Диссертация (Сборка регулируемых цилиндрических клеевых соединений), страница 10

Зона переходногорежима не учитывается, так как не имеет самостоятельного значения инаблюдается в относительно узком интервале числа Рейнольдса. [95, 97]Первая зона соответствует ламинарному режиму, при котором клееваякомпозиция протекает в щелевых кольцевых зазорах. В данной зоне числоРейнольдса Re<2300, чему соответствует lg Re < 3,36.В данном случае коэффициент потерь λ здесь зависит только от числаРейнольдса и не зависит от шероховатости поверхностного слоя: λ ≈75.Возникающее при протекании клеевой композиции через щелевойкольцевой зазор ламинарное движение без местных сопротивлений, создаетблагоприятные условия для использования гетерогенных составов.

Так как вданном случае не происходит расслоение клеевого слоя, адгезия неуменьшается и эксплуатационных характеристики таких соединений неснижаются. При таком режиме течения, не происходит завихрение клеевойкомпозиции и образование пузырьков в клее.Дополнительно проведенные исследования по заполнению зазора клеевойкомпозицией в ИПУ РАН В.А. Трапезникова показали, что при подаче клеясовременными дозаторами в зазоре клеевая композиция при его заполнениисоздает ламинарное движение.

[2, 32, 33]Представленный график Никурадзе относится к условиям «идеальной»шероховатости. Однако поверхности, применяемые на практике, имеютшероховатость неоднородную и неравномерную по длине сопряжения.Решениюданнойпроблемыбылпосвященрядпроведенных58экспериментальных исследований, а именно работы Исаева И.А., Мурина Г.А.,Шевелева Ф.А.В данной области наибольший интерес представляют опыты Мурина Г.А.по исследованию гидравлических сопротивлений в обычных промышленныхизделиях.Результатыпроведённыхопытовпредставленынаграфике,изображенном Рис. 2.7, показывающем изменение коэффициента λ взависимости от числа Рейнольдса.Рис.2.7. График Мурина: а - ламинарный режим, б – турбулентный режим, длягидравлически гладких поверхностей, в - турбулентный режим, длягидравлически шероховатых поверхностейПодтвердив основные закономерности, установленные Никурадзе, этиопытыпоказали,чтодляповерхностейсреальнойшероховатостьюкоэффициент λ в переходной области имеет всегда большие значения, чем вслучае гидравлически шероховатых поверхностей, а не меньше, как на графикеНикурадзе.

Исходя из представленного анализа, кривые на графике Мурина неимеют впадины, характерной для кривых Никурадзе. [95, 97]Результаты обобщения большого числа опытов показали, что λ являетсяфункцией двух безразмерных параметров числа Рейнольдса, отражающего59влияниевязкостиискоростидвиженияжидкостииотносительнойшероховатости ε=∆/d, характеризующего влияние поверхности стенок, т.е.λ=f(Re, ∆/d).Таким образом, можно сделать вывод, что шероховатость поверхности,рекомендуемаядлявыполненияклеевыхсоединенийнеоказываетсопротивления на течение жидкости.Однако, рассматривая клеевые соединения и течение клея в щелевомкольцевомзазоре,значениетакоготехнологическогопараметра,какшероховатость должно учитываться.

Шероховатость оказывает влияние насмачиваемость субстрата клеем, если рассматривать гидравлически гладкуюповерхность, то клей не сможет задерживаться на ее поверхности, что скажетсяна смачиваемости по всей площади нанесения и это окажет отрицательноевлияниенапрочностныехарактеристикисоединения.Еслизначениешероховатости поверхностного слоя будет велико, то во впадинах будутобразовываться концентраторы напряжений, что повлияет на долговечностьсоединения.Какпоказаланализлитературыпотемеисследования,рекомендованные значения шероховатости для цилиндрических клеевыхсоединений лежат в пределах Ra = 1,6…3,2 мкм,так как именно такиезначения шероховатости позволяют получить хорошее заполнение зазораклеем, а также исключить появление концентраторов напряжений. [29, 30, 36]2.4.

Методика проектирования сборки регулируемых цилиндрическихклеевых соединенийДля решения задачи по проектированию методики сборки регулируемыхцилиндрических клеевых соединений, в результате анализа проведенныхтеоретических изысканий можно сформулировать следующие этапы:1)Подготовка поверхности под склеивание:1.1.Врамкахпроведенногоисследованияустановлено,чтошероховатость поверхности под склеивание необходимо обеспечить в пределах60Ra 1,6…3,2мкм. В техническом задании на изготовление детали необходимоуказать представленные параметры шероховатости. Детали, приходящие напозицию сборки необходимо визуально проверить на наличие дефектов:трещин, загрязнений, окалины, ржавчины.

Если указанные дефекты ненарушают прочностные характеристики детали, анализируется наличие следовмасла, остатков СОЖ. [29, 30, 36]Детали, выпущенные с этапа 1.1 и соответствующие прочностным1.2.характеристикам, подвергают химической и физической обработке. В случаеналичиябольшогоколичестваостатковСОЖпроизводятдвойноеобезжиривание в следующем порядке: обезжиривание - физическая обработка– обезжиривание. В случае отсутствия указанных масляных загрязненийдостаточнопроизвестиподготовкуповерхностивследующейпоследовательности: физическая обработка – обезжиривание. [6, 49, 58]1.3.Целью физической обработки является удаление механическихповреждений поверхности таких как: следы коррозии, окалины, заусенцы и т.п.Кроме того физическая обработка применяется для повышения активностиметаллической поверхности.

На активность поверхности в значительнойстепени влияет скорость образования окисной пленки. Для стальных заготовокнелегированных сталей поверхность считается активной в течение 24 часов.Соответственно, если зачистка прошла после механической обработки срокомболее 24 часов, ее необходимо подвергнуть механической обработке. Кмеханическойобработкеотносится:зачисткашкуркой,обработкаметаллической щеткой, в некотором случае лезвийная и абразивная подготовкаповерхности. [10, 68, 71]1.4.Переднанесениемклеяобязательнымусловиемявляетсяхимическая подготовка поверхности.

Наибольшее распространение дляусловиймашиностроенияполучилообезжиривание.Обезжириваниепроизводится следующими методами: тампоном, поливом, распылением,опусканием в ванну, в аппарате Сокслета, в парах растворителя. [36, 72, 75]2)Выбор и приготовление клея:612.1. Выбор клеевой композиции должен произвести конструктор,назначающий технические требования на изделие. Однако в рамках анализатехнологичности конструкции возможно провести критику данного выбора.Указанныерекомендациибудутвыработанывходепроведенияэкспериментальных исследований.2.2. На этапе приготовления клея необходимо проанализировать такиепараметры как компонентность и вязкость клеевой композиции. Назначеннаяконструктором клеевая композиция выбирается исходя из прочностных иэксплуатационных характеристик, однако это не всегда учитывает зазоры,образованные при сопряжении.

Таким образом, приходится модифицироватьклеевую композицию до получения требуемой вязкости. В случае увеличенныхзазоров такие средства модификации известны, например: в клеевыекомпозиции эпоксидной группы можно добавить тальк, графит, асбест; дляклеев анаэробной группы рекомендуется добавить мелкодисперсные порошкистали, меди, что позволяет этим композициям отверждаться в увеличенныхзазорах. [36, 78, 84]2.3.

В случаеприменения многокомпонентных клеевых композицийнеобходимо производить их смешивание в пропорции, заявленной заводом –производителем. В данном случае необходимо отслеживать вопросы, связанныес гомогенностью структуры, качеством перемешивания, нежелательнымформированием в клеевом слое, в процессе смешивания, пузырьков воздуха,исключением попадания инородных предметов. [6, 36]2.4.

Готовая клеевая композиция должна поступить в позицию сборки завремя, определенное ее жизнеспособностью, в противном случае отверждениеклеевой композиции начнется до заполнения зазора. Такое соединение необеспечивает требуемых прочностных характеристик, а часто обеспечиваетразрушение клеевого соединения еще до приложения эксплуатационныхнагрузок. Время жизнеспособности определяется в зависимости от природыклеевой композиции и формируется исходя из химической основы и запускапроцесса отверждения клея.

Так например, жизнеспособность большинства62двухкомпонентных эпоксидных клеевых композиций ограничивается 30-45мин, цианоакрилатных – 1-5 сек, акриловых – 6-8 час. и т.д. [6, 36, 86]3)Нанесение клея:3.1. При выборе способа нанесения клеевой композиции необходимообеспечить равномерность распределения клея и создать клеевой слойопределенной толщины. Рекомендуется наносить клей по всей контактнойповерхности деталей. С целью экономии клеевой композиции, возможно,наносить клей в виде непрерывного кольца на переднюю часть одной или двухдеталей. Если цилиндрические поверхности под склеивание имеют большуюдлину, то необходимо нанести несколько таких колец.3.2.

При подборе устройства нанесения клеевой композиции необходимоучесть габаритные размеры сопрягаемых деталей, тип и оснащенностьпроизводства, вид получаемого соединения и т.д.В условиях мелкосерийного производства при нанесении жидких клеевиспользуют форсунки, кисти, кроме того, современные тары для клеевыхкомпозиций снабжены соплом для удобного нанесения клея. Для условийкрупносерийного производства целесообразнее применять механические иавтоматические устройства нанесения, например автоматические дозаторы.Дозаторы зачастую применяют также для приготовления клеев смешиванием.При выборе дозирующего устройства необходимо учесть структуру клеевойкомпозиции, так как в гетерогенных составах при транспортировании можетпроизойти расслоение клеевого слоя.

[2, 32, 39]3.3. Важным критерием при нанесении клеевой композиции являетсятолщина клеевого слоя. Для каждой клеевой композиции существуетрекомендованная оптимальная толщина, например для анаэробных клеевоптимальной считают толщину 0,1...0,5 мм, для эпоксидных - 0,05…0,25 мм. Вслучае если конструктор задает зазоры не соответствующие данной клеевойкомпозиции, то клеи модифицируют как указано выше.

[6, 54, 55, 56]3.4. В зависимости от требуемой площади нанесения и вида клеевойкомпозиции необходимо выбрать режим работы дозирующего устройства.63Например, цианоакрилатные клеи лучше наносить в капельном режиме, акаучуковые и полиуретановые в струйном режиме. [32, 33]3.5. При выборе дозирующего устройства необходимо произвести расчетрасхода клеевой композиции в зависимости от расположения сопрягаемыхповерхностей. В случае соосного расположения цилиндрических поверхностей,расход клеевой композиции, протекающей через кольцевой зазор, определить 3по формуле (2.1):Q=Вслучае12.кольцевогозазораобразованногоэксцентричнымицилиндрическими поверхностями, расход клея рассчитать по формуле (2.2):э =Q (1+1,5 2 )=4) 3 (1+1,5 2 )12.Монтаж соединения:4.1.