справочник машиностроителя

где

— коэффициент линейного

расширения

материала болта; tt — температура окружаю-

щей

среды, °С;

t-температура

нагрева, °С.

Равномерность затяжки резьбовых соеди-

нений зависит от метода затяжки и от каче-

ства изготовления крепежных (резьбовых) де-

талей. В табл. 22 приведены данные по

относительной

неравномерности

затяжки

у резьбовых соединений различными метода-

ми.

Производительность сборки резьбовых со-

единений зависит от типа сборочных инстру-

ментов. Время завертывания крепежных дета-

лей

обычным гаечным ключом

сокращается

в 2 — 3 раза при использовании трещоточных

ключей,

в 3 — 5 раз при использовании тор-

цовых коловоротных ключей и в 10-15 раз

при применении механизированных инстру-

ментов (гайковертов). Многошпиндельные гай-

коверты

дополнительно сокращают

время в

К раз, где К - число шпинделей гайковерта.

Автоматические

винтозавертывающие

станки

обеспечивают

завертывание до

1000—1500

винтов в час.

Повышение

производительности

труда

сборщиков и облегчение условий их работы

достигается применением технологической ос-

настки. К ней относят стационарные или пово-

ротные приспособления для закрепления ба-

зовых деталей собираемых изделий, устрой-

ства для упругой подвески механизированных

сборочных инструментов (пружины, пру-

жинные балансиры), шарнирно-телескопиче-

ские

устройства

для восприятия

реактивных

гие дефекты сборки. Перед автоматической

моментов

от

гайковертов, монорельсовые сборкой резьбовые элементы подвергают

устройства для перемещения упругих подвесок

100%-ному контролю.

сборочных

механизированных

инструментов

Клиновые (конические) соединения обеспе-

в горизонтальном направлении при больших

чивают сборку деталей с полной выборкой по-

габаритах

собираемых

изделий.

перечного зазора. Они надежны в работе,

Средства автоматизации применяют при

хорошо центрируют сопрягаемые детали, но

узловой и

общей сборке небольших изделий

не обеспечивают их точного положения в про-

в массовом и серийном производстве, исполь-

дольном направлении. К сопряженным поверх-

зуя одно- и многопозиционное (карусельное)

ностям конуса (клина) предъявляют повы-

полуавтоматическое оборудование и автома-

шенные требования по точности обработки

тические линии. Перспективно также примене-

(проверка по краске, «на качку», а также по

ние робототехнических комплексов в гибких

глубине посадки охватывающего конуса на

автоматизированных

производствах.

валу).

При контроле резьбовых соединений про-

Для разборки соединения в его конструк-

веряют наличие и правильность положения

ции предусматривают

резьбовые

отверстия

поставленных деталей, момент затяжки у от-

для отжимных винтов или уступы для лап

ветственных изделий, герметичность соедине-

съемника.

ний, последовательность затяжки крепежных

Сборку выполняют вручную затяжкой кре-

деталей (в

процессе сборки) и

выявляют дру-

пежных деталей (гайки

или винтов)

ударами

распространены призматические

и сегментные

шпонки; клиновые шпонки применяют редко,

так как при сборке ступица смещается на валу

в радиальном направлении. Сегментные шпон-

ки меньше перекашиваются в пазу, чем приз-

матические,

однако они

больше

ослабляют

вал и преимущественно их ставят по его

концам,

мягкого молотка или усилием пресса. Усилие

Сборку шпоночных соединений произво-

дят, устанавливая сперва плотно шпонку в па-

регламентируют техническими условиями

на

зу, используя медный молоток, пресс или спе-

сборку. При передаче больших крутящих

циальное приспособление. Длинные (направ-

моментов

в

соединении предусматривают

ляющие) шпонки крепят в пазу винтами.

шпонки.

В массовом производстве сборку ведут по

Штифтовые соединения применяют для точ-

принципу

взаимозаменяемости;

в

серийном

ной фиксации сопрягаемых деталей между со-

допускается подбор и пригонка шпонок по

бой и собранных узлов с базовой деталью из-

ширине паза. После посадки шпонки на вал

делия (рис. 43, а),

План

обработки

в первом

насаживают с зазором или натягом ступицу

случае: раздельная предварительная обработ-

сопряженной детали. Последняя предохраняет-

ка обеих деталей (обеих половинок разъемно»

ся от осевого смещения гайкой, винтом, раз-

го корпуса), чистовая обработка плоскости

резным пружинным кольцом или другими

разъема

этих

деталей,

сверление

отверстий

способами в зависимости от конструкции со-

под крепежные

детали,

сборка обеих деталей

бираемого

узла,

в одно целое, сверление и развертывание от-

Рабочее место сборщика оснащается сбо-

верст.ий под контрольные штифты, постановка

рочными и контрольными

приспособлениями,

штифтов, окончательная обработка собранно-

ручными или приводными прессами, При

го корпуса, При его повторной сборке обеспе-

большой массе собираемых изделий сбороч-

чивается точное взаимное положение обрабо-

ное место должно быть обрудовано подъемно-

танных поверхностей. План обработки во

транспортными устройствами,

втором случае: предварительное крепление уз-

Для разборки соединений в их конструкции

ла на базовой детали (станине) изделия, точ-

предусматривают резьбовые отверстия для от-

ная выверка положения узла на станине, свер-

жимных

винтов,

возможность

применения

ление и развертывание отверстий под кон-

съемников» выколоток и упругих элементов.

трольные

штифты,

постановка контрольных

В процессе сборки соединений проверяют

штифтов, обеспечивающих точную

фиксацию

плотность посадки шпонок в пазах вала, па-

узла и станины. Штифты выполняют цилин-

раллельность расположения шпонок оси вала,

дрическими или коническими; их ставят с не-

плавность перемещения ступицы по валу (для

большим натягом. Отверстия под штифты

скользящих соединений), выявляют окружной

сверлят по разметке или по кондуктору (на-

зазор (качку) в соединении; соединения с кли-

кладному

или

стационарному).

новыми шпонками проверяют также на ра-

В часто разбираемых соединениях штифты

диальное и осевое биения ступицы. Дефектные

целесообразно делать полыми, свертной кон-

соединения могут быть подвергнуты (если до-

струкции. При наличии открытого шва они

пускается

по

ТУ)

переборке.

обладают пружинными свойствами, что обес-

Шлицевые соединения. По форме профиля

печивает компенсацию износа по наружной

шлицев применяют три типа соединений: пря-

поверхности. В отдельных случаях штифты ис-

мобочные, эвольвентные и треугольные. Пря~

пользуют не только для точной фиксации

мобочные соединения выполняют центрирова-

сопряженных деталей, но и для передачи

нием по боковым граням шлицев, по наруж-

сдвигающих сил

перпендикулярно

их

оси

ному или внутреннему диаметру вала. По

(рис. 43,6).

стандарту предусматриваются три серии сое-

Шпоночные соединения используют в изде-

динений (легкая, средняя и тяжелая) с числом

лиях мелкосерийного и единичного производ-

шлицев 6-20. Лучшая соосность вала и сту-

ства. Конструктивные недостатки (ослабление

пицы обеспечивается центрированием по на-

валов шпоночным пазом, малая несущая спо-

ружному или внутреннему диаметру. Центри-

собность) ограничивают их применение в

рование по боковым граням применяют при

малонагруженных

конструкциях.

Наиболее

тяжелых условиях

работы,

так как

оно дает

более равномерное распределение нагрузки по

шлицам.

При невысокой твердости материала втул-

ки (НВ < 350) центрирование производят по

наружному диаметру. В этом случае поверхно-

сти центрирования втулки калибруют протяж-

кой, а центрирующие поверхности вала шли-

фуют. При большей твердости материала

втулки применяют центрирование по внутрен-

нему диаметру. Центрирующие

поверхности

втулки и вала при этом шлифуют.

Эволъвентные шлицевые соединения цент-

лении сопряженных деталей возможна качка

рируют по боковым граням или (реже) по на-

втулки на валу.

ружному диаметру вала. Как прямобочные,

Соединения с гарантированным зазором вы-

так и эвольвентные шлицевые поверхности

полняют вручную при массе деталей до 10 кг.

применяют в подвижных и неподвижных сое-

При большей массе используют подъемные

динениях.

Элементы

подвижного

шлицевого

устройства. Перед сборкой.производят очист-

соединения

обычно

подвергают

термической

ку (протирку) и смазывание (в узлах трения)

обработке.

поверхностей сопряжения. Для облегчения

меняют как неподвижные при тонкостенных

сматривают направляющие фаски и пояски на

втулках. Они обеспечивают передачу значи-

сопряженных поверхностях. Используют также

тельных моментов и при большом числе шли-

специальные приспособления и вспомога-

цев (до 75) позволяют регулировать положе-

тельные оправки (фальшвалики). При малых

ние втулки на валу в окружном направлении.

допусках на зазор сопрягаемые детали сорти-

Сборку шлицевых

соединений производят

руют на размерные группы или подбирают на

методом полной взаимозаменяемости и мето-

месте в процессе сборки.

дом подбора (при повышенных требованиях).

Соединения с упругими элементами выпол-

Сборке предшествует тщательная очистка со-

няют с использованием разрезных стопор-

прягаемых деталей, их контроль и внешний

ных колец [наружных (рис. 45, а) и внутрен-

осмотр на предмет выявления дефектов по-

них, рис. 45, 6] и других элементов. Стопорные

верхности (забоины, вмятины и др.). При сбор-

кольца фиксируют детали от осевого переме-

ке подвижных соединений втулка должна

щения и воспринимают значительные осевые

плавно, без качки и заедания перемещаться по

нагрузки. Их изготовляют из стали 65Г и под-

валу (от руки). Зазоры в радиальном и окруж-

вергают термической обработке. Размеры ко-

ном направлениях не должны превышать ве-

лец стандартизованы. Перед постановкой на

личин, указанных в ТУ на данное соединение.

место кольца разжимают или сжимают, ис-

Сборку неподвижных

соединений выполняют

пользуя специальные щипцы или приспособле-

на прессе. Контроль на биение осуществляют

ния. Стопорные кольца уменьшают габариты

индикатором в центровых бабках или на

сопряжений, упрощают их конструкцию и

призмах.

обработку сопрягаемых поверхностей.

Профильные соединения имеют преимуще-

ства по сравнению со шпоночными и шли-

цевыми — они обеспечивают хорошее центри-

рование деталей, не

имеют острых углов

гаемых поверхностей должен быть Rz

10 мкм,

Автоматическую пайку выполняют в сле-

а

точность — не

ниже

И-го

квалитета.

дующем порядке: точная установка соеди-

Качество соединения проверяют в процессе

няемых деталей специальными приспособле-

сборки по моменту и осевой силе, что удобно

ниями, нанесение припоя и флюса, нагрев узла

при автоматическом выполнении соединения,

до температуры плавления припоя индук-

а также по пути перемещения разжимающего

ционным методом, ТВЧ, газовым пламенем,

конуса инструмента. Применяют также ме-

пропусканием через конвейерное нагреватель-

тоды импульсного воздействия высоких энер-

ное устройство или окунанием в распла-

гий при вальцевании, что повышает произво-

вленный флюс. Последние два способа удобны

дительность и качество соединений. К таким

при большом числе одновременно выпол-

методам относят использование ударной вол-

няемых мест пайки. Качественные стали

ны при взрыве проволочки, соединенной с ис-

паяют также в защитной атмосфере (или в ва-

точником электрической энергии.

кууме) при нагреве ТВЧ.

Сварка. В зависимости от технических тре-

Комплексную автоматизацию пайки наибо-

бований, предъявляемых к сварным узлам,

лее просто осуществляют при использовании

различают следующие схемы технологических

припоя и флюса в виде пасты. Пайку ведут на

процессов:

карусельной установке; на первой позиции

заготовка элементов узла с их окончатель-

устанавливают детали, подаваемые из бунке-

ной

механической

обработкой — сборка

уз-

ров; на второй — выдают пасту в зону пайки;

ла - сварка - правка

узла;

на третьей - нагревают узел ТВЧ или га-

заготовка элементов узла с частичной

зовым пламенем; на четвертой - охлаждают

(предварительной)

механической

обработ-

узел (при необходимости) и на пятой - авто-

кой — сборка узла — сварка — термическая об-

матически удаляют собранный узел.

работка (при необходимости) — окончательная

Поверхности соединяемых деталей тща-

механическая обработка;

тельно обезжиривают и очищают от окислов

заготовка элементов

узла - сборка уз-

и посторонних частиц. Для повышения проч-

ла - сварка - механическая обработка.

ности

соединения необходимо

обеспечивать

В последней схеме механическая обработка

большую поверхность прилегания. Приме-

может выполняться

также

на первом

этапе

няют соединения внахлестку или в ус. Поверх-

в виде подготовки кромок под сварку.

ность

контакта

увеличивают

образованием

Сборочные работы перед сваркой преду-

выточек или применением соединительных де-

сматривают правильное положение соеди-

талей (рис. 48).

няемых деталей и их временное скрепление.

С увеличением зазора в стыке прочность

Правильность соединения обеспечивают вы-

соединения снижается. При пайке стали

веркой или установкой деталей в приспособле-

твердыми припоями рекомендуется зазор в

ния.

пределах 0,03 — 0,05 мм, мягкими припоями за-

Технологические особенности сварки обес-

зор - 0,05 - 0,2 мм. При пайке медных сплавов

печивают возможность ведения этого процесса

зазор принимают в пределах 0,08-0,35 мм.

на поточных линиях механической обработки

Для обеспечения указанных зазоров необ-

и сборки.

ходимы точная механическая обработка со-

Пайка. Для получения прочных и герме-

прягаемых поверхностей и учет тепловых де-

тичных соединений, особенно в производстве

формаций деталей

при их нагреве.

изделий из листового металла (оцинкованного

и

декапированного железа,

жести,

латуни

и

т. п.),

применяют пайку.

Различают пайку твердыми и мягкими

припоями. Твердые припои имеют температу-

ру плавления выше 550°С и предел прочности

до 500 МПа. У мягких припоев температура

плавления ниже 400 °С и

предел

прочности

50-70 МПа. Припои стандартизованы.

Припои наносят в расплавленном состоя-

нии паяльником или в виде колец, фольговых

прокладок, дроби, паст в смеси с флюсом; рас-

плавление припоя происходит при нагреве

вместе

с деталями.

Механическую очистку выполняют сталь-

Выполнение клепаных соединений. Горячую

ной щеткой или абразивным полотном, обез-

клепку применяют для заклепок диаметром

жиривание - горячими щелочными раствора-

более 14 мм, холодную клепку при наличии

ми или

органическими

растворителями.

мощного клепального оборудования и доста-

Окислы удаляют травлением в кислотах с по-

точной пластичности металла - для заклепок

следующей

промывкой и сушкой.

диаметром до 25 мм.

Элементы собранного узла перед пайкой

Замыкающую головку получают

ударной

скрепляют

в специальных

приспособлениях.

клепкой и клепкой давлением. Клепка давле-

Если в одном узле применяют последователь-

нием в качественном отношении лучше, чем

ную пайку нескольких деталей, то используют

ударная клепка: она бесшумна и

вызывает

температурой

плавления.

клепка более универсальна, ее применяют для

Для удаления с поверхностей соединяемых

соединения деталей любых габаритов.

деталей пленок, окислов и лучшего смачива-

Склепыванию предшествует предваритель-

ния их используют флюсы (табл. 23) в виде по-

ная обработка отверстий пробивкой или свер-

рошков или паст. Флюсы насыпают или на-

лением и сжатие соединяемых деталей; для

мазывают на места пайки. Остаток флюса

выравнивания смещенных отверстий их со-

после пайки удаляют промывкой горячей во-

вместно

обрабатывают.

дой или пескоструйной обработкой, так как он

Для фиксации склепываемых деталей при-

способствует

коррозии соединений

(особенно

меняют центрирующие вставки или штифты.

при пайке алюминия).

При клепке на прессах используют также уста-

Пайку узлов выполняют с местным или об-

новочные

приспособления.

щим нагревом. Методы пайки

приведены

При горячей клепке каждую заклепку вы-

в табл. 24.

держивают под давлением рабочего инстру-

до 100 заклепок на одно нагревательное гнез-

до), однако при нем затруднен равномерный

нагрев по всей длине заклепки.

Замыкающую головку трубчатых

заклепок

выполняют развальцовыванием

или

осадкой

на прессах.

Механизацию клепальных работ осущест-

вляют

применением

клепальных

молотков,

подвесных скоб и клепальных машин в виде

прессов, полуавтоматов и автоматов.

При работе на прессах заклепки вставляют

вручную щипцами или специальными вилка-

ми; на полуавтоматах — с помощью подающе-

го устройства из бункеров. В автоматах про-

соединения

обнаруживают

по

воздушным

бивка отверстий, вставка заклепок и обжатие

замыкающих головок выполняются автомати-

пузырькам после смачивания поверхности мы-

чески. Промышленность выпускает

автоматы

льной водой. При гидропробе неплотности об-

для холодной клепки заклепками диаметром

наруживают падением давления по манометру

до 4 мм; время на расклепывание одной за-

или по выступлению капелек влаги на наруж-

клепки

0,5

с.

ной поверхности. Величину пробного давления

При работе на прессах на одну заклепку

указывают в технических условиях.

требуется

3 с.

Склеивание применяют для сопряжений по

Усилие горячей клепки на прессах должно

цилиндрическим поверхностям (посадка вту-

быть не менее 100F, а при холодной клепке

лок в корпусные детали, постановка заглушек

250F, где

F — площадь

поперечного

сечения

и пр.), а также для соединения по плоскостям

заклепки,

мм2.

(узлы из листового материала внахлестку,

Усилие,

Н, холодной клепки

встык с одной или двумя накладками).

Клеевые соединения хорошо работают на

сдвиг

(прочность 4000

МПа),

хуже на

отрыв

где k — коэффициент формы замыкающей го-

и отдир. Они обеспечивают герметичность

ловки заклепки (для сферических головок k =

стыка. При

температуре

выше

100 °С их про-

= 28,6;

для потайных

k = 26,2;

для

плоских

чность резко снижается.

k — 15,2; для трубчатых k = 4,33); d — диаметр

Величина зазора рекомендуется в пределах

тела заклепки, мм;

предел прочности ма-

0,05-0,15 мм. При зазоре 0,5 мм прочность

териала заклепки при растяжении, МПа.

снижается в 1,5 — 2 раза. С увеличением длины

При клепке резервуаров и сосудов, рабо-

нахлестки

прочность

соединения

растет,

тающих под давлением, для обеспечения гер-

асимптотически приближаясь к определенному

метичности производят чеканку листов и голо-

пределу. Применяют клеи на основе фе-

вок заклепок. Эту операцию выполняют при

нольных смол (типа БФ), эпоксидных смол,

толщине листов более 4 мм.

каучуков, полиуретановые и специальные клеи

При ударной клепке применяют жесткие

(карбинольные, шеллаки, силиконовые и др.).

или регулируемые поддержки. Качество клеп-

Технология выполнения клеевых соедине-

ки контролируют внешним осмотром соедине-

ний предусматривает

подготовку

поверхности

ний и простукиванием заклепок. Внешним ос-

деталей, приготовление и нанесение клея,

мотром выявляют дефекты замыкающих го-

сборку деталей с приложением прижимных

ловок, выпучивание или подсечку листов.

сил в зависимости от марки клея и последую-

Простукиванием определяют слабо затянутые

щую выдержку узла для отверждения клея.

заклепки.

Маломерные,

плохо

оформленные

Параметр шероховатости сопрягаемых по-

и сбитые на сторону головки обнаруживают

верхностей

Ra = 1,25-5,0 мкм.

Поверхности

шаблонами. Плохое прилегание головок про-

очищают и обезжиривают, применяя органи-

веряют щупами. Дефектные заклепки высвер-

ческие

растворители

(ацетон,

трихлорэтилен

ливают, а вместо них ставят новые.

и др.),

2 —3%-ный водный раствор каустиче-

Герметичность соединения проверяют воз-

ской соды, нагретый до 60 — 70 °С, или

нагрев

душной или гидравлической пробой. Узлы, не

деталей в газовом пламени. Клей в зависимо-

имеющие замкнутого пространства, прове-

сти от его консистенции наносят кистью, пуль-

ряют методом вакуума (рис. 50). Неплотность

веризатором,

шпателем,

роликами

или

шпри-

цилиндрическими

(короткими,

длинными

и игольчатыми), коническими, бочкообразны-

ми и

витыми;

по

способности

самоустанавливаться

при

неточном выполнении расточек или при пере-

косе

вала — самоустанавливающиеся и неса-

моустанавливающиеся;

по способу монтажа — устанавливаемые не-

посредственно на шейке вала и устанавли-

ваемые на шейке вала с помощью закрепи-

тельной втулки.

В зависимости от отношений основных

размеров подшипники делят на следующие се-

рии: особо легкие, легкие, тяжелые и широкие.

выбранные посадки, перекосы при монтаже,

Точность размеров, формы и взаимного

повреждения и загрязнения при сборке могут

расположения поверхностей подшипников ус-

вызвать преждевременный выход подшипника

тановлена ГОСТ 520-71*. Этим же ГОСТ

из строя.

установлены следующие классы подшипников:

Основные

требования к

сопрягаемым

О, 6, 5, 4, 2. В общем машиностроении приме-

с подшипниками деталям по шероховатости

няют подшипники классов 0 и 6. В изделиях

поверхности, величине торцового биения за-

высокой точности и с большой частотой вра-

плечиков и отклонениям от правильной геоме-

щения (шпиндельные узлы скоростных стан-

трической формы

посадочных

поверхностей

ков, высокооборотные электродвигатели и др.)

установлены

ГОСТ

3325 — 55*

и приведены

используют подшипники классов 5 и 4. Под-

в табл. 26.

шипники класса 2 применяют в основном в ги-

Высота заплечиков вала и корпуса должна

роскопических приборах.

быть достаточной для надежной фиксации

Долговечность подшипников

зависит

от

подшипника в осевом направлении и в то же

правильного выбора посадок и монтажа под-

время должна обеспечивать возможность съе-

шипниковых узлов. Поля допусков подшипни-

ма подшипника при демонтаже узла. В том

ков в зависимости от вида нагружения колец

случае, когда второе требование не может

подшипников даны

в табл. 25.

Неправильно

быть выполнено,

необходимо

предусматри-