Текст книги "Работы по металлу"

Автор книги: Наталья Коршевер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 20 страниц) [доступный отрывок для чтения: 8 страниц]

Рис. 55. Виды сварки: а – газовая: 1 – присадочный материал; 2 – сварочная горелка; б – дуговая электросварка плавящимся электродом: 1 – плавящийся электрод; 2 – электрододержатель; в – дуговая электросварка неплавящимся электродом: 1 – электрододержатель; 2 – неплавящийся электрод, 3 – присадочный материал; г – схема сварки взрывом: 1, 2 – свариваемые пластины; 3 – заряд взрывчатого вещества; 4 – электродетонатор.

Так же широко распространена дуговая электросварка (рис. 55 б, в). Ее можно производить как плавящимся электродом, так и неплавящимся – угольным или вольфрамовым (в этом случае в зону плавящей дуги дополнительно вводят присадочный материал).

Средне-, высокоуглеродистые и легированные стали относятся к разряду металлов, обладающих ограниченной свариваемостью. Чтобы избежать трещин при сваривании деталей из этих материалов, их предварительно нагревают до температуры 250–300 °C. Детали из листовой стали толщиной до 3 мм можно сваривать газовой сваркой.

Схема сварки взрывом представлена на рис. 55, г: одну из свариваемых пластин неподвижно устанавливают на основании, над ней на высоте h помещают вторую пластину, на которую укладывают заряд взрывчатого вещества. Электродетонатором взрывают заряд, в результате чего детонационная волна, имеющая высокую скорость и большое давление, сообщает второй пластине скорость соударения. В момент соприкосновения пластин происходит их сваривание.

Остальные виды сварок в домашних условиях провести затруднительно (устройства для диффузионной, лазерной, электронно-лучевой и прочих видов сварки не так широко доступны, как сварочные аппараты для дуговой или газовой).

Сборка заклепочных соединений

Если сборочная единица (узел соединения) в процессе эксплуатации будет подвергаться большим динамическим нагрузкам и способ соединения пайкой не применим вследствие того, что детали изготовлены из металлов, обладающих плохой свариваемостью, то в этих случаях применяют заклепочные соединения.

Заклепка представляет собой металлический стержень круглого сечения, с головкой на конце, которая называется закладной и по форме бывает полукруглой, потайной и полупотайной (рис. 56).

Рис. 56. Виды заклепок: а – с потайной головкой; б – с полукруглой головкой; в – с плоской головкой; г – с полупотайной головкой; д – взрывная заклепка: 1 – углубление, заполненное взрывчатым веществом.

Заклепок сверлят сверлом, имеющим диаметр больше, чем диаметр стержня заклепки. Размеры заклепок зависят от толщины склепываемых деталей.

Саму операцию клепки предваряет подготовка деталей к осуществлению этого вида соединений. Сначала нужно разметить заклепочный шов: если клепка будет происходить внахлестку, то размечается верхняя деталь, для клепки встык размечается накладка.

При этом необходимо соблюдать шаг между заклепками и расстояние от центра заклепки до кромки детали. Так, для однорядкой клепки t = 3d, a = 1,5d, для двухрядной t = 4d, a = 1,5d, где t – шаг между заклепками, a – расстояние от центра заклепки до кромки детали, d – диаметр заклепки.

Далее следует просверлить и прозенковать отверстия под заклепочные стержни. При подборе диаметра сверла следует учесть, что для заклепок диаметром до 6 мм нужно оставить зазор в 0,2 мм, при диаметре заклепки от 6 до 10 мм зазор должен быть 0,25 мм, от 10 до 18 мм – 0,3 мм. При сверлении отверстий необходимо строго соблюдать угол между осью отверстия и плоскостями деталей в 90°.

При прямом методе удары наносятся со стороны замыкающей головки, и для хорошего соприкосновения склепываемых деталей необходимо их плотное обжатие. При обратном методе удары наносятся со стороны закладной головки, и плотное соединение деталей достигается одновременно с образованием замыкающей головки.

Клепку производят в такой последовательности (рис. 57):

– подбирают заклепочные стержни диаметром в зависимости от толщины склепываемых листов:

d = v 2s,

где d – требуемый диаметр, s – толщина склепываемых листов. Длина заклепок должна быть равна суммарной толщине склепываемых деталей плюс припуск для образования замыкающей головки (для потайной – 0,8–1,2 диаметра заклепки, для полукруглой – 1,25–1,5);

– в крайние отверстия клепочного шва вставляют заклепки и опирают закладные головки о плоскую поддержку, если головки должны быть потайные, либо о сферическую, если головки должны быть полукруглые;

– осаживают детали в месте клепки до плотного их прилегания;

– осаживают стержень одной из крайних заклепок бойком молотка и расплющивают носиком молотка;

– далее, если головка должна быть плоской, то бойком молотка выравнивают ее, если полукруглой, то боковыми ударами молотка придают ей полукруглую форму и с помощью сферической обжимки добиваются окончательной формы замыкающей головки;

– аналогичным образом расклепывают вторую крайнюю заклепку, а затем все остальные.

Рис. 57. Последовательность процесса ручной ковки: а – заклепками с потайными головками.

Рис. 57 (продолжение). Последовательность процесса ручной клепки: б – заклепками с полукруглыми головками.

Соединение деталей (преимущественно тонких) в труднодоступных местах производят взрывными заклепками со взрывчатым веществом в углублении (рис. 56, д). Для образования соединения заклепка ставится на место в холодном состоянии, а затем закладная головка подогревается специальным электрическим подогревателем в течение 1–3 секунд до 130 °C, что приводит к взрыву заполняющего заклепку взрывчатого вещества. При этом замыкающая головка получает бочкообразную форму, а ее расширенная часть плотно стягивает склепываемые листы. Этот способ отличается высокой производительностью и хорошим качеством клепки.

Вводить взрывные заклепки в отверстия необходимо плавным нажатием, без ударов. Запрещается снимать лак, разряжать заклепки, подносить их к огню или горячим деталям.

При ручной клепке часто пользуются слесарным молотком с квадратным бойком. Масса молотка для обеспечения качественного соединения должна соответствовать диаметру заклепок. Например, при диаметре заклепок 3–4 мм масса молотка должна быть 200–400 г, а при диаметре 10 мм – 1 кг.

При неправильном подборе диаметра сверла для изготовления отверстия под заклепки, диаметра и длины самой заклепки, при нарушении других условий операции заклепочные соединения могут иметь погрешности (табл. 2).

Таблица2. Брак в заклепочных соединениях и его причины

При обнаружении брака в заклепочных соединениях неправильно поставленные заклепки срубают или высверливают и производят клепку повторно.

Значительно облегчают клепку пневматические клепальные молотки с золотниковым воздухораспределителем. При небольшом расходе сжатого воздуха они отличаются высокой производительностью.

Склеивание

Склеивание деталей – это последний вид сборки неподвижных неразъемных соединений, при котором между поверхностями деталей сборочного узла вводится слой специального вещества, способного неподвижно скреплять их, – клея.

У данного вида соединений имеется ряд преимуществ: во-первых, возможность получения сборочных узлов из разнородных металлов и неметаллических материалов; во-вторых, процесс склейки не требует повышенных температур (как, например, сварка или пайка), следовательно, исключается деформация деталей; в-третьих, устраняется внутреннее напряжение материалов.

В слесарно-сборочных работах обычно используются клеи: ЭДП, БФ-2, 88Н (табл. 3).

Таблица 3. Марка клея и область его применения

Подобно всем другим видам соединений, качество клееных во многом зависит от правильности подготовки поверхностей к процессу склеивания: на них не должно быть пятен грязи, ржавчины, следов жира или масла. Очистку поверхностей осуществляют металлическими щетками, шлифовальными шкурками, материал для удаления жировых и масляных пятен зависит от марки используемого клея: при склеивании деталей клеем 88Н применяется бензин, под клеи ЭДП и БФ-2 – ацетон.

Процесс склеивания деталей состоит из следующих операций:

– подготовить поверхности деталей и выбрать марку клея (см. выше);

– нанести на поверхности в местах соединения первый слой клея (эту операцию можно выполнять кисточкой либо поливом), просушить, нанести второй слой клея, соединить детали и прижать их друг к другу струбцинами (здесь важно следить за точным совпадением деталей и их плотным прилеганием);

– выдержать клееный узел и очистить швы от подтеков клея.

Режим сушки первого слоя клея: ЭДП наносится в один слой и сушки не требует; БФ-2 требует сушки 1 час при температуре 20 °C («до отлипа»); 88Н – 10–15 минут на воздухе. После нанесения второго слоя выдержать 3–4 минуты и только потом соединить детали.

Режим выдержки клееных соединений: при использовании клея ЭДП – 2–3 суток при температуре 20 °C или 1 сутки при температуре 40 °C; клей БФ-2 – 3–4 суток при температуре 16–20 °C или 1 час при температуре 140–160 °C; клей 88Н – 24–48 часов при температуре 16–20 °C под грузом.

При сборках машин и механизмов иногда используют комбинированные клееные соединения – клеесварные: на сопрягаемую поверхность одной из деталей наносят слой клея ВК-9, а вторую деталь приваривают методом точечной сварки по этому слою.

Сборка подвижных узлов механизмов

В конструкциях различных машин и механизмов, которые приходится собирать и ремонтировать слесарю, основным назначением подвижных узлов является преобразование вращательных движений в поступательные и изменение скорости и направления движения. Поэтому и называются такие узлы передачами. Действие механических передач основано на использовании либо зацепления (зубчатые, червячные, цепные), либо силы трения (ременные, фрикционные). Однако и те и другие передачи имеют в конструкциях нечто общее – наличие в своих узлах подшипников (скольжения или качения). Именно с их установки (монтажа) начнется ознакомление с процессом сборки узлов механических передач.

Сборка подшипников скольжения

Основное требование, которое предъявляется к подшипникам скольжения, – это минимальная величина силы трения при равномерно распределенной нагрузке во время работы механизма. Достигнуть этого позволяет сама конструкция подшипника: на опорных поверхностях втулок и вкладышей предусмотрены масляные канавки. Размеры и формы канавок зависят от того, из какого материала они (втулки и вкладыши) изготовлены, какой вид смазки используется и как осуществляется ее подача, каковы величины воспринимаемой узлом нагрузки.

Втулки и вкладыши подшипников скольжения изготавливаются из различных антифрикционных материалов: чугуна, бронзы, латуни, текстолита, капрона. Сами подшипники могут быть разъемными и неразъемными.

Сборка неразъемных подшипников скольжения начинается с запрессовки и закрепления втулки в отверстии корпуса механизма (рис. 58).

Рис. 58. Установка неразъемного подшипника скольжения: а – запрессовка: 1 – втулка; 2 – оправка; 3 – установочный палец; 4 – корпус детали; 5 – место и направление ударов молотка (нажатия штока пресса); б – продольное крепление втулки; в – поперечное крепление втулки.

Запрессовку можно выполнять на прессах и вручную (нас, конечно же, больше интересует второй способ).

Ручная запрессовка втулок подшипников осуществляется в следующем порядке: саму втулку надевают на оправку, которая центрируется (устанавливается по центру) в отверстии установочного пальца; удары молотка по оправке перемещают ее вместе с втулкой по отверстию, и та без перекосов входит в посадочное отверстие детали. Запрессованная втулка крепится в корпусе винтовыми, гладкими или коническими стопорами. Для этого во втулке сверлится сквозное (при поперечном креплении) или глухое (при продольном креплении) отверстие.

Погрешности, допущенные при выборе втулки и ее запрессовке, приводят к быстрому износу подшипников. Поэтому до и после установки подшипника слесарь должен следить за состоянием его опорной поверхности (не должно быть трещин, царапин, отслаивания антифрикционного слоя), за соответствием геометрических размеров втулки и шейки вала, на который подшипник устанавливается, за соосностью втулки и шейки вала.

Разъемный подшипник скольжения состоит из нижнего и верхнего вкладышей, которые устанавливаются в полуотверстия разъемных элементов узла – основания и крышки (рис. 59).

Рис. 59. Разъемный подшипник: а – основные элементы подшипника.

Рис. 59 (продолжение). Разъемный подшипник: б – толстостенный вкладыш; в – тонкостенный вкладыш; г – регулировка радиального зазора прокладками: 1 – прокладка.

Разъемные подшипники могут быть толстостенными (отношение толщины стенки к наружному диаметру подшипника находится в пределах 0,065–0,095) и тонкостенными (отношение в пределах 0,025–0,045). Тонкостенные подшипники обычно изготавливаются из малоуглеродистой стали, поэтому после установки такой подшипник заливают антифрикционным материалом (баббитом или свинцовой бронзой) с последующей обработкой отверстия. Толщина слоя заливки соотносится с внутренним диаметром подшипника: t = 0,01d, где t – толщина заливочного слоя, d – внутренний диаметр подшипника.

Вкладыши толстостенных подшипников устанавливаются в полуотверстия основания и крышки с небольшим зазором. Чтобы избежать их смещения при монтаже, используют установочные штифты, которые крепят в корпусе подшипника с натягом 0,04–0,07 мм, при этом отверстие под штифт во вкладыше сверлят с учетом необходимого зазора в 0,1–0,3 мм между стенками отверстия и штифтом. Отверстия эти должны иметь овальную форму, что позволяет вкладышу самостоятельно центрироваться в случае перекоса.

Тонкостенные подшипники обычно не стопорятся, а удерживаются от осевого смещения фиксирующими усами, которые являются составной частью вкладышей. Вкладыши таких подшипников взаимозаменяемы, а посадочные гнезда под них обрабатывают с повышенной точностью.

Сборка разъемных подшипников даже в серийном производстве выполняется с подгонкой (что уж говорить о единичной сборке в условиях домашней мастерской). После того как вкладыши установлены в посадочные гнезда корпуса и крышки, их поверхности пришабривают по шейкам вала (с контролем на краску). Окончательную подгонку вкладышей осуществляют в ходе проверочной установки крышки подшипника: затягивают гайки первого подшипника, проворачивают вал на 2–3 оборота, отпускают гайки первого и затягивают гайки второго подшипника, вал снова проворачивают и так далее, если в сборочном узле более двух подшипников.

По тому, как вращается вал, можно уже сказать о качестве сборки подшипников: если вал проворачивается с трудом, значит, зазор между подшипником и шейкой вала имеет размер меньше необходимого, это может быть вызвано перекосом в соосности подшипников или ошибками в диаметральных размерах. Во избежание сбоев в работе всего механизма в целом собранные подшипники контролируют на отклонения от соосности, а также проверяют радиальные и осевые зазоры.

Отклонения от соосности можно проверить с помощью контрольного или макетного вала и щупа, проверочной линейки, струны и штихмаса или электрическим способом. Самый простой и, соответственно, самый приемлемый для домашней мастерской способ контроля – это использование струны, натянутой по оси вала, или проверочной линейки, также расположенной по оси вала. Однако такой способ не дает необходимой точности, поскольку точность измерения зависит от определения момента касания струны головкой штихмаса. Увеличить точность измерения можно, включив струну в цепь низкого напряжения, тогда момент касания будет устанавливаться по загоранию лампочки. Самые точные показания отклонения соосности может дать использование контрольного или макетного вала: при совпадении осей установленных подшипников вал в отверстие входит свободно, а при их перекосе не входит.

Для проверки радиального зазора чаще всего используют свинцовую проволоку диаметром на 0,2–0,3 мм больше возможного зазора: кусочки проволоки закладывают в нескольких местах между вкладышем и шейкой вала и в местах разъема вкладышей. Когда крышку подшипника затягивают гайками, а вал проворачивают на один оборот, проволока деформируется, и по ее толщине после извлечения из узла судят о величине зазора. Радиальный зазор в подшипнике (он еще называется масляным) зависит от диаметра шейки вала (D) и приближенно должен быть равен 0,001D + 0,05 мм. При необходимости радиальные зазоры можно отрегулировать (увеличить) с помощью прокладок, которые устанавливаются на штифтах.

После окончательной сборки, контроля и регулировки подшипников в них устанавливают вал и при медленном его вращении с подачей смазочного материала прирабатывают вкладыши. В процессе приработки уплотняется их поверхностный слой за счет уменьшения шероховатости и увеличивается площадь контакта шейки вала и вкладышей. При этом следует проконтролировать температуру нагрева подшипников: слишком резкое ее увеличение свидетельствует о некачественной сборке всего узла.

Сборка узлов с подшипниками качения

При сборке механических передач более широко, чем подшипники скольжения, используются подшипники качения: шарико– и роликоподшипники (игольчатые и конические). Основное назначение подшипников в сборочном узле – воспринимать радиальные и осевые нагрузки на вал и перераспределять их на корпус и станину механизма. В зависимости от направления действия этих нагрузок подшипники подразделяются на радиальные, радиально-упорные и упорные. Методы их установки имеют некоторые различия.

Но сначала о том, как правильно подготовить подшипники к установке. Первоначально подшипники нужно расконсервировать, то есть снять с их поверхности заводскую предохранительную смазку, очистить, затем промывать 5–20 минут в горячем масле, или горячем антикоррозионном растворе (температура масла или раствора – 75–80 °C), или бензине (керосине), разумеется без подогрева. Промывку следует осуществлять таким образом, чтобы избежать контакта подшипников с осевшей на дно промывочной ванны грязью, для чего их следует поместить в корзину из проволоки и в ходе промывки периодически встряхивать. Чистые подшипники тщательно просушить. Теперь следует произвести предварительный контроль качества подшипников: они не должны иметь видимые дефекты, вращение их должно быть плавным, без толчков. В завершение подготовки подшипники подгоняют под посадочные места, а также покрывают посадочные места вала, корпуса и подшипника тонким слоем рабочей смазки (литолом, циатимом, в крайнем случае солидолом).

Шариковые подшипники устанавливают по двум неподвижным посадкам: внутреннее кольцо на вал, а наружное в отверстие корпуса. Крупногабаритные подшипники запрессовывают в подогретом виде гидравлическим прессом – метод практически неосуществимый в условиях домашней мастерской.

Мелкие и средние подшипники запрессовывают на неподвижный вал вручную или на прессах в холодном состоянии (рис. 60).

Рис. 60. Установка шарикоподшипников: а – запрессовка подшипника на вал; б – запрессовка подшипника одновременно на вал и в отверстие корпуса; 1 – подшипник; 2 – вал; 3 – молоток или ручной пресс; 4 – оправка; 5 – оправка с буртиком; 6 – корпус; в – фиксация подшипника пружинными кольцами; г – щипцы для разводки концов пружинных колец.

При этом следует обеспечить соосность вала и подшипника, для чего используется оправка, которая передает усилие запрессовки непосредственно на торец кольца. В том случае, если подшипник одновременно запрессовывают на вал и в отверстие корпуса, применяют оправку с буртиком. Для установки подшипников на длинный вал используют выколотку, которая должна плотно прилегать к торцу внутреннего кольца подшипника, чтобы уберечь его от повреждения.

В целях предотвращения осевого смещения колец подшипника во время работы механизма их фиксируют пружинными кольцами, которые закладывают в канавки вала или корпуса после установки подшипника на посадочные места. Кольца эти имеют разъемную конструкцию, и после установки их на вал концы разводят специальными щипцами.

Контроль качества запрессовки подшипника осуществляется щупом толщиной 0,03 мм: он не должен проходить между торцами колец подшипника и буртом корпуса механизма или вала.

Конические роликоподшипники монтируют из отдельных сборочных единиц: внутреннее кольцо с роликами напрессовывают на вал, наружное кольцо отдельно устанавливают в корпус. Радиальный зазор между наружным кольцом и роликами в таких подшипниках можно регулировать прокладками, которые устанавливаются под крышку перед окончательной затяжкой винтов. Регулировка осуществляется следующим образом (рис. 61): сначала крышку без прокладок устанавливают на место, затягивают винтами до отказа и щупом измеряют зазор k; вал несколько раз прокручивают для самоустановки роликов подшипника; затем определяют величину С, на которую необходимо увеличить k, для чего определяют отношение С = е/tg в (значения е и k на рис. 61). Полученная величина указывает толщину комплекта прокладок, которые устанавливают под крышку.

Рис. 61. Установка и регулировка конического роликоподшипника: а – установка: 1 – внутреннее кольцо; 2 – ролики; 3 – вал; 4 – наружное кольцо; б – регулировка прокладками: 1 – крышка; 2 – прокладки; 3 – вал; в – винтовая регулировка: 1 – крышка; 2 – контргайка; 3 – винт.

Иначе поступают, если в конструкции крышки предусмотрен винт для регулировки данного зазора: винт завинчивают до отказа, затем отвинчивают на число оборотов n = С/P, где P – шаг резьбы винта, и в таком положении стопорят контргайкой.

Игольчатые роликоподшипники монтируют также по сборочным единицам либо на вал, либо в отверстие охватывающей детали.

При установке подшипника на вал на поверхность шейки вала наносят слой густой смазки, шейку вала устанавливают в посадочное полукольцо, а в образовавшийся зазор последовательно вводят игольчатые ролики (рис. 62).

Рис. 62. Установка игольчатых подшипников: а – на шейку вала; б – в отверстие охватывающей детали; в – собранный подшипниковый узел; 1 – вал; 2 – монтажное полукольцо; 3 – игольчатые ролики, 4 – монтажная втулка; 5 – ограничительные кольца; 6 – рабочая ось; 7 – прокладка.

Затем устанавливают ограничительные кольца и на шейку вала надевают охватывающую деталь, смещая ею монтажное полукольцо.

Для монтажа игольчатых подшипников в отверстии охватывающей детали используют монтажную втулку (рис. 62): поверхность отверстия покрывают тонким слоем смазки и вставляют втулку, диаметр которой должен быть на 0,1–0,2 мм меньше диаметра шейки вала. Игольчатые ролики также последовательно вводят в зазор, последний ролик должен входить свободно, при этом нужен некоторый зазор. Далее устанавливают ограничительные кольца и рабочей осью выталкивают монтажную втулку.

Зазор между роликами в подшипнике можно регулировать прокладками: их толщина равна разнице между фактическим зазором роликов и зазором по чертежу. Правильность сборки игольчатого подшипника контролируют вращением – оно должно быть плавным, без рывков.

Гарантией нормальной работы подшипникового узла (как шариковых, так и роликовых подшипников) является его защита от загрязнения и вытекания смазочного материала. Для этого подшипники качения закрывают крышками, а на выходах валов при монтаже подшипников устанавливают уплотняющие устройства: фетровые (войлочные) кольца, манжеты, защитные фланцы, защитные шайбы, лабиринтные уплотнители и т. п.

Для долговечности работы подшипникового узла немаловажное значение имеет вид применяемой смазки: она должна не только обеспечивать защиту от пыли, влаги, коррозии; но и снижать шум и предохранять детали от перегрева. Для смазки подшипников используют минеральные (турбинное, автотранспортное, индустриальное и др.) и растительные (хлопковое, касторовое, льняное, репейное) масла.