Технология сборки подвижных пар и зубчатых колес

- применение систем для  поддержания определенной температуры  смазочно-охлаждающей жидкости, искусственного  подогрева отдельных частей станка.

- применение искусственного  охлаждения. Увеличение скорости  резания при обработке металлическим  инструментом, благодаря чему большая  доля тепла отводится в стружку. Чередование операций с большим  и меньшим нагревом детали. Устранение  накопленного ранее в деталях  тепла, достаточной по времени  выдержкой на транспортирующем  устройстве или в специально  предусмотренном для этой цели  холодильнике. Шлифование детали  кругами больших диаметров. Закрепление  обрабатываемых деталей с возможностью  компенсаций их линейных деформаций, например, с использованием пружинных, гидравлических или пневматических  задних мостов. Одностороннее жесткое  закрепление длинных деталей  с тем, чтобы второй конец мог  перемещаться при удлинении из-за  нагрева;

- правильная настройка  технологической системы с учетом  величины температурных деформаций  и их расположения в поле  допуска;

- обработка точных деталей  после достижения станком стационарного  теплового состояния. Последнее  связано с разогревом станка. Это мероприятие выполняется  после длительного останова, работой  станка на холостом ходу в  течение 20-30 мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Технология сборки подвижных пар и зубчатых колес.

 

Процесс сборки нельзя рассматривать как чисто механическое соединение деталей, так как при его выполнении на детали и узлы действуют силовые, тепловые и другие факторы, а точность изделия достигается с помощью технологических размерных цепей, возникающих в процессе сборки. Механизм образования погрешностей при сборке рассмотрен в [1]. Погрешности на замыкающих звеньях технологических размерных цепей возникают вследствие многочисленных причин. На точность изделия оказывают большое влияние погрешности деталей, поступающих на сборку, деформации деталей, возникающие вследствие действия сил и их моментов, погрешности регулирования, пригонок и контроля, а также ошибки, допускаемые рабочими. В машиностроении накоплен большой опыт достижения требуемой точности при сборке типовых сборочных единиц изделий.

Монтаж валов.

 В машинах валы предназначены  для базирования вращающихся  деталей, для установки заготовок  изготавливаемых деталей или  инструментов (шпиндели), для передачи  крутящих моментов и преобразования  вращательного движения в поступательное (коленчатые, эксцентриковые и кривошипные валы). Основными показателями качества монтажа валов являются: - радиальное и осевое биение, не превышающее установленных допусков; - отсутствие вибраций при вращении; - точность положения вала относительно основных баз корпуса; - легкость вращения вала в подшипниках. Точность монтажа валов зависит от их служебного назначения. Характер опор валов создает различие в монтаже, поэтому целесообразно рассмотреть отдельно монтаж валов на опорах скольжения и на опорах качения.

Монтаж валов на опорах скольжения.

 Одним из основных  условий, определяющих качество  работы вала в машине, является  обеспечение гарантированного зазора  между опорными шейками вала  и рабочими поверхностями подшипника  скольжения. Зазор определяется, исходя  из служебного назначения вала. Задача технолога обеспечить  заданный зазор при сборке.

В общем случае при монтаже валов возможны следующие погрешности подшипников и опорных шеек вала, которые могут привести к нарушению допустимого зазора:  отклонение формы поверхностей шеек вала и подшипника в осевом и поперечном сечениях, отклонение от соосности и скрещивание в пространстве осей отверстий подшипников и осей опорных шеек вала. Перечисленные погрешности ограничиваются допусками, которые согласуются с зазорами. Отклонение этих показателей от заданных может вызвать заклинивание или появление тугого хода вала при вращении.

Особое внимание при сборке валов в опорах скольжения уделяется радиальному биению вала. Основными причинами радиального биения поверхностей валов являются отклонения от соосности с поверхностями опорных шеек и погрешности формы опорных шеек валов и отверстий подшипников в поперечном сечении. Рассмотрим пример монтажа вала на двух опорах. В этом случае радиальное биение любой его поверхности необходимо рассматривать как результат биения вала относительно каждой опоры.

Осевое перемещение валов, собранных на опорах скольжения, возникает из- за зазоров между торцами опор и вала, а также вследствие отклонений от перпендикулярности торцовых поверхностей опор и вала к оси вращения вала. У большинства машин требуемые зазоры между торцами опор и вала обеспечиваются при сборке методом регулирования. Что же касается отклонений от перпендикулярности торцовых поверхностей, то здесь необходимо учитывать следующие особенности:

- осевое перемещение  вала возможно только в том  случае, если каждая из сопрягающихся  торцовых поверхностей имеет  отклонения от перпендикулярности; если же отклонение от перпендикулярности  оси вращения вала имеет только  одна из соприкасающихся поверхностей, то вал теоретически не будет  иметь осевого перемещения.

- из отклонений от перпендикулярности  двух соприкасающихся поверхностей  в образовании осевого перемещения  вала участвует только меньшее  по значению отклонение;

Уменьшение осевого перемещения вала может быть достигнуто:

- уменьшением допуска  на отклонение от перпендикулярности  одного торца к оси вращения  вала в каждой паре соприкасающихся  деталей; ужесточение допуска целесообразно  производить для той детали  пары, которую легче изготовить  с более высокой точностью;

- сокращением числа пар  соприкасающихся поверхностей;

- применением при сборке  шабрения.

 Подшипники скольжения  могут быть цельными и разъемными. В первом случае подшипник  представляет собой цельную втулку, запрессованную в корпус. Во втором  случае каждая втулка состоит  из двух частей - вкладышей.

 Запрессовка цельных  втулок в корпус обычно сопровождается  их деформацией. Собственные погрешности  корпуса и втулок, а также деформация  втулок создают необходимость  исправления размеров, формы и  относительных поворотов рабочих  поверхностей втулок после их  постановки в корпус. Для исправления  указанных погрешностей применяют  развертывание отверстий комбинированными  развертками, тонкое растачивание, калибрование шариком или пуансоном.

 В единичном и мелкосерийном  производствах, а также при изготовлении тяжелых машин, имеющих подшипники больших размеров, для устранения погрешностей применяют шабрение. Шабрение ведут до получения равномерного распределения пятен краски на 80% обрабатываемой поверхности втулки. При высоких требованиях, предъявляемых к работе вала, в дополнение к шабрению производят притирку поверхностей сопряжения вала и втулок. Сначала отверстия притирают по специальному притиру – "ложному" валу, а заканчивают эту операцию по рабочему валу.

Разъемные подшипники, состоящие из вкладышей, подразделяются на невзаимозаменяемые и взаимозаменяемые. В первых подшипниках антифрикционный слой обрабатывают после установки вкладышей в корпус одним из рассмотренных выше методом, исправляя тем самым погрешности изготовления и монтажа вкладышей. Если же вкладыши взаимозаменяемые, то на сборку они поступают окончательно обработанными и качество монтажа играет решающую роль в достижении требуемой точности подшипника.

Для правильной работы подшипника необходимо, чтобы его вкладыши полностью прилегали наружной поверхностью к основанию и крышке подшипника. При неправильном прилегании вкладыша под действием сил, возникающих в процессе работы, будет изменяться геометрическая форма, что приведет к нарушению нормального контакта вала с подшипником. Неплотное прилегание вкладыша к корпусу или крышке приводит к нарушению теплопередачи от вкладыша к корпусу, температура вкладыша повышается и создается опасность оплавления подшипника.

При установке невзаимозаменяемых вкладышей плотность их соприкосновения с основанием и крышкой достигается увеличенными натягами (0,05…0,1 мм). Посадочные гнезда под взаимозаменяемые вкладыши обрабатывают с повышенной точностью, а диаметральный натяг создают меньшим, не влияющим на точность рабочих поверхностей. Для этого вкладыши подбирают по гнездам с таким расчетом, чтобы после прижатия к поверхностям гнезд их края выступали над плоскостью стыка крышки на 0,05…0,1 мм. После затяжки болтов, крепящих крышку за счет этих выступов, создается посадка с натягом вкладышей в гнездах.

 

Монтаж валов на опорах качения.

Задачи, которые решались при сборке валов на опорах скольжения пригонкой, не могут быть решены тем же методом при сборке валов на опорах качения. Подшипники качения пригонке не поддаются, и сборка валов на подшипниках качения производится методами взаимозаменяемости и регулирования. Для легкого вращения вала в опорах качения в подшипниках должен быть обеспечен радиальный зазор. Подшипники средних размеров изготовляют с радиальным зазором 5…15 мкм. Подшипники качения соединяют с корпусом и валом обычно посредством неподвижных посадок. Значительные трудности при монтаже валов на опорах качения вызывает уменьшение радиального биения валов. В отличие от валов на опорах скольжения в образовании радиального биения участвует большее число звеньев; добавляется собственное биение подшипников.

Как и при опорах скольжения, расстояние между подшипниками, а также положение сечения вала относительно переднего и заднего подшипников влияют на радиальное биение вала в рассматриваемом сечении. Радиальное биение какой-либо поверхности вала можно уменьшить приданием определенного направления эксцентриситетам поверхностей вала и внутреннего кольца подшипника.

В общем случае для уменьшения радиального биения поверхностей вала методом регулирования для каждой из опор необходимо:

- подобрать подшипники  таким образом, чтобы эксцентриситеты  отверстий внутренних колец по  отношению к беговым дорожкам наружных колец были равны эксцентриситетам соответствующих опорных шеек вала по отношению к рассматриваемой поверхности или чтобы их разность была меньше допуска на биение вала в каждой опоре;

- смонтировать опоры и  вал так, чтобы эксцентриситеты  взаимно компенсировались; для этого  эксцентриситеты должны располагаться  в каждой опоре в одной плоскости, но в различных направлениях.

Сборку подшипника с валом, как правило, выполняют термическим методом. Подшипник нагревают в масляной ванне до 70…800С, устанавливают на вал и доводят до места механическим методом. При установке подшипника в корпус его охлаждают с помощью твердой углекислоты, аммиака или жидкого воздуха (-190 0С). При монтаже подшипников качения механическим методом применяют ручные, пневматические и гидравлические прессы. Сила запрессовки определяется по формуле: Р = f×p×D×L×p, (3.3 ) где f – коэффициент трения при запрессовке, который зависит от материала детали, шероховатости поверхности, смазки и т.п.; D – диаметр сопряжения; L – длина сопряжения; р – напряжение сжатия на сопрягаемых поверхностях. Направление подшипнику при запрессовке задают специальными приспособлениями.

Монтаж конических роликовых подшипников осуществляется следующим образом. Внутреннее кольцо с роликами и сепаратором напрессовывают на вал, а наружное кольцо – в корпус. Радиальный зазор в коническом роликоподшипнике регулируют осевым смещением наружного кольца с помощью подвижных компенсирующих устройств (установочных гаек, регулировочных винтов) или неподвижных компенсаторов (колец, прокладок). Регулирование радиального зазора в конических подшипниках является ответственной операцией. Неправильно установленный зазор служит основной причиной преждевременного износа подшипника. При недостаточном зазоре ролики защемляются кольцами и усиленно изнашиваются со стороны большего диаметра; при больших зазорах ролики воспринимают повышенные динамические нагрузки и изнашиваются главным образом со стороны меньшего диаметра.

При монтаже валов на опорах качения следует следить за тем, чтобы отклонение от параллельности оси вращения вала основным базам корпусной детали в двух координатных плоскостях не превышало установленных допусков.

Основными причинами таких отклонений могут быть:

- отклонения от параллельности  отверстий под опоры вала в  корпусной детали основным базам;

- эксцентричность поверхностей  наружных колец подшипников качения. Данные погрешности можно уменьшить  следующим образом. Чтобы совместить  ось вращения вала с требуемым  положением при смещении оси  отверстия в корпусе, равном wmах, необходимо:

- подобрать подшипник  так, чтобы его наружное кольцо  имело эксцентриситет e1, равный wmax;

- установить (отметить) радиальную  плоскость, в которой wmax располагается у корпусной детали, со стороны, противоположной наибольшему смещению оси отверстия;

- найти у наружного  кольца радиальную плоскость, в  которой располагается наибольший  эксцентриситет e1, отметить эксцентриситет со стороны тонкой стенки;

- смонтировать подшипник  так, чтобы погрешность эксцентриситета  была направлена в сторону, противоположную wmax, т.е. чтобы совпали отметки на корпусе и наружном кольце подшипника

При монтаже второй опоры все перечисленные операции повторяют.

 Для правильной работы  и надежного сопряжения подшипника  с валом и корпусом большое  значение имеет точность посадочных  поверхностей вала и корпуса. Кольца подшипника вследствие  деформации при посадке на  вал и в корпус копируют  погрешности отверстия в корпусе  или шейки вала. Эти деформации  искажают форму беговых дорожек  колец и приводят к неравномерности  радиального зазора в подшипнике. Конусообразность посадочных поверхностей  вала и корпуса приводит к  неравномерному натягу колец  подшипника. Заплечики у вала  и в отверстиях корпуса являются  установочными базами для колец  подшипников. Отклонения от перпендикулярности  заплечиков к осям посадочных  поверхностей вала и корпуса  приводят к неправильному базированию  колец подшипника и вызывают  смещение шариков к краям беговых  дорожек или точечный контакт  роликов с поверхностями беговых  дорожек, а в конечном счете – ускоренное изнашивание подшипников. Допускаемые отклонения от правильной геометрической формы посадочных поверхностей под подшипники качения определены ГОСТ 3325-55.