книги из ГПНТБ / Бобровников Г.А. Применение синтетических материалов при ремонте и модернизации машин

При ремонте и модернизации машин приходится иметь дело, как правило, с коническими шестернями со спиральными зубьями, которые имеют эксплуатационные и технологические преимуще­ ства по сравнению с прямозубыми шестернями.

Изготовление удовлетворительных по своему качеству прессформ для получения пластмассовых конических шестерен со спи­ ральными зубьями с помощью обычных способов, в том числе спо­ собом пластической деформации, оказалось невозможным. Эта

из нее удаляют мастер-модель и производят обработку централь­ ного литника 4 на токарном станке. Затем производят зачистку формы в целом, после чего она готова к использованию.

Так как рабочую часть пресс-формы 5 изготовляют путем за­ ливки цветного сплава без последующей механической обработки, то технологический процесс изготовления пресс-формы намного упрощается, себестоимость снижается. Описанным способом мо­ гут быть изготовлены пресс-формы для цилиндрических и кониче­ ских шестерен с прямыми, косыми и спиральными зубьями.

В качестве примера на фиг. 43 показаны три пресс-формы и полученные с их помощью шестерни из поликапролакта.ма со спи­ ральными и прямыми зубьями. Опыт применения таких пресс-форм показывает, что они могут выдержать до нескольких сот отливок без снижения их качества, что вполне приемлемо при ремонте и мо­ дернизации машин.

*Совместно с инж. А. А. Свенцицким.

**В опытах были использованы различные литейные сплавы цветных ме­

.80

периодически: в течение некоторого времени — на полных оборо­ тах, затем останавливается и т. д. Это облегчает условия работы капроновых шестерен в том отношении, что они имеют возмож­ ность частично остывать при остановке машины. Однако при не­ прерывной и длительной работе на больших оборотах капроновые шестерни нагреваются до значительных температур (ввиду низкой теплопроводности материала), что может привести к более форси­ рованному их износу.

С целью выяснения этого вопроса была изготовлена опытная партия шестерен четырех типоразмеров из одного капрона и ком­ позиции, состоящей из капрона с наполнителем в виде алюминие­ вого порошка в количестве 20% и порошка дисульфида молибдена в количестве 15% от веса основного материала. Данная партия шестерен была изготовлена также из капрона-крошки при тех же

с медленным нагревом и охлаждением до комнатной температуры вместе с ванной.

После отжига шестерни дополнительно выдерживались в горя­ чей воде (70—80° С) в течение 2 ч.

Сравнительные испытания обычных (капроновых) шестерен и шестерен, изготовленных из указанной выше композиции, про­ водились в лабораторных условиях на двух швейных машинах ПМЗ 34-го класса с мощностью электродвигателя 0,25 кет. Одна

более высоких оборотах (2800 об/мин). Машины работали еже­ дневно в течение 8 ч без Остановок.

После приработки в течение 750 ч и предварительного осмотра зубьев шестерни обеих машин были тщательно очищены спиртом и взвешены на аналитических весах с точностью до 1 мг. В ходе дальнейших испытаний (после дополнительных 1000 ч работы обеих машин) шестерни подвергли исследованию путем повтор­ ного взвешивания и измерения с помощью инструментального микроскопа. В результате было установлено, что хотя шестерни, изготовленные из композиции, работали без смазки и на повышен­ ных оборотах, износ их значительно меньше, чем шестерен, изго­ товленных из одного капрона. Это объясняется более высокой теплопроводностью и антифрикционными свойствами композиции за счет присадки алюминия и дисульфида молибдена. Улучше­ ние же температурного режима работы шестерен, в свою очередь, способствует повышению сроков их службы.

Таким образом, как лабораторные испытания, так и эксплуа­ тация в- производственных условиях подтверждают высокую из­ носостойкость и хорошие эксплуатационные качества капроновых шестерен в паре со стальными при условии нормальной работы машин,

84

Однако длительные наблюдения показали, что при эксплутации капроновых шестерен в швейных машинах ПМЗ 34-го класса имеют место и случаи аварийного их износа в виде срыва (смятия) нескольких смежных зубьев. Причиной такого вида износа яви­ лось попадание обрывков нити в ход швейного крючка, что вызва­ ло внезапную остановку машины. При остановке машины маховик и шкив маховика развивают значительные инерционные усилия, которые, совмещаясь с усилием привода, приводят к смятию зубьев полиамидных шестерен.

Хотя за восемь месяцев работы (в две смены) пяти машин, укомплектованных полиамидными шестернями, было зарегистри­ ровано всего два случая такого вида износа, все же для его устра­ нения, помимо тщательного соблюдения обычных требований в отношении ухода за машиной, исключающих ее тяжелый ход, необходимо при дальнейшей модернизации идти по пути примене­ ния предохранительных устройств (муфт), отключающих маховик и привод машины при ее внезапной, вынужденной остановке.

Предварительные расчеты показывают, что стоимость капроно­ вых конических шестерен, получаемых с помощью литых прессформ, в 2—3 раза ниже стоимости таких же стальных шестерен, главным образом за счет того, что отпадает необходимость в тру­ доемкой и малопроизводительной операции нарезания зубьев на специальных станках. Если к тому же учесть, что эти шестерни отличаются хорошими эксплуатационными качествами, намного снижают производственный шум, обладают высокой износостой­ костью и способностью длительно работать при ограниченной смазке и даже без смазки, то становятся вполне очевидны боль­ шие перспективы применения этих шестерен при ремонте и модер­ низации многих машин и механизмов, где они выполняют в основ­ ном функции не силовых, а кинематических связей. В этих усло­ виях высокая износостойкость и хорошие антифрикционные свой­ ства капрона обеспечивают длительную и надежную работу шестерен.

Однако для обеспечения длительной работы необходимо учи­ тывать повышенные требования и к качеству монтажа передачи, так как капроновые шестерни весьма чувствительны к перекосам, чрезмерным зазорам, натягам и другим нарушениям качества

сборки.

Длина зубьев капроновых шестерен не должна превышать длину зубьев парной стальной шестерни, так как это приводит к их более ускоренному местному износу. Достоинством передачи является также крайне незначительный износ парных — стальных шестерен, что увеличивает срок их службы, уменьшает нормы расхода этих деталей и, следовательно, сокращает стоимость

ремонта машин.

Недостатком капроновых шестерен является их сравнительно невысокая механическая прочность, что ограничивает возможно­ сти применения их при более значительных нагрузках.

85

Одним из направлений в повышении прочности капроновых шестерен, пригодных для использования в силовых передачах, является применение более рациональных методов их термиче­ ской обработки [13]. Практикуется также нанесение тонкого слоя капрона на металлические шестерни, где удачно комбинируются высокая прочность металла и ценные свойства полимера. Эти ме­ роприятия, конечно, не решают проблемы в целом. Поэтому необ­ ходимо изыскивать и другие пути повышения прочности шестерен из полиамидов, расширяющие возможности их практического приме­ нения.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ СПОСОБОМ ГОРЯЧЕЙ НАКАТКИ

В последние годы разработана новая технология изготовления мелкомодульных зубчатых колес из термопластов способом горя­ чей накатки. Этот способ отличается высокой производительностью,

или путем механической обработки заготовку закрепляют на оправке и устанавливают на токарном станке (фиг. 46).

В качестве накатывающего инструмента-ролика используют хорошо отполированную стальную шестерню 7, которая свободно вращается на оси оправки 3, устанавливаемой на суппорте 2 то­ карного станка.

Если стальная шестерня нагрета до нужной температуры, то при контакте с ней поверхность пластмассовой заготовки размяг­ чается и переходит из твердого в пластическое состояние. При этом в результате поперечной подачи суппорта и вращения заго­ товки на ней легко воспроизводятся зубья.

При изготовлении зубчатых колес способом горячей накатки инструмент-ролик должен нагреваться до вполне определенной температуры, которая устанавливается опытным путем в зависи­ мости от скорости накатки (числа оборотов шпинделя) и терми­ ческих свойств пластмассы. Так, при накатке мелкомодульных шестерен (т = 1 мм) из капрона можно рекомендовать число обо­ ротов шпинделя (заготовки) 96 об/мин, температуру нагрева ро­ лика 300—320° С.

Получаемые способом горячей накатки зубья шестерни должны иметь одинаковый цвет с основным материалом детали. Если на поверхности зубьев образуется пленка темного цвета или они обугливаются, то это означает, что температура ролика при дан­ ных оборотах шпинделя была завышена.

Нагрев ролика осуществлялся в электропечи, после чего оправ­ ка вместе с роликом быстро устанавливалась на суппорте станка. Нагрев'ролика можно производить также с помощью т. в. ч. (или

86

струи горячего воздуха) непосредственно на станке в процессе накатки. Наиболее простым и в то же время достаточно надеж­ ным оказался способ нагрева ролика с помощью струи горячего воздуха. Этот способ и следует рекомендовать для практического использования.

Сжатый с помощью компрессора И до 0,15—0,2 ат воздух про­ ходит через электрообогреватель 1 и по трубе 8 подается к накат­ ке-ролику. Электрообогреватель представляет собой стальную

'8 — трубка для подвода горячего воздуха к ролику; 9 — реостат;

10— амперметр; 11 — компрессор.

трубу диаметром 70—80 мм, в которую вмонтирован электронагре­ вательный элемент (нихромовая спираль с бусами).

Струя горячего воздуха должна быть небольшого сечения и направлена непосредственно на ролик. Для этого на конец труб­ ки 8 надевают ниппель с отверстием 2—3 мм. Температуру воздуха контролируют на выходе из ниппеля ртутным термометром и регу­ лируют с помощью реостата 9 и амперметра 10, включенных в цепь электрообогревателя. С целью увеличения к. п. д. установки электро­ обогреватель и трубка 8 должны иметь надежную теплоизоляцию (асбест).

Температуру можно также регулировать и за счет количества воздуха, подаваемого через обогреватель. Если в цеху имеется сеть сжатого воздуха, то установка может быть значительно упро­ щена, так как в этом случае отпадает необходимость в специаль­ ном компрессоре. С этой же целью может быть использован баллон со сжатым воздухом (лучше азотом).

87

и правильного профиля, ролик с обеих сторон должен иметь по две реборды — съемные шайбы 4.

Перед накаткой ролик необходимо смазывать, так как в про­ тивном случае к нему будут прилипать частицы пластмассы, а по­ верхность зубьев накатываемой шестерни будет недостаточно

гладкой.

Проверка различных видов смазки показа­ на, что наилучшие результаты дает смесь стеарина с воском (1:1) и дисульфид молибде­ на в виде порошка или пасты. Дисульфид мо­ либдена сохраняет свои смазывающие свой­ ства до температуры 450° С и к тому же обра­ зует в процессе накатки на поверхности зубьев устойчивую пленку, которая повышает износо­ стойкость и антифрикционные свойства пласт­ массовых зубчатых колес.

В процессе накатки наружный диаметр пластмассовой шестерни увеличивается, поэто­ му диаметр заготовки должен быть приблизи­ тельно равен диаметру начальной окружности. Более точно необходимый диаметр заготовки определяют опытным путем.

Для проверки деталей в производственных условиях было изготовлено более 100 цилидрических капроновых шестерен механизмаподачи материала одноигольной швейной ма­ шины ПМЗ 34-го класса. Коробка подач этой машины состоит из стальных цилиндрических шестерен трех типоразмеров, которые могут входить в зацепление с соответствующим ко­ лесом шестеренчатого блока, сидящим на од­

ном валу с так называемым позывным колесом. Этим достигается регулирование длины шага строчки.

Основные данные шестерен коробки подач, которые изготовля­ лись из капрона:

териалом являлась капрон-крошка. Для получения заготовок всех трех типоразмеров пресс-форма была снабжена тремя цилиндри­ ческими вставками 2 с внутренним диаметром D, соответственно равным наружному диаметру шестерен (с учетом линейной усадки

88