Диссертация (Сборка регулируемых цилиндрических клеевых соединений), страница 2

В рамках работы7необходимо предложить методику разработки технологического процессасборки цилиндрических клеевых соединений.Цельюработыявляетсятехнологическоеобеспечениемашиностроительного производства при сборке регулируемых цилиндрическихклеевых соединений.Практическая значимость:Вработепроведенанализсуществующихспособовсборкицилиндрических соединений в машиностроении. Доказана актуальностьприменения клеевых композиций при сборке цилиндрических соединений. Наоснове анализа требований, предъявляемых к цилиндрическим соединениям вмашиностроении, разработан новый метод сборки цилиндрических соединенийс использованием клеевых композиций с возможностью регулированиявзаимного положения сопрягаемых деталей.

На основе теоретического иэкспериментальногометодикасборкиисследованиярегулируемыхразработанногоцилиндрическихметодапредложенаклеевыхсоединений.Разработаны конструкторско-технологические рекомендации по обеспечениюкачествасборкиПроведенорегулируемыхэкономическоецилиндрическихобоснованиеклеевыхцелесообразностисоединений.введенныхинноваций.К защите данной работы представляются:1.Методика проектирования сборки регулируемых цилиндрическихклеевых соединений с возможностью регулирования взаимного положениясопрягаемых деталей в требуемом положении.2.Конструкторско-технологические рекомендации по обеспечениюкачества сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений.3.Рекомендации по определению экономической целесообразностивнедрения в производство разработанного оригинального метода сборкирегулируемых цилиндрических клеевых соединений.84.Результатыэкспериментальногоопределениятехнико-эксплуатационных закономерностей выполнения технологического процессасборки.Научной новизной работы является:1.

Выявление закономерностей выполнения и управления процессомсборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений.2.Установлениевлиянияконструкционно-технологическихпараметров изделия на эксплуатационные характеристики регулируемыхцилиндрических соединений.Результаты работы могут быть использованы при сборке цилиндрическихклеевых соединений в машиностроении, которые будут соответствоватьтехническим требованиям, предъявляемым к неподвижным цилиндрическимсоединениям в машиностроении.Диссертационнаяработавыполненанакафедре«Технологиямашиностроения» МГТУ им.

Н.Э. Баумана. Основное содержание работыопубликовано в научных статьях.9ГЛАВА 1. СБОРКА НЕПОДВИЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХСОЕДИНЕНИЙ1.1. Сборка неподвижных цилиндрических соединений вмашиностроенииСборочные операции в машиностроении характеризуют как самыетрудоемкие и ответственные, так как именно на этом этапе формируетсяокончательное качество получаемой продукции.

Цилиндрические соединения,встречающиеся в машиностроении, превышают половину всей номенклатурысобираемых изделий в машиностроении, по некоторым источникам процент ихраспространения в машиностроении доходит до 70%. [68, 71]Неподвижныецилиндрическиесоединениявмашиностроенииподразделяются на разъемные и неразъёмные соединения.

К разъемнымсоединениям относят: 1) Шпоночные соединения, Рис. 1.1., полученные путемзапрессовки шпонки в заранее выфрезерованный паз на валу или оси идальнейшей установке на него детали. Такие соединения предназначены дляпередачи крутящего момента, фиксации на валах маховиков, зубчатых колес,шкивов. [63, 83]Рис.1.1. Принципиальная схема сборки шпоночного соединения: 1- паз, 2ступица, 3- вал, 4- шпонка, 5- паз под шпонку10Сборка таких соединений обладает рядом недостатков: 1) применениедополнительной оснастки; 2) обеспечение посадок с высоким квалитетом; 3)возникновение перекосов; 4) смятие шпонок из-за их неправильногорасположения на валу и нерационального увеличения зазора в соединении; 5)появление вибраций и дисбаланса при вращении из-за неравномерностираспределения массы; 6) повышение требований к качеству поверхностногослоя, соответствующие 9..10 квалитетам и шероховатости свыше Ra 6,3 мкм,для изделий малого и среднего размера; 7) усложнение замены шпонок, так какновую шпонку необходимо подбирать с припуском 0,1-0,2 мм, для дальнейшейпригонки на валу.Данный способ сборки, несмотря на перечисленные недостатки, прост, аосновное время на выполнение сборочной операции составляет несколькосекунд, хотя и требует применения универсального оборудования.

[16, 63, 88]2) Шлицевые соединения, Рис.1.2., предназначены в машиностроении дляпередачи больших крутящих моментов и по сравнению со шпоночными,обладаютследующимипреимуществами:обеспечиваютболееточноецентрирование деталей на валу, не ослабляют сечение вала, обеспечиваютбольшую прочность на одном и том же диаметре.Рис.1.2. Принципиальная схема сборки шлицевого соединения: 1- вал, 2 –ступица, 3- впадины, 4- зуб.Вмашиностроениииспользуютсяразличныепрофилишлицевыхсоединений: прямобочные, эвольвентные, треугольные.

В данном соединениипредъявляются технические требования, влияющие на технологическийпроцесс изготовления и сборки изделия. Шероховатость рабочей поверхности11шлиц не должна превышать Ra 2,5 мкм, для ответственных деталей вмашиностроении. Зазор между обеими сторонами зубьев не должен превышать0,04…0,07мм. Степень точности при изготовлении шлиц лежит в пределах 7..11квалитета точности. Допуски параллельности зубьев вала и пазов втулкиотносительно оси центрирующей поверхности не должны превышать 0,03 мм,для соединений повышенной точности и 0,05 мм в соединениях нормальнойточности на длине 100 мм: 0,03 мм.

Допуски на размеры сопряжений невыполняются грубее 10 квалитета, допуски радиального биения следуетназначать по 7…8квалитету точности при допускахцентрирующихповерхностей 9…10 квалитетов. [63, 83]К неподвижным неразъемным цилиндрическим соединениям, относят:1) соединения, выполненные с натягом, которые подразделяются напродольно-прессовые и поперечно-прессовые соединения.Соединения с натягом занимают 10-20% от общего числа соединенийраспространенных в машиностроении, и являются преимущественным методомдля получения неподвижных цилиндрических соединений.

[27, 66]Соединения с натягом более технологичны, чем шлицевые и шпоночные,применяются при запрессовке зубчатых колес, втулок, ступиц, муфт, колец,подшипников и т.д. при различных классах посадок. [22, 27, 66]а) Продольно-прессовые соединения, характерны при запрессовкезвездочек,подшипников,втулокнавалы,установкецилиндрическихнаправляющих технологического оборудования, и т.д. [22, 101]Несмотря на распространенность данного метода, существует ряднедостатков: 1)Значительное внимание уделяется шероховатости поверхности,которая не должна быть больше Ra=0,63…3,2мкм, что соответствует 8 и вышеквалитетам точности, 2) Получаемая при запрессовке прочность отличается отрасчетной, а сила распрессовки имеет большой разброс, так как зависит от рядапеременных факторов.

3)На силу запрессовки большое влияние оказывает уголперекоса сопрягаемых поверхностей, который не должен превышать 30ꞌ. 4)Призапрессовке должна соблюдаться скорость выполнения соединения, которая12должна быть не менее 3мм/с. 5)Введение дополнительных операций посозданию конструктивных элементов: а) направляющих фасок под углом30…45°, а при больших натягах под углом 10…15°, для облегчения процессазапрессовки; б) для улучшения центрирования делают заходные пояскитолщиной 2…3 мм; 6) применение специальной технологической оснастки, дляобеспечения собираемости изделий и обеспечения их точного направления призапрессовке; 7) сложность запрессовки в глухие отверстия; 8) Нарушениефункциональных связей из-за сглаживания и смятия микронеровностей, чтоуменьшает величину натяга, снижает расчетное удельное давление и прочностьсоединения; 9) Повторная сборка изделий, как правило, невозможна или однуиз деталей заменяют новой; 10) нестабильная прочность и дефектытонкостенных деталей при запрессовке, что диктует использование жесткихоправок.

[26, 63, 66, 83, 100]б) Поперечно-прессовые соединения, характеризуются повышениемпрочности получаемых посадок при передаче крутящего момента в 1,5…3 раза,по сравнению с продольно-прессовыми соединениями. При сборке с нагревомохватывающей детали происходит частичное или полное снятие наклепа иостаточных напряжений в поверхностном слое, а при сборке с охлаждениемпроисходит повышение твердости охлаждаемой детали. [66, 71, 101]С помощью поперечно-прессовой запрессовки собирают тонкостенныедетали, зубчатые венцы, диски турбин с валами и другие высоконадежные иточные соединения, Рис. 1.3., передающие большие осевые нагрузки икрутящие моменты, а также соединения больших размеров, детали которыхневозможно разместить в обычных прессах.Соединения, собираемые с охлаждением, примерно на 10…15 % прочнее,чем соединения, получаемые с нагревом, поэтому их целесообразно применятьдля сборки ответственных узлов, к которым предъявляются повышенныетребования по эксплуатационной надежности.

Притаком виде сборкивозможно применение материалов с гальваническим покрытием из свинца,цинка и меди толщиной до 20мкм, которые повышают прочность соединения в131,4..1,7 раз, за счет заполнения этим слоем микронеровностей и увеличенияплощади контакта. Применение гальванических покрытий при сборкеувеличивает антикоррозионные свойства соединения, слой принимает на себянагрузки, что приводит к снижению расчетного натяга на 10…30% иповышению усталостной прочности деталей, а при распрессовке, защищаетосновной металл от разрушения. [26, 27, 87, 101]абРис.

1.3. Типовые соединения, собираемые термовоздействием: а - втулки изубчатые колеса, устанавливаемые на концы вала; б - шестеренки,расположенные в средней части вала и нежесткие втулкиОднако существует ряд существенных недостатков таких способовсборки: у стальных деталей при охлаждении уменьшается ударная вязкость ипри их посадке нельзя применять удары и большие усилия; необходимоиспользовать дополнительные устройства охлаждения или нагрева; нагревохватывающей детали ограничивается 350°С, так как дальнейшее повышениетемпературы приведет к снижению твердости и образованию окалины;возникают остаточные напряжения; большинство охлаждающих сред токсичныи взрывоопасны; оптимальная шероховатость при получении соединений таким14способом лежит в пределах Ra=2,5…3,2 мкм; при температурных деформацияхне только должен быть превышен максимальный натяг, но и должен бытьсоздан зазор, облегчающий выполнение соединения равный 0,0006…0,007dдля d=30…40мм и 0,0007…0,0011d для d=40…100мм, а при автоматизациипроцесса сборки монтажный зазор должен быть не менее 0,03мм; [22, 27, 73,75, 77, 101]в) соединения, полученные гидропрессовой сборкой, осуществляется подвысоким давлением (до 1000 атм.), и применяется для установки крупныхзубчатых колес и подшипников качения, а также тонкостенных втулок сноминальным диаметром более 100 мм.

Однако конечная эффективностьзависит от способа подводамасла, правильного выбора давления масла,скорости и силы запрессовки и вида применяемого технологическогооборудования. [25, 27, 75]В прессовых соединениях передача крутящего момента основываетсялишь на трении, что накладывает ограничения на применяемый для деталейматериал и на форму сопрягаемых поверхностей. Возникает необходимостьточной механической обработки сопрягаемых поверхностей, что приводит кувеличению трудоемкости и себестоимости процесса сборки.

Рассмотренныевиды соединения подвержены коррозионному износу, особенно при сборке стермовоздействием и имеют малую площадь контакта между сопрягаемымиповерхностями вала и втулки, которая составляет всего 25-30% от площадиповерхности. [10, 66, 100]г) Наибольшую сложность при сборке цилиндрических соединенийпредставляют сдвоенные направляющие, Рис. 1.4., к которым предъявляютсяследующие технические требования:1) отклонение от взаимной параллельностидвух цилиндрических направляющих в конструкции блока штампов задаютсявсегда в цифрах, по соответствующему классу точности и не превышает0,05мкм, а отклонение от перпендикулярности направляющих относительноплиты не превышает 0,05мкм.