Последовательность расчета соединений с натягом

В процессе разборки следует использовать стенды, съемники, приспособления и инструменты, позволяющие центрировать сни- маемые детали и равномерно распределять усилия по их периметру [16]. При выпрессовке подшипников, сальников, втулок используют оправки и выколотки с мягкими наконечниками (медными, из спла- вов алюминия). Если выпрессовывают подшипник из ступицы или стакана, то усилие прикладывают к наружному кольцу, а при снятии с вала – к внутреннему. При этом запрещается применять удары и ударные инструменты.

Снятие шкивов, шестерен, извлечение подшипников, осей, гильз, блоков цилиндров двигателей выполняют с помощью прессов усили- ем до 400 кН (40 тс). Для срезания заклепок, болтов, выпрессовки шкворней передних осей, торсионных валов – пресс с усилием до 1000 кН (100 тс). Разборка соединений с переходными посадками и

посадок с натягом – на универсальных гидравлических установках. Они снабжены рабочими органами – силовыми цилиндрами, разви- вающими усилия 30…120 кН (3…12 тс). Для разборки соединений, требующих усилия >120 кН (12 тс), применяют прессы промышленного назначения, гидравлические установки, чаще установку для выпрес- совки торсионов а/м МАЗ-543, МАЗ-543А.

Для разборки неподвижных разборочных соединений, не тре- бующей усилий (шпоночные, шлицевые и др.), применяют съемники с механическим и пневматическим приводом.

Напряженные прессовые соединения разбирают с помощью прессов и стендов, которые работают от стационарных гидроприводов с давлением 10…20 МПа. В зависимости от расположения штока и на- правления действия создаваемого усилия различают прессы верти- кальные и горизонтальные, а по характеру их использования – ста- ционарные и переносные. Кроме того, прессы делятся на универсаль- ные и специальные, ручные и приводные. Ручные прессы делятся на реечные, винтовые и эксцентриковые, а приводные – на пневмати- ческие, гидравлические, пневмогидравлические и электромагнитные.

В разборочных работах применение механизированного привода дает возможность увеличить производительность труда в 3…5 раз по сравнению с ручным. Чаще всего при этом применяют гидравлический и пневматический приводы. Усилия этих средств определяют исходя из расчетной силы распрессовки с коэф. запаса 1,5…2,0 (большие значения соответствуют менее мощным прессам).

Для разборки неподвижных разборочных соединений, не тре- бующей значительных усилий (шпоночные, шлицевые и др.), приме- няют съемники с механическим и пневматическим приводами. Разо- брать сборочную единицу, детали которой соединены с натягом, мож- но разными способами, которые по принципу воздействия на поса- дочные поверхности сопряженных деталей делятся на механические, гидравлические, термические и комбинированные. Каждый из этих способов может быть осуществлен на производстве различными ме- тодами. Съемники применяются для быстрого разъединения деталей и являются приспособлениями, которые закрепляются за охватываю- щую и охватываемую детали. Они подразделяются на специальные, предназначенные для снятия какой-либо определенной детали, и уни- версальные, дающие возможность осуществлять распрессовывание ряда деталей, отличающихся друг от друга по конструкции и разме- рам. Принцип действия съемников – это захват снимаемой детали или упор в нее. Пример расчета съемников, классификация и области применения смотри в МУ [24].

Способы разработки прессовых соединений по Карагодину В.И. и Митрохину Н.Л. [8] сведены в табл. 2.1, а классификация съемников – в табл. 2.2.

Таблица 2.1

Способы разработки прессовых соединений

Разборка соединений с гарантированным натягом (снятие под- шипников качения, втулок, шкивов, пальцев, штифтов) осуществляет- ся путем приложения осевого усилия и использования тепловых де- формаций (нагрев охватывающей детали). Для приложения осевого усилия применяют прессы, съемники, специальные приспособления. В зависимости от требуемого усилия для разборки конкретного соеди- нения выбирают прессовое оборудование.

Таблица 2.2

Классификация съемников

Усилие выпрессовки колец подшипников определяется по формуле:

Р_n = d·f₁·E·p·B·d/[2k_n], (2.2)

где Р_n – усилие выпрессовки колец подшипников, Н; d – номинальный

Æ отверстия подшипника, мм; f₁ – коэф. трения (f₁ = 0,10…0,25); Е – модуль упругости материала подшипника (Е = 22·10⁴ МПа); В – шири- на опорного кольца подшипника, мм; d – расчетный натяг, мм; k_n – коэф., характеризующий серию подшипника (k_n = 2,78 для подшипни- ков легкой серии, k_n = 2,27 средней, k_n = 1,96 тяжелой серии).

Усилие для выпрессовки шкивов, шестерен и втулок:

Р_в = f₂·p·d_ср·d·s, (2.3)

где Р_в – усилие выпрессовки шкивов, шестерен и втулок, Н; f₂ – коэф. трения в сопряжении (f₂ = 0,15…0,25); d_ср и s – средний диаметр и на- пряжение сжатия, МПа на контактирующей поверхности.

В процессе разборки следует обязательно использовать стенды, съемники, приспособления и инструменты, позволяющие центрировать снимаемые детали и равномерно распределяющие усилия по их пери- метру. При выпрессовке подшипников, сальников, втулок используют оправки и выколотки с мягкими наконечниками (медными, из сплавов алюминия). Для выпрессовки подшипника из ступицы или стакана уси- лие прикладывают к наружному кольцу, а для снятия с вала – к внутрен- нему. При этом запрещается применять удары и ударные инструменты.

Применение термического и комбинированного методов позво- ляют значительно уменьшить усилия выпрессовки. Детали кольцевой формы (втулки, внутренние кольца роликовых подшипников качения, шкивы) разрешается снимать при помощи установки для нагрева. Са- мыми распространенными являются индукционные нагреватель- ные устройства, принцип действия которых основан на нагревании кольца при прохождении через него индуктированного электрического тока, возбуждаемого катушкой. Индукционное приспособление уста- навливают на демонтируемое кольцо и включают в сеть. При этом разъединяют детали при тепловом зазоре, что дает возможность осуществлять разборку соединений с гарантированным натягом без повреждения посадочных поверхностей.

Компактный и устойчивый прибор реализует самую современ- ную технологию нагрева для регулярного использования при еже- дневной работе. Управление процессом нагрева осуществляется мик- ропроцессором с учетом времени или температуры нагрева, прибор имеет автоматическое приспособление для размагничивания, а также функцию автоматического распознавания датчика температуры и ди- намического регулирования мощности нагрева (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Установки для индукционного нагрева

Изменения свойств материала не происходит при температуре нагрева детали до 250…300°С (для подшипников качения – не выше 100°С). Существует определенное ограничение и по продолжительно- сти нагрева, он не должен продолжаться более 25…30 с. После на- гревания кольца приспособление поворачивают вокруг оси в одну и другую стороны, а после ослабления посадки его снимают вместе с приспособлением. Необходимую температуру нагрева стальных охва- тывающих деталей определяют по формуле:

t =⎡⎛ 100Ä⎞ + ⎤e

(2.4)

H ⎢⎜1,2d ⎟

tП ⎥· ,

⎣⎝ ⎠ ⎦

где t_H – температура нагрева охватываемой детали, °С; Ä – увеличе- ние Æ отверстия, мкм; d – диаметр отверстия, мм; e – коэф., учиты- вающий теплопотери в деталь (e = 1,2…1,6); t_П – температура вала, с которого демонтируется кольцо.

Зазор формируется вследствие нагрева охватывающей детали со скоростью, превосходящей скорость передачи тепла в охватывае- мую деталь через поверхность их контакта. Для демонтажа соединений из разнородных материалов этот метод также применим и помогает снизить затраты времени и повысить сохраняемость деталей. Тогда разъединение бывает после охлаждения соединения по причине раз- личия коэффициентов линейного расширения материалов деталей.

Существуют также современные комплекты гидрофицирован- ного инструмента высокого давления(70…80 МПа), которые со- стоят из универсальной переносной гидравлической станции, наборов исполнительных механизмов вращательного и поступательного дей- ствия (гидроцилиндров) широкого диапазона усилий (1…200 т), набо- ра рабочих органов: съемников, захватов и т.д. (рис. 2.4).

Такие комплексы вместе с установками для индукционного на- грева позволяют разбирать соединения с натягом значительно быст- рее и надежнее.

Преимущества индукционно-тепловой разборки: быстрота и уни- версальность процесса, компактность оборудования, удобство в экс- плуатации, сохранность деталей, возможность автоматизации процесса.

Рис. 2.4. Комплекты гидрофицированного инструмента

Вопросы по главе 2

1. Каковы требования к конструкциям СТО?

2. Каковы требования к установочным элементам и их классификация?

3. Какие существуют виды расчетов приспособлений и от чего зависит их эффективность?

4. Каковы расчеты точности приспособлений?

5. Какова последовательность расчетов соединений с натягом?

6. Каковы способы разработки прессовых соединений?

7. Какие существуют виды съемников и в чем их особенности?

8. Какие существуют способы нагрева и в чем их эффективность?