится?

2. Расскажите о механизированных тележках слесарно-сборочных цехов.

3. Что такое рольганг и для чего его применяют?

4. Чем отличаются ленточные конвейеры от пластинчатых?

5. Опишите работу подвесных конвейеров.

6. Назовите отличия мостового крана от кран-балки.

7. Объясните работу талей и тельферов.

8. Какие существуют типы домкратов? Опишите их работу.

9. Перечислите виды грузозахватных устройств и периодичность их осмотра.

10. Какие виды технических освидетельствований кранов проводят? Какова их периодичность?

Раздел IV Ремонтные работы

Глава 18 Износ деталей

18.1. Общие сведения

В процессе эксплуатации машин и оборудования возникают неисправности, нарушающие их работу. В одном случае их устраняют регулировочными операциями, предусмотренными самой конструкцией машины, в другом — ремонтными.

Каждая машина состоит из отдельных деталей, которые во время работы совершают то или иное относительное движение либо сохраняют взаимную неподвижность. Характер связи каждой пары сопрягаемых деталей различен и определяется посадкой , которая в подвижных сопряжениях обеспечивает свободу относительного перемещения деталей, в неподвижных — прочность их взаимного соединения.

Подвижные посадки характеризуются величиной зазора , а неподвижные — натяга . Нарушение посадки в неподвижных сопряжениях возникает в результате пластических деформаций и некоторого смещения деталей при тяжелых условиях работы. Ослабление неподвижной посадки деталей в процессе работы требует немедленного ремонта.

Основной причиной, вызывающей нарушение первоначальной посадки в подвижных сопряжениях, является изнашивание рабочих поверхностей.

Если эксплуатация машины производится в соответствии с ее назначением при соблюдении установленных обслуживания и ремонта, то изнашивание рабочих поверхностей проявляется как нормальный, относительно медленный, естественный процесс, протекающий постепенно и сравнительно медленно. Однако нарушение правил технической эксплуатации машины приводит к тому, что ее детали начинают подвергаться повышенному изнашиванию.

Процесс постепенного изменения размеров тела при трении, связанный с отделением с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации, называется изнашиванием .

Износ — результат изнашивания, проявляющегося в виде отделения или остаточной деформации материала детали.

Продуктами изнашивания являются частицы материала, отделяющиеся в процессе изнашивания деталей.

Скорость изнашивания — отношение величины износа ко времени, в течение которого он возник.

Интенсивность изнашивания — отношение величины износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или к объему выполненной работы машиной за период наблюдения.

Под износостойкостью понимается свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости или интенсивности изнашивания.

Приработкой называется процесс изменения геометрии поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материала в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении работы трения, температуры и интенсивности изнашивания.

18.2. Виды изнашивания деталей

Физическое изнашивание деталей машин и оборудования подразделяют на две группы: естественное и аварийное.

Естественное изнашивание является результатом неизбежного изнашивания оборудования в условиях нормальной эксплуатации, при этом работоспособность оборудования сохраняется в течение всего установленного для данной машины межремонтного срока службы. Естественное изнашивание нарастает постепенно, пропорционально сроку службы деталей и определяется многими факторами: величинами сил трения, конструкцией и назначением детали, климатическими условиями и режимами работы машин. Скорость изнашивания одних и тех же деталей, установленных на однотипных машинах, различна в зависимости от квалификации обслуживающего персонала, интенсивности использования машины и рода перерабатываемого груза. Например, при использовании автопогрузчиков при переработке насыпных и навалочных грузов наблюдается более быстрое изнашивание деталей гидросистемы, ходового оборудования, коробки передачи, грузоподъемной рамы по сравнению со скоростью изнашивания этих узлов и деталей при эксплуатации автопогрузчиков на контейнерных или тяжеловесных площадках.

Аварийное изнашивание деталей машины проявляется в результате неправильного выполнения операций по обслуживанию и ремонту или возникает при нарушении правил эксплуатации и режима работы оборудования, в отдельных случаях — из-за конструктивных или производственных недоделок и усталости металла.

Аварийное изнашивание нарастает с повышенной скоростью, а иногда и мгновенно, при этом работа оборудования нарушается задолго до установленного срока службы.

Нарастание изнашивания деталей подвижных сопряжений, работающих со смазкой, характеризуется кривой износа (рис. 18.1).

Рис. 18.1. Кривая износа деталей

Начальная стадия изнашивания деталей (участок кривой 1–2) характерна быстрым увеличением зазора, что является результатом приработки рабочих поверхностей. В последующем на участке 2–3 интенсивность изнашивания уменьшается. Этот участок кривой соответствует естественному изнашиванию деталей, нарастание изнашивания за отдельные промежутки времени происходит примерно пропорционально времени работы машины. После того как зазор достигнет значения S3 — величины предельного износа, его скорость начинает возрастать более интенсивно. В этом случае для предотвращения аварии надо прекратить работу оборудования и установить новую деталь.

В зависимости от изнашивания поверхностей и изменений, происходящих в процессе трения в поверхностном слое металла, различают три вида изнашивания: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое.

Механическое изнашивание наиболее распространенное, возникает при истирании поверхностей трущихся деталей машин или при многократном воздействии нагрузок, вызывающих потерю поверхностными слоями металла упругих свойств и приводящих к послойному повреждению.

Механическое изнашивание подразделяется на:

● абразивное — результат режущего или царапающего действия твердых тел и частиц;

● гидроабразивное — результат воздействия твердых тел и частиц, увлекаемых потоком жидкости;

● газоабразивное — результат воздействия твердых тел и частиц, увлекаемых потоком газа;

● эрозионное — результат воздействия на поверхность детали потока жидкости или газа;

● усталостное — результат повторного деформирования микрообъемов материала (например, беговой дорожки подшипника, зубьев шестерни).

Молекулярно-механическое изнашивание происходит в результате одновременного воздействия внешних механических и молекулярных сил.

Разновидностью молекулярно-механического изнашивания является изнашивание на заедании, когда происходит глубинное вырывание материала, перенос его с одной поверхности трения на другую и воздействие возникающих неровностей на сопряженную поверхность деталей.

Изнашивание заеданием появляется в сопряжениях, работающих при недостаточной смазке и значительном удельном давлении, когда две поверхности сближаются настолько плотно, что начинают действовать молекулярные силы, приводящие к схватыванию поверхностей при трении.

Коррозионно-механическое изнашивание возникает при трении деталей, материал которых вступил в химическое воздействие со средой.

Разновидностью коррозионно-механического изнашивания является окислительное изнашивание, возникающее вследствие окисления металла кислородом. В результате на поверхности деталей образуются хрупкие и твердые пленки окислов, периодически разрушающиеся под действием сил трения. После разрушения пленок новые, более глубокие слои металла вступают в реакцию с кислородом. Для предохранения от окисления (коррозии) рабочие поверхности покрывают стойкими против коррозии покрытиями или консистентными смазками.

18.3. Причины, влияющие на изнашивание деталей

На интенсивность изнашивания деталей влияют следующие факторы: ¨ вид трения;

● качество материалов, из которых изготовлены детали;

● качество механической обработки их поверхностей;

● характер и род смазки;

● скорость движения и удельное давление на рабочую поверхность;

● условия эксплуатации и др.

Влияние трения. Изнашивание деталей в основном определяется различными видами трения. В машинах и механизмах различают два основных вида трения: по наличию и характеру движения и смазке.

По наличию и характеру движения трение подразделяется на трение покоя и трение движения.

Трение движения имеет разновидности: трение качения, трение скольжения и трение качения с проскальзыванием (например, при работе зубчатых колес).

По наличию или отсутствию смазки различают три вида трения: трение без смазки (сухое), граничное и жидкостное.

Трение без смазки — трение двух твердых тел при отсутствии на поверхностях смазочного материала. Трение без смазки происходит при эксплуатации тормозных систем, фрикционных соединительных муфт и других устройств.

Граничное трение — трение двух твердых тел при наличии на поверхностях трения слоя жидкости, обладающего свойствами, отличающимися от объемных. Этот вид трения возникает между теми поверхностями, которые изготовлены с очень высоким классом шероховатости. Граничное трение неустойчиво и может переходить в трение без смазки.

Жидкостное трение — трение между двумя деталями, разделенными слоем жидкости, в котором проявляются его объемные свойства. Этот вид трения характерен для подшипников скольжения с номинальным радиальным зазором при определенной частоте вращения вала.

Наиболее благоприятные условия для повышения срока службы деталей в сопряжениях машин создаются при жидкостном трении. Изнашивание деталей при этом виде трения протекает относительно равномерно с низкими скоростями.

Все перечисленные виды трения в той или иной степени сопровождают работу деталей и их сопряжений и вызывают износы.

Влияние качества материалов . Качество материалов и их механическая и химико-термическая обработка существенно влияют на износостойкость деталей. Большое значение имеет разнородность трущихся поверхностей, твердость и вязкость материалов, препятствующие появлению рисок и отрыву материала от поверхности. Из совместно работающей пары деталей одну рекомендуется изготавливать из более твердого износостойкого материала, а другую — из сравнительно мягкого материала с малым коэффициентом трения.

Влияние качества механической обработки . Неровности в виде гребешков и впадин, образующиеся на поверхности детали в результате механической обработки, определяют интенсивность изнашивания, особенно в период приработки.

В результате приработки поверхности трущихся деталей снижается их шероховатость до некоторой оптимальной величины, характерной для данных условий трения, и уменьшается скорость износа.

Влияние смазки . Изнашивание сопряженных деталей при наличии между ними смазки в значительной степени зависит от свойств смазочных материалов, режима смазки, качества защитных устройств, препятствующих проникновению в соединение посторонних частей. Для того чтобы обеспечить продолжительную работу деталей, необходимо правильно подбирать масло, надежно подводить его к трущимся поверхностям и создавать нормальный режим смазки. Трущиеся детали смазывают минеральными маслами: индустриальным, автотракторным и др.

Кроме индустриального масла в качестве смазочных масел применяют консистентные смазки, представляющие собой пластические мазеподобные вещества из минеральных масел и загустителей. В зависимости от сорта загустителя смазки разделяют на кальциевые (например, солидол) и натриевые (например, консталин). Консистентные смазки можно применять для смазки подшипников качения и скольжения, когда в них плохо удерживается масло.

Влияние скорости движения трущихся деталей и удельного давления. При увеличении скорости движения легче осуществляется жидкостное трение, следовательно, уменьшается изнашивание деталей. При граничном трении скольжения изменение скорости перемещения трущихся поверхностей в пределах от 15 до 40 м/мин заметно не сказывается на увеличении изнашивания. В этом случае его величина прямо пропорциональна пройденному пути. За одно и то же время деталь, имеющая большую скорость, пройдет больший путь и, следовательно, будет больше изношена. Таким образом, детали машин, работающие с высокой частотой вращения, при прочих равных условиях будут изнашиваться быстрее, чем детали, работающие с малой частотой вращения.

Величина изнашивания, кроме того, зависит от удельного давления на трущиеся поверхности: чем больше удельное давление, тем больше изнашиваются трущиеся поверхности. Это объясняется тем, что с увеличением удельного давления смазка выдавливается из зазора между трущимися поверхностями.

Влияние условий эксплуатации оборудования . При работе машин в запыленных помещениях пыль, попадая в соединения деталей, способствует быстрому их изнашиванию. Это зависит также от влажности и температуры окружающей среды, квалификации обслуживающего персонала, своевременного и качественного ухода за оборудованием.

18.4. Предельные и допустимые износы деталей

Износ, при котором нормальная работа данного сопряжения невозможна из-за нарастающих неисправностей и опасности аварии, называют предельным . Для большинства деталей в подвижных соединениях нарастание износа протекает по кривой износа (рис. 18.1). Деталь становится непригодной для эксплуатации, если износ достигнет величины S3 на грани перехода участка кривой 2–3 в точке 3.

На основе лабораторных и практических данных определяют предельно допустимый износ деталей. Детали подбирают с таким расчетом, чтобы превышение допустимого износа не приводило сразу же к аварии, т. е. предусматривают определенный запас прочности, обеспечивающий нормальную работу деталей еще целый межремонтный срок. Для примера приведем предельно допустимые нормы износа некоторых деталей. Износ шеек шпинделей допускается в пределах от 0,01 до 0,05 мм (в зависимости от точностных требований, предъявляемых к оборудованию), валов под подшипники качения не должен превышать 0,03–0,04 мм, а шлицов — по ширине 0,10–0,15 мм.

В зубчатых передачах износ стальных зубьев по толщине допускается до 10 % от толщины зуба на начальной окружности (при окружной скорости до 2 м/с и передаче мощности в одном направлении без ударной нагрузки) и до 5 % при ударной нагрузке и реверсивной передаче.

18.5. Признаки износа деталей

Об износе деталей машин часто можно судить по характеру их работы. Так, шум в зубчатых передачах свидетельствует об износе профиля зубьев.

Гремящий шум (частые звонкие стуки), издаваемый при работе узлов с подшипниками качения, означает, что на шариках, роликах или кольцах появились язвины или в подшипники попала пыль. Глухие удары сигнализируют об ослаблении посадки подшипника на валу или в корпусе. Изменение формы детали и появившиеся на ней трещины, царапины, бороздки и забоины также служат признаками износа.

Для получения количественной оценки степени износа деталей применяют различные методы. Наибольшее распространение получил метод микрометража. Сущность метода состоит в измерении размеров деталей до постановки их в работу и после изнашивания.

Применяемые измерительные инструменты делят на следующие группы: штриховые меры длины и штангенинструменты, проверочные инструменты, плоскопараллельные концевые меры, калибры и инструменты для измерения углов.

Штриховые меры длины и штангенинструменты . К ним относят металлические линейки, кронциркули, нутромеры, штангенциркули, штангенглубомеры и др. Условно к этой группе относят микрометрические инструменты и индикаторы. Эти приборы применяют для:

● кронциркули и нутромеры — для измерения внешних и внутренних диаметров деталей с точностью от 0,25 до 0,5 мм;

● штангенциркуль — для измерения наружных и внутренних размеров любых деталей с точностью 0,1; 0,05 и 0,02 мм;

● штангенглубомер — для измерения глубины отверстий, канавок, пазов, углублений и т. п. с точностью 0,02–0,15 мм;

● штангензубомер — для измерения толщины зубьев (по начальной окружности) цилиндрических зубчатых колес с точностью 0,02–0,10 мм;

● микрометры с ценой деления 0,01 мм — для измерения наружных размеров деталей;

● штихмас — для измерения внутренних размеров с точностью 0,01 мм;

● микрометрические глубиномеры — для измерения глубины и высоты с точностью 0,01 мм; пределы измерения глубомером — 0–25; 25–50; 50–75; 75–100 мм. Для увеличения пределов измерения применяют удлинители;

● индикаторы — для сравнительных измерений. Их изготавливают главным образом с ценой деления от 0,01 до 0,001 мм.

Индикаторы — основная часть многих измерительных приборов (штатива для проверки детали на биение, нутромера, прибора для измерения радиального зазора в подшипниках качения и др.).

Проверочные инструменты . Для определения величины зазора между сопрягаемыми деталями используют слесарные проверочные линейки и щупы. Щуп состоит из набора стальных пластинок толщиной 0,03–1 мм и длиной 50–200 мм. Точность определения величины зазора — 0,01 мм.

Калибры . Служат для проверки размеров, форм и относительного расположения частей изделий. Калибрами измеряют предельные размеры изделий. Их изготавливают в виде двухсторонних и односторонних скоб для контроля валов или двухсторонних пробок.

Износ шейки коленчатого вала определяют микрометром (рис. 18.2, а, б, в), изогнутость валов коротких — на призмах, а длинных — в центрах токарных станков проверяют индикатором (рис. 18.2, г, д). Износ цилиндра определяют индикаторным нутромером (рис. 18.2, е), зубьев колес — штангензубомером (рис. 18.2, ж), а направляющих — контрольной линейкой и щупом (определяют зазор) через каждые 300–350 мм по длине направляющей (рис. 18.2, з).

Рис. 18.2. Определение износа деталей:

а, б, в — микрометром; г — индикатором: 1 — вал; 2– призма; д — индикатором: 1 — вал; 2 — опора качения; е — индикаторным нутромером: 1 — измерительный стержень; 2 — сменный наконечник; ж — штангензубомером: 1, 5 — шкалы; 2, 4 — нониусы; 3 — упор; h\' — высота головки зуба; а — толщина зуба; з — линейкой и щупом: 1– линейка; 2 — направляющая; 3 — щуп

18.6. Смазочные материалы

При эксплуатации машин и оборудования смазочные материалы используют для понижения интенсивности изнашивания деталей в результате создания наиболее благоприятных условий взаимодействия поверхностей трения. Это достигается поддержанием в сопряжениях жидкостного трения, позволяющего постоянно понижать температуру поверхностей трения, удалять продукты изнашивания и предохранять от окисления незащищенные части машин. Нарушение нормальных режимов смазки деталей приводит к быстрому их изнашиванию и частым внеплановым ремонтам по техническим причинам.

Масло прилипает к деталям и, разъединяя трущиеся поверхности, заменяет сухое трение металла о металл трением внутри масляного слоя. При этом коэффициент трения снижается, улучшаются и облегчаются условия работы деталей. Это явление было открыто русским ученым К. П. Петровым, разработавшим теорию гидродинамической смазки.

Сущность гидродинамической смазки состоит в следующем. Между вращающимся валом 1 (рис. 18.3) и неподвижным подшипником 2 образуется зазор 3. В зазор попадает жидкий смазочный материал (масло). При вращении вала в клиновидный зазор затягивается масло, прилипшее к движущейся поверхности вала. В нижней части зазора образуется масляный клин 4, в котором масло находится под большим давлением, достаточным для уравновешивания нагрузки от вала. Таким образом, получается масляная подушка, которая разделяет трущиеся поверхности слоем масла, и трение становится жидкостным. При этом вал как бы всплывает над поверхностью подшипника, и при вращении трущиеся поверхности почти не соприкасаются. Одновременно масло, которое находится в постоянном движении, интенсивно отводит тепло от трущихся поверхностей.

Рис. 18.3. Схема работы подшипника скольжения с масляным клином:

1– вал; 2 — неподвижный подшипник; 3 — зазор; 4 — масляный клин

Для обеспечения нормальной работы механизмов необходимо следить за своевременной подачей смазочного материала к трущимся поверхностям. При несвоевременном заполнении масла может оказаться, что трущиеся поверхности работают без смазки. В этом случае силы трения возрастают в 10–15 раз, что приводит к повышенным нагрузкам на подшипники, форсированному износу и быстрому выходу из строя всего механизма (отказу).

По характеру происхождения смазочные материалы можно классифицировать на растительные, животные и минеральные. Растительные смазочные материалы изготовляют из семян масличных растений, животные — из сырья при переработке жиров и масел животных, а минеральные получают из полезных ископаемых земли (нефти, каменного угля, торфа и др.).

Используемые при эксплуатации машин и оборудования смазочные материалы в зависимости от состояния при нормальной температуре можно разделить на две группы: смазочные масла и пластические смазочные материалы. Выбор того или иного материала определяется его физико-химическими свойствами, назначением и конструкцией смазываемого узла, скоростями, нагрузками и другими факторами, характеризующими режимы и интенсивность использования узла, а также разновидностью системы смазки. При одинаковой возможности применить масла или пластические материалы предпочтение следует отдать жидким смазочным материалам.

Решающее значение на выбор смазочного материала оказывает температурный режим поверхностей трения деталей. С повышением температуры поверхностей затрудняется удержание смазочного материала, изменяются его свойства в процессе работы. При выборе сортов смазочных материалов необходимо также учитывать сезонные колебания температуры окружающего воздуха. Для некоторых машин, особенно с приводом от двигателя внутреннего сгорания, при смазывании одних и тех же узлов используют зимние и летние сорта смазочного материала. Применение одних смазочных материалов в летний и зимний сезоны ухудшает условия работы деталей, повышает интенсивность изнашивания и затрудняет запуск двигателей.

Наибольшее распространение получили моторные, трансмиссионные и индустриальные масла. Кроме того, выпускается нескольких сортов масла одного и того же названия и назначения, которые обладают различными свойствами, определяющими пригодность его к работе в конкретных условиях.

К основным показателям, характеризующим смазочные масла, относятся вязкость, температура вспышки, воспламенения и застывания.

Вязкость — важнейшее свойство смазочного масла, характеризующее его внутреннее трение. От него зависит возможность создания жидкостного трения между поверхностями деталей. При недостаточной вязкости масло не удерживается на поверхностях трения, с увеличением вязкости повышается так называемая несущая способность слоя смазки.

Температура вспышки — самая низкая температура, до которой необходимо нагреть масло, чтобы его пары с воздухом образовали взрывчатую смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней пламени. Температура нагрева, при которой масло не только вспыхивает, но и горит при поднесении к нему огня, называется температурой воспламенения .

Значения этих температур характеризуют огнестойкость масел, а также их однородность.

Температура застывания характеризует способность масел терять подвижность и затвердевать с понижением температуры. В холодный период года необходимо применять зимние сорта масел, обладающие пониженной вязкостью и температурой застывания. Для определения температуры застывания смазочное масло наливают в пробирку, выдерживают определенное время в холодильной камере. Если после охлаждения и наклона пробирки на угол 45° уровень масла остается неподвижным в течение 1 мин, то масло считается застывшим. Наибольшая температура, при которой сохраняется неизменным положение уровня, и будет температурой застывания масла.

В отличие от смазочных масел пластические материалы представляют собой густой мазеобразный продукт, включающий минеральные масла и различного рода загустители (парафин, церезин, петролатум и др.). Они применяются в тех узлах машин, в которых невозможно обеспечить непрерывную подачу жидких смазочных масел. Пластические материалы должны обладать определенными физико-химическими свойствами, характеризующимися пенетрацией, температурой каплепадения, водостойкостью и др.

Пенетрация — показатель, дающий представление о мягкости или твердости смазки. При определении степени пенетрации смазки в нее в течение 5 секунд вдавливается под действием собственного веса металлический конус установленного размера. По глубине проникновения конуса оценивается консистентность смазки, измеряемая числом пенетрации. Например, если пенетрация смазки равна 240, то это означает, что конус погрузился на глубину 240 мм.

Температура каплепадения — это температура, при которой падает первая капля смазочного материала, помещенного в специальный сосуд и подогреваемого в заданных условиях. По температуре каплепадения ограничивается тепловой режим применения смазочного материала. Обычно считается, что при работе смазочного материала окружающая температура должна быть на 15–20 °C ниже температуры ее каплепадения.

Водостойкость — способность смазочного материала не разрушаться и не терять эксплуатационных свойств при соприкосновении с водой. К числу водостойких относятся кальциевые смазочные материалы. Натриевые смазочные материалы не водостойки.

18.7. Смазка оборудования

Периодическое пополнение смазочного материала или его замена с промывкой корпусов и систем входит в обязанности слесаря по межремонтному обслуживанию. Смазку оборудования ведут в соответствии с картой смазки, где указаны все смазываемые места, тип и марка масла, периодичность смазки. Предельные сроки замены смазочного материала в узлах металлорежущих станков приведены в табл. 18.1.

Таблица 18.1. Предельные сроки (в годах) замены смазочного материала в узлах металлорежущих станков

Промывка оборудования состоит из таких операций, как: ¨ слив отработанного жидкого или удаление пластичного смазочного материала;

● очистка системы от осадков, грязи и остатков смазочного материала;

● протирка техническими салфетками корпусов и емкостей;

● промывка системы в течение 10–15 мин керосином или промывочным маслом и их слив;

● промывка в керосине или замена изношенных войлочных, фетровых или манжетных уплотнений;

● заливка свежим жидким или наполнение пластичным смазочным материалом емкостей;

● заполнение соответствующих емкостей ранее слитым отработанным маслом для его дальнейшей регенерации.

Смазка оборудования осуществляется жидкими минеральными маслами, пластичными смазками или твердыми смазочными материалами (такими как графит, тальк, дисульфид молибдена и др.).

Минеральные масла по назначению делятся на индустриальные, применяемые для смазки производственного технологического оборудования и в гидравлических системах, моторные (авиационные, автомобильные, дизельные и др.), масла для турбин, машин и компрессоров (цилиндровые, турбинные, компрессорные и др.), трансмиссионные и электроизоляционные (трансформаторные, конденсаторные и др.).

Пластичные смазки по назначению делятся на антифрикционные, приборные и часовые, герметизирующие и защитные (консервационные).

В табл. 18.2 и 18.3 приведены данные некоторых наиболее распространенных смазочных материалов.

Таблица 18.2. Масла для смазки производственного технологического оборудования

Таблица 18.3. Пластичные антифрикционные смазки

Системы для жидких смазочных материалов делятся на проточные, когда масло вытесняется с поверхности трения, не возвращаясь в систему, и циркуляционные, когда масло, смазав трущиеся поверхности, возвращается обратно в систему и непрерывно циркулирует в ней либо свободно (при смазывании разбрызгиванием, погружением), либо принудительно (при смазывании под давлением). Системы с пластичными смазками относятся к проточным, так как смазка вторично не используется.

В зависимости от того, подается ли масло только к одному или ко многим узлам трения, различают смазку индивидуальную и централизованную. Подача масла может быть периодической и непрерывной, а также ручной и автоматической.

Для пластичных смазок используют масленки (рис. 18.4): напорные (прямые емкостью 1, 2, 3 и 4 см2 и угловые — 1, 2 и 3 см2) и колпачковые (1, 2, 3, 6, 12, 25, 50, 100, 200 и 400 см2). Для жидких масел используют напорные масленки под запрессовку (емкостью 1 и 2 см2), наливные фитильные с закрепительным колпачком (12, 25 и 50 см2) и с откидной крышкой (1, 2, 3, 6, 12, 18, 25 и 50 см2), наливные с поворотной крышкой (1, 2, 3 и 4 см2) и капельные с запорной иглой (16, 25, 50 и 100 см2).

Рис. 18.4. Масленки: а — напорная прямая; б — напорная угловая; в — напорная под запрессовку; г — колпачковая; д — наливная фитильная с откидной крышкой; е — капельная с игольчатым дросселем; ж — наливная с поворотной крышкой; з — наливная фитильная с закрепительным колпачком

Уровень масла определяется с помощью маслоуказателей: удлиненного и круглого фонарного типов, трубчатого, жезлового (рис. 18.5).

Рис. 18.5. Маслоуказатели:

а — удлиненный фонарного типа; б — круглый фонарного типа (исполнение 1); в — круглый фонарного типа (исполнение 2); г — наружный трубчатый; д — жезловой открытого типа; е — жезловой закрытого типа

Для подачи смазочных материалов к трущимся деталям применяют различные приборы и устройства (рис. 18.6). Рычажный шприц (рис. 18.6, а) предназначен для смазывания как жидкими, так и пластичными материалами, подаваемыми под давлением к трущимся поверхностям и в полости, предусмотренной для запаса смазочного материала. Для заполнения шприца смазочным материалом отворачивают цилиндрический корпус 5 и поршень 1 опускают в нижнее положение с помощью штока 4. После заполнения корпуса смазочным материалом на верхнюю его часть навинчивают литую головку с плунжером 3, который приводится в движение рычагом. Материал перекачивается плунжером из корпуса и под давлением подается в трубку, на конце которой имеется наконечник, приспособленный к шариковым пресс-масленкам (рис. 18.6, б, в). По мере уменьшения объема смазочного материала поршень перемещается к головке шприца, и по положению его ручки судят о наличии материала в корпусе. При попадании между смазочным материалом и плунжером воздуха после заполнения шприца материал подаваться в трубку не будет. Для удаления воздуха давят на шток 4 и одновременно открывают пробку 2, после чего насос заполняется полностью и может работать.

Рис. 18.6. Приборы и приспособления для смазывания оборудования:

а — рычажный шприц, б — ниппельная пресс-масленка, в — шариковая пресс-масленка, г — винтовой шприц, д — штоковый шприц, е — пробка и штуцер для винтового шприца, ж— колпачковая пресс-масленка, з — контрольная пробка, и — лопаточка; 1 — поршень, 2 — пробка, 3 — плунжер, 4 — шток, 5 — корпус, 6 — винт, 7 — диафрагма, 8, 9 — телескопические трубки, 10 — клапан

Винтовой шприц (рис. 18.6, г) имеет такое же назначение, как и рычажный, но применяют его не для шариковых масленок, а для резьбовых смазочных отверстий, куда ввертывают штуцер (рис. 18.6, е). Передняя часть шприца заканчивается наконечником с внутренней резьбой, служащей для присоединения к штуцеру. Давление в шприце создается за счет ввинчивания винта 6 с поршнем 1 в корпус. При смазывании болт-пробку выворачивают и на его место вставляют штуцер, через который с помощью шприца продавливают смазочный материал.

Штоковый шприц (рис. 18.6, д) предназначен также для смазывания под давлением. При работе шприц держат за рукоятку, связанную со штоком 4 и поршнем 1. Нажатие на рукоятку обеспечивает продавливание смазочного материала через отверстия в диафрагме 7 и одновременно утапливание телескопических трубок 8 и 9 в корпус. При этом пружина сжимается, а плунжер 3 входит внутрь трубки 9, проталкивая сквозь нее смазочный материал. Обратный ход плунжера происходит при снятии нажима с рукоятки шприца за счет пружины. В наконечнике шприца имеется клапан 10, удерживающий выжатый материал от возврата при обратном ходе плунжера.

При больших объемах смазочных работ (при сезонном обслуживании) применяют заправочные шприцы , имеющие большую емкость, а вместо ручного — механический или пневматический привод.

Колпачковую пресс-масленку (рис. 18.6, ж) используют обычно в тех местах, где нужно частое смазывание небольшими порциями. При смазывании крышку масленки, сидящую на резьбе, поворачивают на некоторый угол, уменьшая объем резервуара и выдавливая внутрь необходимое количество смазочного материала.

Шариковые пресс-масленки — ниппельная (рис. 18.6, б) и обычная (рис. 18.6, в) работают как клапаны, обеспечивая пропуск смазочного материала к трущимся поверхностям и удерживая его от вытекания во время работы узла. Для этой цели внутри каждой масленки помещен шарик, прижимаемый пружиной к гнезду масленки. Обычные масленки удобнее в эксплуатации, но их выступающие части нужно защищать от поломок. Поэтому в местах, где возможно задевание за масленку, ставят ниппельные масленки, не имеющие выступающей части.

Контрольная пробка (рис. 18.6, з) представляет собой болт с прокладкой, ввернутый в стенку редуктора на высоте, соответствующей нормальному уровню масла. При заливке масла в редуктор пробку вывертывают и заворачивают после того, как из нее начнет вытекать масло.

Лопаточки (рис. 18.6, и) используют для нанесения густого смазочного материала на открытые поверхности. Их используют также для смазывания стальных канатов.

Для смазывания шестерен и подшипников, находящихся в редукторах выше уровня масла, применяют метод разбрызгивания. В этом случае шестерни, погруженные в масло, при вращении захватывают и разбрызгивают масло, создавая масляный туман, проникающий к шарикоподшипникам редуктора. В тех случаях, когда смазывание разбрызгиванием из-за сложной конфигурации или большой высоты редуктора оказывается недостаточным, масло принудительно подают наверх с помощью специальных устройств, например специальной (паразитной) шестерни 3 (рис. 18.7, а, б), плунжерного (рис. 18.7, в) или шиберного (рис. 18.7, г) насосов .

Плунжерный насос 7 приводится в действие от фасонного диска 8, имеющего наклонную плоскость. Шиберный насос 11 всасывает масло через трубку 6 и подает его по трубке 5 под крышку подшипника вторичного вала, откуда масло попадает на шестерню 10 и разбрызгивается центробежной силой. Специальная шестерня 5, свободно сидящая на валу, нижней частью погружена в масляную ванну и приводится во вращение от зубчатого колеса 2. При вращении шестерен масло, увлекаемое зубьями шестерни 3, подается на зубья шестерни 2 и вместе с ними попадает к быстроходной шестерне 1.

За счет большой скорости вращения шестерни 1 обеспечивается разбрызгивание масла и создается масляный туман. Таким образом смазывается и верхняя шестерня.

Рассмотренные конструкции позволяют упростить уплотнения валов редуктора и уменьшить количество заливаемого масла. Для контроля уровня масла в редукторе применяют масломерные щупы 4, в головке которых часто бывает предусмотрено отверстие, связывающее полость редуктора с атмосферой — так называемый сапун, служащий для уравнивания давления внутри редуктора. На стержень щупа наносят две риски, служащие указателем верхнего и нижнего пределов уровня масла.

Рис. 18.7. Устройства для смазывания механизмов: а — ходовая тележка со специальной (паразитной) шестерней в редукторе для смазывания; б — схема работы зубчатой передачи с паразитной шестерней для смазывания; в — редуктор механизма поворота с плунжерным насосом; г — то же, с шиберным насосом

Подшипники (блоков, осей, роликов и прочих вращающихся деталей) смазывают пластичным смазочным материалом, который заполняет свободное пространство в подшипнике между шариками (роликами), сепараторами и обоймами и на одну треть полости подшипниковых щитов. Целиком заполнять камеры нельзя, так как это вызовет повышенный нагрев подшипника и смазочный материал будет вытекать и разлагаться.

Контрольные вопросы

1. Что такое изнашивание деталей? Чем естественное изнашивание отличается от аварийного?

2. На какие виды подразделяется механическое изнашивание?

3. В чем заключается различие между молекулярно-механическим и коррозионно-механическим изнашиванием?

4. Какие факторы влияют на интенсивность изнашивания?

5. Назовите признаки износа деталей.

6. Какие инструменты применяют для микрометража и что ими измеряют?

7. Расскажите о гидродинамической теории смазки.

8. Перечислите основные показатели свойств смазочных материалов.

9. Какие операции выполняются при замене масла в механизмах?

10. Какие виды масленок существуют для подачи пластичных смазок к трущимся деталям?

Глава 19 Технологический процесс ремонта

19.1. Организация технического обслуживания и ремонта

Организация ремонтной службы на машиностроительном предприятии возлагается на отдел главного механика.

Предприятия имеют большой парк технологического оборудования, необходимого для производства продукции, от точности и надежности работы которого зависят качество выпускаемых изделий и производительность труда. Поэтому все виды оборудования, в том числе и металлорежущие станки, должны работать безотказно. В задачу отдела главного механика и подчиненного ему ремонтно-механического цеха входит обеспечение работоспособного состояния технологического оборудования предприятия на основе системы планово-предупредительного ремонта.

Существуют три основные формы организации технического обслуживания и ремонта оборудования на предприятиях: централизованная, децентрализованная и смешанная.

Централизованный ремонт применяют на предприятиях с небольшим количеством технологического оборудования. Он предусматривает выполнение всех ремонтных работ силами и средствами отдела главного механика предприятия и его ремонтно-механического цеха. Эта система ремонта является наиболее прогрессивной, поэтому получила широкое распространение.

Децентрализованный ремонт используют на предприятиях со значительным количеством крупных цехов и большим количеством оборудования. При этом методе все виды ремонтных работ, включая межремонтное обслуживание, текущий и капитальный ремонты, выполняют цеховые или районные (включают нескольких цехов) ремонтные базы, в состав которых входят ремонтные бригады. На ремонтно-механические цеха возлагается ремонт только сложного оборудования, а также изготовление и восстановление деталей и сборочных единиц при отсутствии у цеховых ремонтных баз необходимого для этого оборудования.

Смешанный ремонт , при котором цеховые ремонтные базы производят все виды ремонта, кроме капитального, выполняется ремонтно-механическим цехом.

В состав ремонтно-механического цеха обычно входят станочное, слесарное, электрогазосварочное отделения, а на крупных предприятиях еще и отдельные отделения по восстановлению и повышению износостойкости деталей и сборочных единиц ремонтируемого оборудования путем металлизации, хромирования, цементации, термообработки и др. В задачу ремонтно-механического цеха входят модернизация действующего парка оборудования и изготовление запасных деталей к нему.

Обеспечение правильной эксплуатации и плановый ремонт энергетического оборудования входят в функции отдела главного энергетика (на крупных предприятиях с большим энергохозяйством) или объединенного отдела главного механика и энергетика (на заводах с ограниченным энергохозяйством).

Также на предприятиях применяют такие формы организации технического обслуживания, как:

● поточное техническое обслуживание в массовом или крупносерийном производстве, выполняемое на специализированных рабочих местах в определенной технологической последовательности;

● техническое обслуживание эксплуатационным персоналом, работающим на данном оборудовании в период его эксплуатации;

● техническое обслуживание специализированным персоналом — специально подготовленными рабочими, которые специализируются по объектам, маркам объектов, видам операций и видам технического обслуживания;

● техническое обслуживание специализированной организацией, с которой заключается договор на техническое обслуживание и ремонт;

● техническое обслуживание предприятием-изготовителем, которое в гарантийный период или по договору производит замену деталей и агрегатов, отказавших во время работы или настройки оборудования.

В настоящее время на предприятиях применяется система планово-предупредительного ремонта (ППР), которая включает в себя комплекс организационно-технических мероприятий предупредительного характера, проводимых в плановом порядке для обеспечения работоспособности парка машин в течение всего предусмотренного срока службы. Основных систем ППР три.

1.  Система периодических ремонтов , которая предусматривает проведение мероприятий по техническому обслуживанию и плановых ремонтов каждой единицы оборудования после отработки ими определенного времени. Наибольший экономический эффект применение данной системы дает в условиях массового и крупносерийного производства и строгого учета наработки оборудования.

2.  Система ремонтов после осмотра , при которой необходимый объем ремонтных работ по данному оборудованию определяется после его осмотра.

Применение этой системы целесообразно для эпизодически работающего оборудования, а также для прецизионных станков.

3.  Система стандартных ремонтов , которая предусматривает выполнение обусловленного объема ремонтных работ в определенные сроки. Система применяется для специального оборудования, работающего на постоянном режиме.

Техническое обслуживание и ремонт оборудования направлены на сохранение его высокой производительности, точности и жесткости, предусмотренных технической документацией завода-изготовителя. Стандартом определены такие виды технического обслуживания, как:

● при подготовке оборудования к использованию по назначению;

● при подготовке к хранению, при хранении и после его окончания;

● при подготовке оборудования к транспортированию, при транспортировании и после доставки;

● периодическое техническое обслуживание, осуществляемое через определенные, установленные эксплуатационной документацией интервалы времени;

● сезонное техническое обслуживание, проводимое при подготовке оборудования к использованию в осенне-зимних или весенне-летних условиях;

● регламентированное техническое обслуживание, выполняемое в соответствии с нормативно-технической документацией независимо от технического состояния оборудования;

● техническое обслуживание с периодическим контролем, которое проводится с периодичностью и в объеме, предусмотренными нормативно-технической документацией; дополнительный объем работ определяется техническим состоянием оборудования к моменту технического обслуживания;

● техническое обслуживание с непрерывным контролем, выполняемым в соответствии с нормативно-технической документацией по результатам непрерывного контроля технического состояния станка.

Основные виды работ планового (регламентированного) и непланового технического обслуживания, а также их распределение между исполнителями заносятся в карту технического обслуживания, включающую:

● ежесменную уборку, чистку и смазку оборудования рабочим, обслуживающим машину (станочником, оператором, наладчиком);

● ежесменный и периодический (частичный), а также плановый (полный) осмотр оборудования рабочим-станочником и слесарем-ремонтником с целью своевременного устранения мелких неисправностей и регулировки механизмов во время перерывов в работе;

● своевременную (по графику) промывку механизмов оборудования, пополнение и смену масел, выполняемые во время перерывов в работе и в нерабочие смены слесарями-ремонтниками при участии станочников и смазчиков;

● профилактическую регулировку, обтяжку крепежа и замену быстроизнашивающихся деталей слесарем-ремонтником;

● периодическую проверку геометрической и технологической точности оборудования, выполняемую слесарем-ремонтником;

● осмотр оборудования слесарем-ремонтником при участии рабочего-станочника с целью выявления объема работ очередного ремонта;

● замену случайно отказавших деталей или восстановление их работоспособности, а также восстановление случайных нарушений регулировки устройств и сопряжений, выполняемое слесарем-ремонтником.

Работы, связанные с электрооборудованием и электронными устройствами, а также профилактические испытания этих устройств выполняются с участием электриков и электроников.

19.2. Составные части технологического процесса ремонта

При составлении планов ремонта оборудования промышленных предприятий руководствуются положениями «Единой системы планово-предупредительного ремонта и эксплуатации технологического оборудования машиностроительных предприятий».

Система ППР направлена на восстановление работоспособности машин путем рационального технического ухода, замены и ремонта изношенных деталей и узлов по заранее составленному плану. Она представляет собой совокупность мероприятий по техническому уходу за оборудованием и ремонту для обеспечения его безотказной эксплуатации.

Система ППР оборудования включает в себя следующие виды ухода, обслуживания и надзора за эксплуатацией оборудования и ремонта:

● текущее профилактическое обслуживание и надзор за оборудованием;

● плановые осмотры и проверки;

● плановый малый и средний ремонты;

● плановый капитальный ремонт.

Ремонтный цикл — время работы машины (в часах) от начала ее эксплуатации до первого капитального ремонта или между двумя капитальными ремонтами. Для каждого вида оборудования установлены нормы продолжительности ремонтного цикла.

Под структурой ремонтного цикла понимают количество, периодичность и последовательность выполнения всех видов ремонтных работ и работ по техническому уходу за ремонтный цикл.

Продолжительность ремонтного цикла зависит от сложности оборудования, условий и длительности его эксплуатации. В массовом и крупносерийном производстве металлорежущие станки имеют меньший ремонтный цикл, чем в мелкосерийном и индивидуальном.

При улучшении условий эксплуатации оборудования и повышении износоустойчивости и прочности его деталей ремонтный цикл может быть увеличен.

Продолжительность ремонтного цикла определяется классом точности станка, условиями работы (такими как степень запыленности, твердость обрабатываемого материала, наличие абразивной обработки и т. д.), характером производства и сроком службы основных механизмов и деталей станка. Для легких и средних станков средняя продолжительность ремонтного цикла составляет около 30 000 ч работы. При двухсменной работе это примерно 90 месяцев. Ремонтный период между промежуточными ремонтами составляет 10 месяцев, а период между осмотрами — 5 месяцев.

Для этих станков рекомендуется следующая структура ремонтного цикла:

К — О — М — О — М — О — С — О — М — О — М — О — С — О — М — О — М — О — К,

где: К — капитальный ремонт; С — средний ремонт; М — малый (текущий) ремонт; О — осмотр.

За ремонтный цикл каждый станок и его двигатель проходят несколько средних, малых ремонтов и осмотров.

Малый ремонт — вид планового ремонта, который выполняется для обеспечения или восстановления работоспособности оборудования на период до очередного планового ремонта. Он обеспечивается заменой или восстановлением незначительного числа изношенных деталей и регулированием механизмов.

Средний ремонт — вид планового ремонта, включающий частичную разборку агрегата, капитальный ремонт отдельных узлов, замену и восстановление значительного числа изношенных деталей, сборку, регулирование и испытание агрегата под нагрузкой.

Капитальный ремонт — вид планового ремонта, когда выполняется полная разборка агрегата, замена изношенных деталей и узлов, ремонт базовых и других деталей и узлов, сборка, регулирование и испытание агрегата под нагрузкой.

При среднем и капитальном ремонтах восстанавливают геометрическую точность деталей, мощность и производительность агрегата на срок до очередного среднего или капитального ремонта.

В периоды между капитальным и средним, малым и средним ремонтами проводят осмотры и текущий ремонт.

При эксплуатации оборудования может возникнуть необходимость в проведении аварийного (внепланового) ремонта. Авария вызывает вынужденную остановку машины из-за повреждения ответственных узлов, механизмов и отдельных деталей, поломка которых может произойти при работе на завышенных режимах резания, недостаточности смазки, при переключении зубчатых колес коробки скоростей и подач во время работы станка и др.

Незначительное повреждение узлов или деталей машины, не нарушающее производственного процесса на участке или в цехе, называют поломкой . Около 1/3 аварий и поломок происходит вследствие нарушения правил эксплуатации оборудования. Аварии и поломки могут происходить из-за низкого качества ремонта, установки бракованных деталей, плохого выполнения пригоночных и сборочных работ.

Межремонтное обслуживание (осмотр и текущий ремонт) включает в себя наблюдение за выполнением правил эксплуатации оборудования, особенно механизмов управления, ограждений и смазочных устройств, а также своевременное устранение мелких неисправностей и регулирование механизмов. Его выполняют во время перерывов в работе рабочие, обслуживающие агрегаты, и дежурный персонал ремонтной службы цеха (слесари, электрики, смазчики и др.).

Межремонтное обслуживание автоматических линий в зависимости от назначения проводят ежесуточно или реже. При двухсменной работе осмотр и текущий ремонт осуществляют после окончания второй смены, а при работе в три смены — на стыке двух смен.

Межремонтное обслуживание автоматических линий проводят наладчики-операторы, в случае необходимости привлекают слесарей цеховой ремонтной службы.

Периодически проверяют геометрическую точность деталей, а также проводят профилактическую проверку прецизионного оборудования по особому плану-графику.

Плановый осмотр оборудования производят с целью проверки его состояния, устранения мелких неисправностей и выявления объема подготовительных работ, выполняемых при очередном плановом ремонте.

Осмотры оборудования проводят слесари-ремонтники по месячному плану, привлекая при необходимости работающих на этом оборудовании.

Профилактические испытания электрооборудования и электросетей проводят слесари-электрики.

Система ППР включает в себя такие организационно-технические мероприятия, как:

● инвентаризация и паспортизация оборудования с определением его технического состояния;

● описание видов ремонтных работ и определение продолжительности ремонтных циклов;

● организация учета работы оборудования, числа запасных частей и количества материалов, используемых при эксплуатации и ремонте с созданием их резерва, пополнения, хранения и учета;

● обеспечение рабочими чертежами, техническими условиями, нормативами и другой технологической документацией и организация контроля качества ремонтных работ.

При планировании ремонтов принимают во внимание данные журнала учета работы оборудования, установленный межремонтный период, отработанные часы или смены за межремонтный период. В годовой план включают осмотровый, малый, средний и капитальный ремонты оборудования.

Рациональная организация ремонта включает в себя следующие мероприятия:

● техническую подготовку производства работ и планирование видов ремонтных работ;

● применение прогрессивной технологии и механизацию слесарных работ;

● специализацию при ремонте определенного оборудования.

Техническая подготовка производства работ включает в себя:

● составление инвентаризационных ведомостей на оборудование и подбор технических паспортов на него;

● составление дефектовочных ведомостей на детали, подверженные быстрому износу, и обеспечение рабочими чертежами на них;

● разработку технологии ремонта отдельных видов и групп промышленного оборудования и определение необходимого числа запасных деталей;

● подбор и разработку инструкций по эксплуатации, уходу за оборудованием, смазке и приемке отремонтированного оборудования.

19.3. Методы ремонта машин и оборудования

В зависимости от масштабов производства выбирают один из следующих методов ремонта машин и оборудования.

Узловой метод ремонта заключается в том, что требующие ремонта сборочные единицы (узлы) оборудования снимают с машины и заменяют запасными (новыми или отремонтированными). Данный метод наиболее эффективен на предприятиях со значительным количеством однотипного оборудования, а также в условиях поточно-массового производства. Метод имеет следующие преимущества:

● резко сокращаются простои оборудования в ремонте, время которого в этом случае затрачивается на снятие узла с машины и установку запасного, что позволяет сохранить режим производственного цикла;

● появляется возможность централизованного ремонта узлов на специализированных рабочих местах, оснащенных необходимыми (в том числе специальными) инструментами и приспособлениями;

● возрастает экономическая целесообразность механизации ремонтных работ;

● полнее используются мощности ремонтно-механического цеха;

● возникает возможность специализации слесарей по выполнению определенных работ;

● повышается качество ремонта и снижается его себестоимость.

Порядок выполнения работ при узловом методе ремонта следующий:

● техническая диагностика всех узлов машины с целью выявления неисправностей:

● демонтаж узлов, требующих ремонта;

● получение со склада и установка запасного узла;

● испытание установленных узлов, а также механизмов, в состав которых они входят;

● транспортирование снятого узла в ремонтный цех (завод);

● разборка, очистка и дефектация деталей узла;

● получение со склада необходимых запасных деталей и материалов;

● восстановление изношенных деталей;

● сборка ремонтируемого узла;

● обкатка и испытание отремонтированного узла;

● нанесение антикоррозионных и консервирующих покрытий;

● сдача узла на склад.

Поузловой (последовательно узловой) метод заключается в том, что все сборочные единицы (узлы) машины последовательно, с интервалами по времени, подвергают ремонту. Он используется в основном при капитальном ремонте наиболее загруженного оборудования, значительный простой которого по условиям производства недопустим. Применяется для подъемно-транспортных машин, обслуживающих весь цех, а также для оборудования, узловой метод ремонта которого экономически нецелесообразен вследствие потребности в дорогостоящих запасных узлах.

В ряде случаев экономически обосновано сочетание узлового и поузлового ремонтов оборудования.

При индивидуальном методе ремонта поврежденные сборочные единицы или детали снимают с машины, ремонтируют и вновь устанавливают на место. Недостаток этого метода состоит в том, что ремонт связан со значительными простоями машины. Однако индивидуальный метод ремонта широко распространен в условиях единичного и мелкосерийного производства, а также когда организации выполняют ремонт не в специализированных ремонтных предприятиях, а своими силами.

19.4. Техническая диагностика

Техническая диагностика имеет целью получение и анализ информации, позволяющей оценить техническое состояние машины в целом или ее элементов без разборки, а также составить прогноз возможного появления тех или иных неисправностей и времени возникновения отказов. Она позволяет своевременно принять меры по устранению выявленных неисправностей и выполняется опытными слесарями-ремонтниками или механиками в процессе плановых профилактических осмотров, а также перед ремонтами с целью установления подлежащих ликвидации дефектов.

Методы технической диагностики.

1. Субъективный метод определения повреждений по возникновению стуков и посторонних шумов, повышенному нагреву отдельных частей машины, увеличению вибраций, появлению запахов гари, масла, газа, наличию стружки в масле, а также визуально.

2. Диагностика с помощью различных приборов и стендов, повышающая степень объективности оценки истинной картины дефектов машины. Производится с помощью стендов диагностики отдельных узлов, механизмов, систем и машины в целом, приборов для контроля подшипников, дистанционного контроля температуры, термодиагностических приборов, стетоскопов и других приборов для обнаружения шумов (акустическая диагностика), приборов виброметрического контроля и пр.

3. Термическая индикация неисправностей для регистрации изменения температуры с помощью температурных датчиков, термоиндикаторных красок, изменяющих в этом случае свой цвет, и др.

4. Ароматическая диагностика по появлению запаха при критическом износе детали с помощью ампулы с пахучими веществами, заделываемой в данную деталь.

5. Визуальный метод с использованием световодов для обнаружения дефектов в труднодоступных местах.

6. Метод анализа качества (отклонения размеров, формы и расположения поверхностей) изделия, производимого на данном оборудовании.

Методами прогнозирования отказов оборудования с помощью технической диагностики являются.

1. Статистический метод, при котором опыт эксплуатации данного или аналогичного оборудования позволяет выявить зависимость числа отказов от времени наработки с целью определения момента в работе оборудования, когда необходимы профилактика или ремонт.

2. Метод индивидуальных измерений, позволяющий судить о техническом состоянии машины или ее элементов на основании диагностических симптомов (сигналов), полученных с помощью диагностической аппаратуры без предварительной разборки машины.

3. Метод граничных испытаний, основанный на получении прогнозирующих параметров машины или ее элементов в условиях утяжеленных режимов работы, что позволяет в короткое время установить закономерность возникновения неисправностей и обнаружить слабые элементы, которые в процессе эксплуатации машины могут вызвать внезапные отказы.

19.5. Модернизация оборудования

Модернизация действующего оборудования — это внесение в конструкцию машины изменений и усовершенствований, повышающих ее технический уровень и эксплуатационные параметры: производительность, долговечность и точность, безопасность работы, легкость обслуживания. Модернизацию проводят также для устранения морального износа оборудования. В этом случае отпадает необходимость замены морально устаревшего оборудования, что продлевает срок его службы.

Экономически обосновано проводить модернизацию оборудования при окупаемости затрат в 2–3 года, повышении производительности машины не меньше чем на 20–30 % и планируемом сроке эксплуатации данного оборудования не менее 5 лет.

Основными направлениями модернизации промышленного оборудования являются:

1. Увеличение производительности машины за счет повышения мощности приводов и частоты вращения, числа ходов и величины подач рабочих органов путем замены двигателя и изменения кинематики отдельных механизмов машины, а также за счет механизации и автоматизации таких процессов, как крепление и снятие детали, смена скоростей и подач, холостой ход, измерение размеров и шероховатостей поверхности детали.

2. Повышение точности, расширение технологических возможностей и изменение технологического назначения оборудования.

3. Увеличение долговечности и надежности оборудования за счет повышения износостойкости ответственных деталей, улучшения условий смазки, установки защитных устройств, усиление слабых звеньев (заменой материала, термической обработкой, изменением размеров и формы деталей).

4. Повышение безопасности работы и облегчение обслуживания машины за счет установки блокирующих устройств, ограждений опасных зон, упоров и конечных выключателей, различной сигнализации, предохранительных устройств и др.

Модернизация оборудования обычно проводится в процессе выполнения ремонтных работ и обязательно при капитальном ремонте.

19.6. Техническая документация на ремонтные работы

Для обеспечения высокого качества ремонта машин, правильной организации производственного и технологического процессов и доведения их до исполнителей, выбора необходимого оборудования и решения вопросов, связанных с восстановлением отдельных деталей, существует определенная техническая документация. Государственный стандарт предусматривает комплектность и правила составления технической документации. К ней относятся ремонтные, технологические и организационные документы.

Ремонтные документы — это документы наиболее общего характера, регламентированные Единой системой конструкторской документации (ЕСКД) и представляющие собой конструкторскую документацию, предназначенную для подготовки ремонтного производства, ремонта и контроля состояния машин после ремонта. Такая документация составляется на сложные виды ремонтов — капитальные и средние. Текущие ремонты предусматриваются эксплуатационной документацией. Составляет ремонтные документы, как правило, организация, которая выпускает машины данного типа. Однако в ряде случаев оказывается, что эксплуатирующие организации располагают большим опытом ремонта машин данного типа, поэтому они сами разрабатывают и составляют ремонтные документы.

Согласно стандартам установлена следующая номенклатура обязательных ремонтных документов:

● руководство по капитальному (среднему) ремонту;

● нормы расхода запасных частей;

● нормы расхода материалов.

Руководство по капитальному ремонту кроме общих организационно-технических разделов содержит технические требования (условия) на дефектацию и ремонт машины.

В них даются:

● перечень возможных дефектов и способов их выявления по каждой детали и неразъемным соединениям;

● признаки неисправимых дефектов;

● размеры, параметры и технические характеристики деталей и сборочных единиц по рабочей документации, при которых ремонт не выполняется, изделие разрешается выпускать из ремонта, изделие может быть допущено к эксплуатации без ремонта;

● чертежи деталей и сопряжений с указанием зон измерений возможных дефектов.

Нормы расхода материалов и запасных частей составляются в виде ведомости на основании нормативов, расчетов, рабочей конструкторской и ремонтной документации. Большое значение при этом имеет опыт эксплуатации и ремонта машин данного типа.

Эксплуатационные документы включают в себя:

● техническое описание;

● инструкцию по эксплуатации;

● инструкцию по техническому обслуживанию;

● инструкцию по монтажу, пуску, регулированию, обкатке изделия на месте его применения;

● формуляр, паспорт, этикетку, ведомость ЗИП.

При этом заказчик, т. е. организация, эксплуатирующая машину, может (исходя из своих конкретных условий и полноты их охвата) составлять любой из перечисленных документов своими силами.

Важнейшей группой документов являются технологические документы , состав и содержание которых определяются Единой системой технологической документации (ЕСТД). Технологические документы разрабатываются специализированными конструкторско-технологическими группами на основании ремонтных документов и технологического уровня подготовки дорожных механических мастерских.

В полный комплект технологической документации входят:

● титульный лист;

● маршрутная карта;

● карта технологического процесса;

● ведомость оснастки;

● комплектовочная карта;

● карта технологической информации;

● ведомость операций;

● операционная карта, карта эскизов;

● технологическая инструкция.

Этот комплект в зависимости от типа производства разбивается на основные и дополнительные, а также на обязательные и технологические документы, применяемые по усмотрению разработчиков.

В зависимости от типа производства предусмотрено шесть вариантов комплектов технологических документов. Два из них являются маршрутным описанием процесса, а четыре — маршрутно-операционным. В каждом из этих вариантов в качестве основного документа принята маршрутная карта (в пяти случаях) или карта технологического процесса (в одном случае). В четырех случаях маршрутная карта дополняется одним из следующих документов: картой технологической информации, ведомостью операций, операционной картой. Маршрутная карта содержит описание технологического процесса, состоящего из операций, выполняемых без применения технологических режимов, например слесарных, слесарно-сборочных работ.

В тех случаях, когда необходимо операционное описание некоторых технологических процессов, в дополнение к маршрутной карте прилагают карту технологического процесса, либо ведомость операций, либо карту технологической информации. Когда необходимо обязательное операционное описание технологического процесса, то в дополнение к маршрутной карте прилагают операционную. Такие варианты технологических документов наряду с ремонтными обеспечивают требуемый уровень качества ремонта машин.

Кроме того, разрабатываются и обращаются стандарты предприятий (СТП), отражающие различные функции. Стандарты предприятий устанавливают нормы, правила, требования, методы, применяемые только на данном предприятии и в соответствии с потребностью и рекомендациями комплексной системы управления качеством продукции.

Прием машины в ремонт осуществляется в соответствии с Правилами сдачи машин в ремонт. После составления акта осмотра, два экземпляра которого направляются в плановый отдел и заказчику, а один остается у мастера участка, машина числится за складом ремонтного фонда и находится там, пока не освободится фронт работ. Одновременно в журнале делается запись о поступлении.

Началом ремонта машины считается выдача мастером наряда на производство работ бригаде рабочих. Ремонт выполняется в соответствии с конструкторской и технологической документацией. Для производства капитального ремонта составляется дефектовочная ведомость в двух экземплярах, которая служит основанием для получения со склада запасных частей и материалов, а также для определения технологических маршрутов восстановления деталей. Движение годных деталей совпадает с движением основного объекта ремонта. Все газосварочные и наплавочные работы выполняют на данном участке по соответствующим нарядам.

Механическая обработка деталей осуществляется в механическом отделении, т. е. на другом участке. В таких случаях детали передают по дефектовочной ведомости или на основе маршрутных листов. Число деталей, принятых для обработки с другого участка, приходуется в контрольном журнале. После ремонта детали сдают на комплектовочный склад или обратно на ремонтный участок по сдаточной накладной, а в контрольном журнале в расход записывают соответствующее число деталей с указанием номера и даты сдаточной накладной. Детали, которые не могут быть отремонтированы, сдают на склад металлолома по копии или по талону (выписке) из дефектовочной ведомости.

Факт окончания ремонта машины оформляют актом, один экземпляр которого служит основанием для записи в журнале учета ремонтного фонда на участке и списания данной машины с баланса участка.

Все материальные ценности и оборудование участка находятся на подотчете у мастера. Он ими распоряжается и ведет их учет, а по мере износа составляет акты на списание. В частности, он ведет учет расхода материала, инструмента и малоценного инвентаря, труда и заработной платы, брака, затрат на ремонт.

Кроме документов первичного учета составляется большая группа документов материально-технического снабжения, а также документов складского хозяйства и др.

Контрольные вопросы

1. Какие формы организации технического обслуживания и ремонта оборудования существуют? Их характеристика?

2. Что включает в себя карта технического обслуживания?

3. Что такое система ППР? Что она в себя включает?

4. В чем различие между капитальным ремонтом и аварийным?

5. Из каких работ состоит техническая подготовка производства?

6. Назовите различия между узловым и поузловым методами ремонта.

7. Расскажите о методах технической диагностики.

8. Какие существуют методы прогнозирования отказов оборудования?

9. Какие существуют требования на дефектацию и ремонт машин?

10. Что включает в себя полный комплект технологической документации на ремонт?

Глава 20 Разборка, очистка и дефектация оборудования

20.1. Подготовка машин и оборудования к разборке

Работы по ремонту оборудования делятся на два этапа: подготовительный и ремонтный.

На первом, подготовительном, этапе проводят наружный предремонтный осмотр для уточнения ранее выявленного объема ремонтных работ, готовят техническую документацию (технологические карты, рабочие чертежи оборудования, альбомы деталей и т. п.), материалы, инструменты, приспособления и запасные детали и определяют состав ремонтных бригад.

На втором, ремонтном, этапе проводят собственно ремонтные работы в соответствии с технологическим процессом, который разрабатывают на основе технологических карт, составленных заводом-изготовителем или ремонтными организациями, а также с учетом вида и метода ремонта и технических возможностей ремонтных мастерских (завода).

Ремонт оборудования состоит из таких операций, как:

● разборка оборудования — разъединение неподвижных и подвижных частей, очистка и промывка разобранных деталей, контроль и дефектация деталей;

● ремонт — подтягивание ослабленных частей, крепление поврежденных деталей, регулирование сопряжений, восстановление чистоты, формы, размеров и утраченных механических свойств деталей, замена деталей, которые нецелесообразно восстанавливать;

● сборка узлов и машин в целом;

● регулирование всех частей механизмов, опробование на холостом ходу и под нагрузкой, шпаклевка, окраска и прием оборудования после ремонта.

Подготовка машины к ремонту включает в себя:

● определение всех неисправностей машины путем тщательного осмотра, проверки на точность, анализа записей в журналах механика и ремонтных слесарей, опроса персонала, обслуживающего машину. Это предварительное установление объема ремонтных работ;

● ознакомление с устройством машины, назначением и взаимодействием ее механизмов, узлов и деталей путем технического обследования машины и ознакомления с относящимися к ней техническим паспортом, инструкциями и чертежами;

● установление последовательности разборки машины в целом и отдельных ее механизмов;

● заготовку необходимых для разборки и ремонта инструментов, приспособлений, сменных деталей и узлов;

● подготовку площадки для работы около машин или в другом месте;

● наружную очистку механизмов, агрегатов и станины машины от пыли, грязи, стружки, охлаждающей жидкости;

● отключение машины от электрической сети и пневматической системы, слив из резервуаров в специальные емкости масла и охлаждающей жидкости. Во избежание непроизвольного включения машины во время разборки или ремонта с нее снимают приводные ремни, рассоединяют муфту на валу двигателя, вывешивают табличку «Не включать — ремонт».

На ремонтном предприятии после приемки машины выполняют операции по подготовке ее к разборке. Перед поступлением в цех машина проходит тщательную наружную мойку, которая позволяет обеспечить качественную приемку машины в ремонт и дать предварительную оценку ее техническому состоянию, исключить загрязнение производственных помещений, особенно участка разборки, и облегчить разборку. В условиях ремонтного производства машины моют вручную с использованием щеток, скребков, лопаток и других простейших приспособлений и в моечных камерах. Ручной способ очень трудоемок и малоэффективен и может использоваться в условиях небольших ремонтных предприятий. Наиболее часто машины моют струей воды, подогретой до 80–90 °C.

Мойка машин в моечных камерах выполняется на крупных ремонтных предприятиях. Машину помещают в специальную камеру, оборудованную системой водоподводящих трубок и насадок. Воду или раствор едкого натра подают одновременно со всех сторон. Моющая жидкость поступает в камеру подогретой.

При мойке машин большое значение имеет предохранение окружающей среды от загрязнения ее нефтепродуктами и другими веществами, содержащимися в сточных водах. С этой целью посты мойки машин оборудуют грязеотстойниками и маслобензиноуловителями, в которых твердые частицы оседают на дно отстойника, а нефтепродукты собираются в верхней части резервуара, а затем удаляются по специальному трубопроводу в накопитель. По мере накопления остатков в отстойнике их периодически удаляют. Собранные в накопителе нефтепродукты отправляют на переработку для дальнейшего использования. Очищенная механическим способом вода сливается в канализационную сеть.

Кроме разового водоиспользования при мойке машин могут применять системы повторного, или оборотного, водоснабжения. При такой системе водоснабжения из сборника-резервуара сточная вода поступает в фильтры, где очищается от взвешенных частиц. Нефтепродукты в этом случае обычно удаляют посредством коагуляции (это процесс превращения нефтепродуктов в хлопья, выпадение их в осадок). Очищенная таким образом вода используется повторно для мойки машин.

После мойки машины сушат естественным способом, однако для ускорения можно использовать обдувку машины сжатым воздухом.

20.2. Разборка оборудования

Машину разбирают в последовательности, предусмотренной технологическим процессом как для машины в целом, так и для отдельных механизмов, агрегатов и узлов. При разборке с машины снимают целые узлы, причем в первую очередь препятствующие снятию других сборочных единиц, строго соблюдая при этом правила техники безопасности. Затем отдельные узлы разбирают на подузлы и детали. Необходимость разборки того или иного узла определяется видом и задачами ремонта.

Разборке подлежит лишь агрегат или узел, предназначенный для ремонта, поскольку при разборке нарушаются необходимая плотность соединений с натягом и приработка подвижных деталей. Только капитальный ремонт требует полной разборки машины.

В процессе разборки сложных и ответственных механизмов и узлов следует составлять их схемы и делать зарисовки с целью облегчения последующей сборки.

Разборку следует начинать со снятия кожухов, крышек, защитных щитков, ограждений и т. п. для открытия доступа к разбираемым агрегатам и узлам.

Крупные детали укладывают на подставки возле ремонтируемой машины.

Детали каждого разбираемого механизма или узла складывают в отдельные ящики, следя за тем, чтобы не испортить обработанные поверхности деталей.

Для облегчения последующей сборки узла его детали помечают различными способами: накерниванием, бирками, клеймами, нанесением риски и т. д.

При необходимости соблюдения точного взаимного расположения деталей на них ставят соответствующие метки. При разборке гидро- или пневмосистем должны помечаться все трубопроводы и места их подсоединения на элементах системы.

Разборка должна вестись соответствующими инструментами и приспособлениями, использование которых исключает порчу годных деталей. При невозможности применения съемников и вынужденном использовании молотка или кувалды удары следует наносить по деталям через прокладку или выколотку из мягкого металла, пластмассы, дерева.

С целью облегчения снятия насаженной с натягом детали ее можно нагревать горячим маслом, паром, огнем, а охватываемую деталь охлаждать с помощью твердой углекислоты или жидкого воздуха.

Для снятия с валов посаженных с натягом шкивов, звездочек, зубчатых колес, подшипников и других аналогичных деталей следует пользоваться приспособлениями: двух- и трехзахватными съемниками различных типоразмеров (рис. 20.1, а); винтовыми, рычажно-реечными и гидравлическими прессами (рис. 20.1, б); винтовыми приспособлениями различных конструкций (рис. 20.1, в, г); гидравлическими съемниками (рис. 20.1, д), где плунжерный насос 3 нагнетает масло в цилиндр 2 для перемещения поршня 1, производящего выпрессовку детали. В зависимости от назначения приспособления могут быть специальными, предназначенными для снятия какой-либо определенной детали, и универсальными, позволяющими снимать различные детали.

Рис. 20.1. Съемные приспособления

а — двухзахватный съемник; б — винтовой пресс; в — специальный винтовой съемник; г — цанговый съемник; д — гидравлический съемник

Резьбовые соединения разбирают с помощью гаечных и специальных ключей различных конструкций, отверток, шпильковерток, механизированного инструмента с электро- или пневмоприводом, инерционно-ударного типа. При полной разборке узла крепежные детали складывают в специальный ящик, а при частичной разборке детали после снятия вставляют в предназначенные для них отверстия.

Неподдающееся из-за коррозии разборке резьбовое соединение погружают в керосин или смачивают керосином и разбирают по прошествии нескольких часов. Резьбу с забоинами на концах болтов или шпилек запиливают трехгранным напильником. При невозможности отвинтить гайку обычным способом ее отвинчивают с помощью зубила и молотка, отрезают ножовкой или газовым пламенем вместе с концом болта с последующей заменой гайки и болта.

Остаток сломанного винта или шпильки удаляют одним из следующих способов:

● при наличии выступающей резьбовой части на нее навинчивают гайку и контргайку и вращают гайку;

● при наличии выступающего на небольшую величину стержня винта или шпильки на его торце прорезают ножовкой или вырубают шлиц и отверткой выворачивают оставшуюся часть;

● торец сломанной части резьбовой детали ровно запиливают и накернивают по центру, после чего сверлом, диаметром несколько меньшим, чем внутренний диаметр резьбы, высверливают оставшуюся часть;

● к застрявшему концу резьбовой детали приваривают либо гайку меньшего диаметра через ее отверстие, либо стержень, и с их помощью вывертывают сломанную часть;

● в запиленном торце застрявшего конца шпильки или винта накернивают и засверливают отверстие. В нем либо нарезают обратную резьбу под специально изготовленный болт, либо в него вставляют бор (закаленный конический стержень с зубьями) или экстрактор (то же, но вместо зубьев стержень имеет левую резьбу) с квадратом для ключа на конце для вывертывания сломанной части;

● закаленные сломанные резьбовые детали (в том числе метчики) удаляют либо электроискровым способом, используя в качестве электрода медную трубку диаметром на 1–2 мм меньше диаметра резьбы, либо отжигают, нагревая пламенем горелки или паяльной лампы, и удаляют ранее описанными способами.

При невозможности удаления указанными способами сломанного винта или шпильки их высверливают и нарезают резьбу следующего ремонтного размера, причем новая шпилька может выполняться ступенчатой.

Штифты при разборке соединений выбивают бородками с диаметром рабочего конца несколько меньшим, чем диаметр штифта.

Заклепочные соединения разбирают, либо срубая головку заклепки и бородком выбивая стержень, либо засверливая накерненную головку сверлом несколько меньшего диаметра, чем диаметр стержня заклепки, на глубину, равную высоте головки, после чего головку надламывают, а заклепку выбивают бородком.

Узлы и механизмы с тяжелыми деталями разбирают с применением грузоподъемных приспособлений или подъемных кранов. Длинные валы разбирают с применением нескольких опор.

В процессе разборки производят дефектацию деталей и составляют дефектовочную (ремонтную) ведомость.

Разборка оборудования должна вестись при постоянном и строгом соблюдении правил техники безопасности:

● разборку машины, агрегата, узла выполнять только при их устойчивом положении;

● при разборке крепежа принимать меры против падения открепляемой детали и ее самопроизвольного перемещения;

● подъемно-транспортное оборудование, используемое при разборке, периодически проверять;

● использовать места захвата агрегатов и крупных узлов и деталей, указанные в технологических картах;

● не производить разборку агрегатов и узлов, подвешенных на подъемных механизмах;

● подкладку под опускаемый груз класть заранее, а не при опускании;

● при разборке использовать только исправный инструмент и приспособления. Гаечные ключи должны точно соответствовать размерам гайки или головки болта, рабочие поверхности ключа должны быть параллельны, не деформированы;

● запрещается наращивать ключ трубой или другими насадками;

● при разборке соединений с натягом особо обращать внимание на надежный захват детали;

● работы с электроинструментами производить только в резиновых перчатках и с резиновым ковриком под ногами.

20.3. Очистка и промывка деталей

После разборки машины сборочные единицы и отдельные детали должны быть очищены и промыты от грязи, стружки, посторонних частиц, нагара, смазки, охлаждающей жидкости с целью выявления дефектов, улучшения санитарных условий ремонта, а также для подготовки деталей к операциям восстановления и окраски.

Способы очистки деталей.

Механический . Ржавчину, старую краску, затвердевший смазочный материал, нагар (и др.) удаляют с деталей ручными или механизированными щетками, шарошками, скребками, шаберами, различными машинками.

Абразивный . Очистку ведут с помощью пескоструйной или гидропескоструйной обработки детали.

Термический . Старую краску, ржавчину удаляют нагревом поверхности детали пламенем паяльной лампы или газовой горелки.

Химический. Остатки смазочного материала, охлаждающей жидкости, старой краски удаляют специальными пастами и смывочными растворами, в состав которых входят каустическая сода, негашеная известь, мел, мазут и др.

Промывку деталей производят водными щелочными растворами и органическими растворителями сначала в горячем растворе, затем в чистой горячей воде. После этого деталь тщательно высушивают сжатым воздухом и салфетками. В щелочных растворах не промывают детали с элементами из цветных металлов, пластмасс, резины, тканей. Детали с полированными и шлифованными поверхностями следует промывать отдельно.

Способы промывки деталей.

Ручной. Промывку ведут в двух ваннах, заполненных органическим растворителем (керосином, бензином, дизельным топливом, хлорированными углеводородами). Первая ванна предназначена для замачивания и предварительной промывки, вторая — для окончательной промывки. Мойку ведут с использованием щеток, крючков, скребков, обтирочного материала и др.

В баках методом погружения . Промывку производят в стационарном или передвижном баке с сеткой, на которую укладывают детали, и трубкой с электроспиралью или змеевиком для подогрева до температуры 80–90 °C моющего раствора. В качестве последнего используют водные растворы различных комбинаций из мыла, кальцинированной соды, тринатрийфосфата, каустической соды, нитрита натрия (и др.) с добавлением к ним поверхностно-активных веществ: сульфанолов, продукта ДС — РАС, эмульгаторов и др.

В моечных машинах . Стационарные или передвижные машины различных конструкций имеют одну камеру (только для промывки), две (для промывки и ополаскивания) или три (для промывки, ополаскивания и сушки). Промывку производят нагретыми до 70–90 °C моющими растворами ранее приведенного состава, направляемыми на детали под давлением через специальные сопла. Детали поштучно или в корзинах подаются на транспортер. Оборудование для мойки может быть шнекового, тупикового или проходного типов, в том числе с автоматическим циклом обработки. После мойки детали промывают горячей водой и сушат струей горячего (60–70 °C) воздуха, а ответственные детали протирают салфетками.

Ультразвуковой . Промывку производят в специальной ванне с подогревом моющей жидкости (щелочные растворы или органические растворители). В ванне размещается источник ультразвуковых колебаний, создающий упругие волны высокой частоты, которые ускоряют отрыв загрязнений от поверхности детали. Время очистки деталей, размещаемых в ванне в специальной сетчатой корзине, занимает несколько мин. Последующее пассивирование деталей проводят их выдержкой в водном растворе 10–15 %-ного нитрита натрия при температуре 60–70 °C. Сушат детали продувкой горячим воздухом или азотом.

При очистке и мойке деталей следует соблюдать следующие меры безопасности:

● помещение, где производится промывка, должно иметь приточно-вытяжную вентиляцию;

● с учетом токсичности моющих средств необходимо использование защитных паст для рук, ношение очков, резиновых перчаток, фартуков, сапог;

● при использовании горючих моющих средств не допускается применение электроинструмента и открытого пламени.

20.4. Дефектация деталей

Очищенные детали подвергают дефектации с целью оценки их технического состояния, выявления дефектов и установления возможности дальнейшего использования, необходимости ремонта или замены. При дефектации выявляют износы рабочих поверхностей в виде изменений размеров и геометрической формы детали; наличие выкрошиваний, трещин, сколов, пробоин, царапин, рисок, задиров и т, п.; остаточные деформации в виде изгиба, скручивания, коробления; изменение физико-механических свойств в результате воздействия теплоты или среды.

Способы выявления дефектов.

Внешний осмотр . Позволяет определить значительную часть дефектов: пробоины, вмятины, явные трещины, сколы, значительные изгибы и скручивания, сорванные резьбы, нарушение сварных, паяных и клеевых соединений, выкрошивания в подшипниках н зубчатых колесах, коррозию и др.

Проверка на ощупь . Позволяет определить износ и смятие резьбы на деталях, легкость проворота подшипников качения и цапф вала в подшипниках скольжения, легкость перемещения шестерен по шлицам вала, наличие и относительную величину зазоров сопряженных деталей, плотность неподвижных соединений и др.

Простукивание . Деталь легко простукивают мягким молотком или рукояткой молотка с целью обнаружения трещин, о наличии которых свидетельствует дребезжащий звук.

Керосиновая проба . Проводится с целью обнаружения трещины и ее границ. Деталь либо погружают в керосин на 15–20 мин, либо предполагаемое дефектное место смазывают керосином. Затем тщательно протирают и покрывают мелом. Выступающий из трещины керосин увлажнит мел и четко проявит границы трещины.

Измерение. С помощью измерительных инструментов и средств определяется величина износа и зазора в сопряженных деталях, отклонение от заданного размера, погрешности формы и расположения поверхностей.

Проверка твердости . По результатам замера твердости поверхности детали обнаруживаются изменения, произошедшие в материале детали в процессе ее эксплуатации.

Гидравлическое (пневматическое) испытание . Служит для обнаружения трещин и раковин в корпусных деталях. С этой целью в корпусе заглушают все отверстия, кроме одного, через которое нагнетают жидкость под давлением 0,2–0,3 МПа. Течь или запотевание стенок укажет на наличие трещины. Возможно также нагнетание воздуха в корпус, погруженный в воду. Наличие пузырьков воздуха укажет на имеющуюся неплотность.

Магнитный способ . Основан на изменении величины и явления магнитного потока, проходящего через деталь, в местах с дефектами. Это изменение регистрируется нанесением на испытуемую деталь ферромагнитного порошка в сухом или взвешенном в керосине (трансформаторном масле) виде: порошок оседает по кромкам трещины. Способ используется для обнаружения скрытых трещин и раковин в стальных и чугунных деталях. Применяются стационарные и переносные (для крупных деталей) магнитные дефектоскопы.

Ультразвуковой способ основан на свойстве ультразвуковых волн отражаться от границы двух сред (металла и пустоты в виде трещины, раковины, непровара). Импульс, отраженный от дефектной полости, регистрируется на экране установки, определяя место дефекта и его размеры. Применяется ряд моделей ультразвуковых дефектоскопов.

Люминесцентный способ основан на свойстве некоторых веществ светиться в ультрафиолетовых лучах. На поверхность детали кисточкой или погружением в ванну наносят флюоресцирующий раствор. Через 10–15 мин поверхность протирают, просушивают сжатым воздухом и наносят на нее тонкий слой порошка (углекислого магния, талька, силикагеля), впитывающего жидкость из трещин или пор. После этого деталь осматривают в затемненном помещении в ультрафиолетовых лучах. Свечение люминофора укажет расположение трещины. Используются стационарные и переносные дефектоскопы. Способ применяется в основном для деталей из цветных металлов и неметаллических материалов, так как их контроль магнитным способом невозможен.

По результатам дефектации детали сортируют на три группы: годные, требующие ремонта и негодные. После сортировки детали маркируют по группам, например краской разного цвета. Отнесение деталей к той или иной группе определяется величиной износа, технологическими и экономическими соображениями.

Результаты дефектации деталей заносят в ведомость дефектов, являющуюся основным документом для определения объема ремонтно-восстановительных работ и потребности в новых деталях, запасных частях, материалах. Таким образом определяется стоимость ремонта машины.

Контрольные вопросы

1. Из каких операций состоит ремонт оборудования?

2. Что включает в себя подготовка машины к ремонту?

3. Расскажите про мойку машин перед подготовкой ее к разборке.

4. Перечислите последовательность разборки машины и ее отдельных механизмов и узлов.

5. Какие инструменты используют при разборке машин и ее узлов?

6. Как удаляют сломанные винты и шпильки?

7. Какие существуют способы очистки деталей после разборки машины?

8. Назовите способы промывки деталей после разборки машины.

9. Опишите способы выявления дефектов деталей после разборки машины.

10. Что делают по результатам дефектации деталей? Какой документ при этом составляют?

Глава 21 Методы восстановления изношенных деталей

21.1. Общие положения

Детали машин в процессе эксплуатации изнашиваются и поэтому должны заменяться новыми или восстанавливаться. В общей сумме затрат на ремонт машин расходы на запасные детали составляют 40–45 %. Восстановление изношенных деталей на ремонтных предприятиях — одно из наиболее реальных средств снижения затрат на ремонт машин, уменьшения сроков пребывания машин в ремонте.

Целесообразно организовывать централизованное восстановление деталей, при котором может быть достигнута высокая степень механизации и автоматизации технологических процессов, значительно уменьшающих затраты и повышающих качество восстановления деталей.

Восстановление полной работоспособности изношенных деталей имеет своей целью придание деталям первоначальных размеров, форм и поверхностных свойств, что обеспечивает им полную взаимозаменяемость. Восстановление размеров изношенных сопрягаемых поверхностей может быть достигнуто различными методами: с помощью дополнительных деталей, наплавкой, электролитическим наращиванием, металлизацией, пластическим деформированием, нанесением полимеров.

В практике ремонта широко применяется метод восстановления сопрягаемых поверхностей без возвращения первоначальных размеров изношенным поверхностям — путем придания им ремонтных размеров.

Устранение других дефектов достигается сваркой, пайкой, применением полимерных материалов, пластическим деформированием или слесарно-механической обработкой. Выбор метода восстановления детали должен производиться с учетом характера дефекта и размера износа, производственных возможностей и экономической целесообразности восстановления деталей тем или иным способом.

При ремонте деталей наибольшее применение находят сварка и наплавка, с помощью которых восстанавливают до 60 % деталей, методом добавочных деталей — 20–25 %, методом ремонтных размеров — 13–19 %, пластическим деформированием — 10–13 %, осталиванием и хромированием — 4–6 %, остальными методами — 5–8 %.

При выборе метода ремонта деталей следует стремиться к восстановлению взаимозаменяемости деталей для того, чтобы ремонт агрегатов и машин был сведен к замене изношенных деталей.

21.2. Метод ремонтных размеров

Сущность этого метода заключается в том, что изношенной поверхности одной из сопрягаемых деталей (обычно более сложной и дорогой) путем механической обработки придается правильная геометрическая форма и требуемый чертежом класс шероховатости поверхности. Первоначальный размер при этом изменится: он станет меньшим (для шейки вала) или большим (для отверстия).

Вторую деталь, сопряженную с первой (обычно менее сложную), заменяют новой или восстановленной с измененными размерами. Сопряжению возвращается первоначальная посадка, но детали сопряжения будут иметь при этом размеры, отличные от номинальных. Например, при износе шейки коленчатого вала ее шлифуют на меньший (ремонтный) размер и сопрягают с вкладышем, имеющим уменьшенный (ремонтный) диаметр. Зазор между шейкой и вкладышем должен соответствовать номинальному, так как обработка деталей на ремонтный размер производится с такими же допусками, с какими изготовляются новые детали.

Ремонтные размеры могут быть стандартными и свободными.

При применении стандартных ремонтных размеров одна из деталей обрабатывается на заранее определенный размер и сопрягается с новой деталью, заранее изготовленной под этот (определенный) размер. Тем самым полностью сохраняется взаимозаменяемость, исключается необходимость в подгоночных работах. Но при этом нужно снимать больший слой металла, чем это нужно для придания поверхности правильной геометрической формы.

При обработке под свободный размер с поверхности детали снимают минимальный слой металла — такой, какой необходимо удалить для придания поверхности правильной геометрической формы. Вторая деталь не может быть изготовлена заранее, так как должна подгоняться под получившийся (свободный) размер первой детали.

Минимальная потеря металла от обработки деталей на свободный ремонтный размер увеличивает срок службы детали по сравнению с первым случаем, но при этом деталь лишается взаимозаменяемости.

В практике ремонта машин применяются как стандартные, так и свободные ремонтные размеры. Стандартные ремонтные размеры предпочтительнее, так как сохранение взаимозаменяемости деталей сокращает продолжительность и снижает затраты на ремонт машин.

Стандартные ремонтные размеры применяются при ремонте коренных и шатунных шеек коленчатых валов, опорных шеек распределительных валов, цилиндров, шкворней и других деталей. Заводы, производящие запасные детали, наряду с выпуском деталей номинальных (нормальных) размеров выпускают вкладыши, втулки, поршни, поршневые кольца и другие детали соответствующих ремонтных размеров.

Ремонтные размеры устанавливают в пределах, не снижающих прочность деталей. При обработке на ремонтный размер цементационный слой может быть удален не более чем на 1/2 его толщины. Технические условия на ремонт деталей допускают уменьшение диаметра вала не более чем на 5 % его номинального размера.

Ремонтный размер устанавливают в зависимости от износа детали и припуска на механическую обработку.

Преимуществом метода ремонтных размеров является увеличение срока службы основных деталей, возможность восстановления деталей в небольших ремонтных мастерских, оснащенных универсальным оборудованием.

Недостатком этого метода является увеличение номенклатуры деталей, подлежащих изготовлению, приобретению, хранению и учету в ремонтных и эксплуатационных предприятиях, а также некоторое усложнение организации ремонтного процесса.

21.3. Метод дополнительных деталей

Восстановление деталей методом дополнительных деталей применяется тогда, когда у деталей сложной формы отдельные элементы оказываются поврежденными или изношенными более допустимого предела. В этом случае изношенный или поврежденный элемент детали удаляют или изменяют размер, а затем устанавливают дополнительную деталь, с помощью которой у ремонтируемой детали восстанавливают первоначальную форму и размеры (рис. 21.1). Этот метод применяется в тех случаях, когда ремонтируемую деталь нельзя обработать под ремонтный размер, сохраняя ее прочность.

Рис. 21.1. Восстановление деталей постановкой втулки: а— цапфа вала; б — отверстие

Изношенные гладкие отверстия картеров, корпусов, катков, ступиц, кронштейнов, рычагов восстанавливают путем постановки втулок, колец. У блок-цилиндров двигателей внутреннего сгорания, расточенных при предыдущем ремонте под последний ремонтный размер, номинальный размер прессовки гильз.

При значительных износах шеек валов, когда наплавку или осталивание осуществить невозможно или нецелесообразно, производят напрессовку втулок.

Методом дополнительной детали (вставкой) можно восстанавливать зубчатые колеса тихоходных передач, например кругов катания (рис. 21.2).

Рис. 21.2. Восстановление зубчатых колес вставкой

Дополнительная деталь изготовляется, как правило, из того же материала, что и ремонтируемая. Посадочные поверхности чугунных деталей восстанавливаются дополнительными деталями, обычно изготовленными из стали 20. Минимальная толщина стенки втулки составляет 2,5–3,0 мм.

Класс шероховатости и твердость рабочей поверхности дополнительной детали должны строго соответствовать техническим условиям на изготовление восстанавливаемой детали, в связи с чем при необходимости дополнительные детали должны подвергаться термической обработке, а после запрессовки — механической обработке, для которой должен быть назначен соответствующий припуск.

Сопряжение дополнительной детали (кольца, втулки) с основной деталью производится двумя способами: прессовой посадкой с гарантированным натягом или посадкой с зазором. В первом случае, для того чтобы напрессовать дополнительную деталь на шейку вала или запрессовать ее в гнездо, необходимо или нагреть обхватывающую деталь, или охладить обхватываемую. После напрессовки и приварки восстановленную поверхность обрабатывают до требуемого размера, поэтому дополнительную деталь изготовляют с необходимым припуском.

Сопрягаемые поверхности основной и дополнительной деталей обрабатываются по 2–З-му классу точности и 7–8-му классу шероховатости.

При сопряжении основной и дополнительной деталей с зазором рабочей поверхности дополнительной детали сразу при изготовлении придается номинальный размер, поэтому не требуется последующая механическая обработка, как в первом случае. Сопрягаемые поверхности основной и дополнительной деталей в этом случае изготовляют по 2–3-му классу точности и 4–5-му классу шероховатости, а закрепление дополнительной детали осуществляется с помощью эластомера ГЭН-150(В), клея ВС-10 т или эпоксидными ластами.

Этот способ восстановления деталей имеет и свои недостатки: снижается прочность валов, особенно работающих при знакопеременных нагрузках, затраты на восстановление деталей относительно велики.

21.4. Метод пластической деформации

Восстановление изношенных деталей методом пластического (остаточного) деформирования происходит в результате перераспределения металла под действием сил деформаций.

При этом способе изменяются не только форма и размеры детали, но и механические свойства металла в зависимости от степени деформации и температуры.

Выбор метода деформации определяется химическим составом металла и его структурой. Восстановление деталей может выполняться в холодном и горячем состояниях. В первом случае требуются значительные усилия, а во втором — при нагреве детали до определенной температуры усилия на пластическую деформацию уменьшаются в 12–15 раз. Нагрев детали снижает твердость и прочность ее поверхности, поэтому после проведения пластического деформирования деталь следует подвергнуть термической или термохимической обработке.

В зависимости от направления действующей силы Рд и направления деформации различают такие виды восстановления деталей методом пластической деформации, как: осадка (рис. 21.3, а), вдавливание (рис. 21.3, б), раздача (рис. 21.3, в), обжатие (рис. 21.3, г), вытяжка (рис. 21.3, д), правка (рис. 21.3, е).

Рис. 21.3. Схемы методов восстановления деталей пластической деформацией

Осадку применяют для увеличения наружного и уменьшения внутреннего диаметра деталей путем уменьшения их высоты. Осадкой восстанавливают втулки, шлицевые концы полуосей и другие детали при изменении линейных размеров в результате износа не более 1 %.

Уменьшение высоты детали при осадке допускается в пределах 8–12 % ее первоначальной величины.

Вдавливание применяется для увеличения размера наружных поверхностей вследствие перемещения материала детали с ее нерабочей поверхности к изношенной. Этим способом восстанавливают тарелки клапанов при износе их рабочей фаски, изношенные боковые поверхности шлицев и другие детали. Раздачей устраняют износ по наружному диаметру за счет увеличения внутреннего диаметра. Этот метод применяется для восстановления поршневых пальцев, втулок, полых штанг толкателей и др.

Обжатием восстанавливают внутренний диаметр детали в результате уменьшения наружного диаметра. Обжатием ремонтируют втулки из стали и сплавов цветных металлов, бобышки рулевых сошек при износе конусных отверстий, различные рычаги при износе гладких и шлицевых отверстий, звенья гусениц при износе проушин под пальцы и др.

После обжатия наружный диаметр втулки восстанавливают до номинального размера постановкой гильзы, осталиванием и другими способами, а отверстие развертывают под заданный размер.

Вытяжка применяется для восстановления длины тяг, рычагов, штанг за счет местного сужения их поперечного сечения на небольшом участке.

Правка — один из наиболее часто применяемых при ремонте деталей способов пластической деформации. Правкой восстанавливают первоначальные формы деталей (элементы металлоконструкций, валы и оси, тяги, рычаги, кронштейны, диски трения и др.), нарушенные вследствие остаточной деформации (изгиба, скручивания).

В зависимости от степени деформации и конструкции детали правят с нагревом или в холодном состоянии на прессах, молотах, с помощью винтовых, гидравлических универсальных и специальных приспособлений.

Тонкие и длинные валы можно править в центрах токарного станка с помощью упора, закрепленного в суппорте станка. Валы для правки укладывают на призмы прогибом вверх и нагружают между опорами. Для устранения изгиба детали выгибают в обратную сторону на величину, значительно превосходящую стрелу прогиба, и выдерживают под грузом в течение 1,5–2 мин.

Холодная правка термически обработанных валов и осей часто не дает требуемых результатов, так как остаточные напряжения, возникающие при холодной правке, вызывают частичную повторную деформацию. Для устранения этих напряжений детали после правки подвергают нагреву до температуры несколько ниже температуры отпуска (600–800 °C) с постепенным охлаждением.

При значительных деформациях детали правят в горячем состоянии при температуре 800–900 °C. Термически обработанные детали после правки в горячем состоянии необходимо снова подвергать термической обработке. Высокую точность (до 0,02 мм на 1 м длины вала) и устойчивую остаточную деформацию можно получить местным поверхностным наклепом (рис. 21.4). Такая правка применяется при ремонте длинных валов большого диаметра, имеющих незначительный прогиб. Точность правки валов окончательно проверяют через 20–25 ч.

Рис. 21.4. Схема правки местным поверхностным наклепом

В практику ремонта деталей все чаще внедряется электромеханическая обработка (ЭМО) , представляющая собой разновидность пластического деформирования вдавливанием, совмещенного с нагревом восстанавливаемой поверхности электрическим током. Сущность этого процесса заключается в следующем: подлежащая восстановлению деталь 1 (рис. 21.5) устанавливается в центре токарного станка, в суппорте которого монтируется оправка с высаживающим роликом 3. К детали и державке подводится ток от трансформатора. При контакте пластинки с деталью через них проходит ток 600–800 А, напряжением 1–5 В, и поверхность детали нагревается. Вдавливанием твердосплавного ролика производится высадка металла, а за счет вращения детали на ее поверхности образуется винтовая канавка, при этом диаметр этой детали увеличивается до размера D1. Затем ролик заменяется сглаживающей пластиной 2. При обработке винтовой поверхности пластиной происходит сглаживание витков, что позволяет получить необходимый размер детали D0 без механической обработки.

Рис. 21.5. Схема электромеханического способа пластического деформирования