§ 45. Сборка типовых узлов машин
Сборка узлов с подшипниками скольжения. Посадку втулок в корпус подшипника выполняют с гарантированным натягом по 2, 2а и 3-му классам точности. Сборку производят ударами, на прессах, с охлаждением втулки твердой углекислотой или жидким азотом. Применение холода целесообразно при посадке тонкостенных втулок в массивные корпусные детали. Применяют также посадку втулок с зазором на
клею.
Во избежание перекосов при запрессовке втулки центрируют относительно отверстий в корпусе при помощи специальных приспособлений, одно из которых показано на рис. 117, а. Втулку 1 надевают на шейку оправки 2, которая центрируется в стойке 3. При опускании штока пресса оправка 2, перемещаясь вместе со втулкой, запрессовывает
вкладышей приобретает особое значение. Недостаточная высота не обеспечивает пястного прилегания вкладыша к поверхности гнезда и приводит к ухудшению теплоотдачи от вкладыша к корпусу. В результате излишне большой высоты выступающих краев вкладышей происходит их деформация.
Сборка узлов с подшипниками качения. Посадки для шарико- и роликоподшипников, а также отклонение от правильной геометрической формы посадочных поверхностей для вала и отверстия регламентированы ГОСТ 3325—55. При посадке подшипников на вал с большими натягами возможно уменьшение зазоров между кольцами и телами качения пли даже защемление последних. Для приближенных расчетов принимают, что уменьшение зазора происходит в пределах (0,55 - 0,6) δ при запрессовке внутреннего кольца на вал и в пределах (0,65 4-0,7) δ при запрессовке наружного кольца в корпус, где δ — натяг в мм. Определение зазоров имеет большое значение, так как при малых и больших зазорах износ подшипника происходит ускоренно. Важно предусматривать также тепловые деформации узла во избежание заклинивания шариков и роликов.
При посадке подшипника силу следует прикладывать к тому кольцу, которое монтируется на посадочное место с натягом.
Во избежание перекоса колец, повреждения дорожек качения и шариков при посадке шарикового подшипника на вал пользуются оправками. Запрессовку можно производить на прессе или ударами молотка. В обоих случаях очень важно центральное приложение нагрузки.
В условиях массового и крупносерийного производств для посадки подшипников применяют различные механизированные приспособления и установки.
Монтаж подшипников ведут способом теплового воздействия. Если подшипник насаживают на вал с натягом, то его рекомендуется нагревать в масляной ванне с электрическими нагревателями до температуры 80—90° С. Нагрев облегчает сборку и предупреждает порчу поверхности шейки вала.
При посадке наружного кольца с натягем тепловое воздействие можно осуществлять нагревом корпуса или охлаждением подшипника сухим льдом.
Качество посадки подшипника па вал. проверяют на проворачи-ваемость вручную; при этом ход. должен быть ровный, без заеданий. При необходимости проверку зазоров можно производить на установке, снабженной индикаторами. При наличии у вала буртов или заплечиков щупом проверяют плотность прилегания к ним торца кольца.
Для обеспечения качественной сборки в конструкциях с подшипниками качения необходимо преудусматривать, чтобы сопряжение подшипников с расточками в корпусе происходило последовательно. При монтаже подшипников на одном валу следует фиксировать в осе-вом направлении только один из них,.обеспечивая остальным возможность перемещения в осевом направлении; при этом предпочтительней тугую посадку применять в соединении внутреннего кольца с валом, а скользящую посадку б соединении наружного кольца с корпусом (рис. 118).
При сборке спаренных радиальных и радлально-упорных подшипников в них для уменьшения радиальных зазоров создают предварительный натяг, который обеспечивают разницей в длинах распорных втулок наружными и внутренними кольцами подшипников. Длины втулок устанавливают, когда подшипники нагружены определенной осевой силой в специальном приспособлении.
Монтаж конических роликовых подшипников производят раздельно; внутреннее кольцо с роликами и сепаратором напрессовывают на вал, а наружное кольцо устанавливают па корпус. Радиальный зазор регулируют путем осевого смещения наружного кольца на величину с (рис. 119). Зависимости между радиальным зазором е, зазором по линии давления λ и осевым перемещением с имеют вид:
Практически регулирование зазора осуществляют посредством прокладок или резьбовых элементов. Демонтаж подшипников качения производят под прессом или специальными съемниками.
Некоторую особенность представляет монтаж игольчатого подшипника, у которого рабочими поверхностями являются поверхности вала и внутренняя поверхность сопряженной с ним детали. Иглы в беговом зазоре располагают во избежание перекоса так плотно, чтобы суммарный зазор по начальной окружности составлял 1,5—2,0 мм. Ради-
альный зазор в игольчатых подшипниках примерно такой же, как и в подшипниках скольжения того же диаметра. Торцовый зазор между иглами и ограничительными кольцами обычно 0,1 - 0,2 мм.
Закладку игл в отверстие охватывающей детали (рис. 120, а) производят с помощью ложного валика 1, диаметр которого меньше диаметра действительного вала на 0,1—0,2 мм. Поверхности отверстия и ложного валика покрывают тонким слоем солидола, удерживающего иглы при сборке. Иглы 4 закладывают последовательно по 2—3 штуки, последняя игла должна входить в подшипник свободно. Затем собранную деталь с иглами и ограничительные кольца 3 ставят на место
и вводят рабочий вал 2, которым вытесняют ложный валик (рис. 120, б). Собранный узел проверяют на легкость вращения.
Сборка зубчатых и червячных передач. Сборка зубчатых передач включает посадку зубчатых колес на валы, установку валов с колесами в корпус, регулирование зацепления зубчатых колес.
Посадку зубчатых колес на валы производят
обычно с небольшим натягом. Посадку зубчатых колес на центрирующие поверхности производят под прессом с применением специальных приспособлений. Основным требованием, предъявляемым к приспособлениям, является способность обеспечить точное направление напрессовываемого зубчатого колеса и, таким образом, устранить перекосы его на посадочной шейке.
Напрессовку вручную применяют только в единичном и мелкосерийном производствах лишь для зубчатых колес малого размера, термически необработанных и устанавливаемых с небольшими натягами. При установке зубчатых колес на валах часто встречаются следующие погрешности; качание зубчатого колеса на шейке вала, радиальное биение по начальной окружности, торцовое биение и неплотное прилегание к упорному буртику вала.
Проверку колеса на качку производят легким обстукиванием напрессованного колеса мягким молотком. Плотность прилегания к упорному буртику проверяют щупом.
Контроль радиального и осевого биения производят на индикаторных контрольных приспособлениях с базированием по шейкам вала на призмах (рис. 121). Между зубьями закладывают цилиндрический калибр и замечают положение стрелки индикатора; поворачивая вал и перекладывая калибр через два зуба, определяют разницу в показаниях индикатора, которая характеризует радиальное биение начальной окружности колеса; обычно это биение допускается до 25—75 мкм. Торцовое биение обычно допускается до 0,10—0,15 мм. При биении,
выходящем за допустимые пределы, колесо снимают с вала и запрессовывают вновь, повернув его на некоторый угол.
В крупносерийном и массовом производствах контроль качества посадки колеса на вал можно производить на индикаторном приспособлении с эталонным колесом. При вращении неточности зацепления вызывают перемещение эталона, которое отмечается индикатором. Узел можно контролировать одновременно п на торцовое биение зубчатого колеса.
При установке валов с зубчатыми колесами в корпус обычно зацепление удовлетворяет техническим требованиям, если все элементы собираемого узла выполнены в пределах установленных допусков. Однако и при этом условии могут возникнуть дефекты зацепления в результате неблагоприятного сочетания отклонений, каждое из которых находится в пределах допуска. Наиболее типичными дефектами зацепления являются: преувеличенный зазор между зубьями по всему венцу в результате наибольшего отклонения в плюс расстояния между осями зубчатых колес и
наибольшего отклонения в минус толщины зубьев; недостаточный зазор между зубьями по всему венцу при наименьшем предельном расстоянии между осями и наибольшей предельной толщине зубьев; неравномерный зазор между зубьями в результате эксцентричности зубчатого венца относительно оси вращения и неравномерной толщины зубьев одного из колес; биение по торцу зуба в результате пере^ коса оси отверстия колеса к оси зубчатого венца.
Эти дефекты могут быть устранены подбором колес, сменой одного из колес и сменой втулки в колесе.
В условиях массового и крупносерийного производств при сборке зубчатых передач выполнение технических требований обеспечивается соответствующими техническими условиями на все элементы собираемого узла, а также стабильностью технологического процесса сборки.
При сборке зубчатых колес в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производств проверяют боковой и радиальный зазоры, а также правильность зацепления, определяемую размерами и расположением пятен контакта. Зазоры в зацеплении проверяют щупом, а при большом модуле (главным образом в тяжелом машиностроении) путем прокатывания между зубьями свинцовых проволочек диаметром до 0,8 мм с последующим измерением толщин сплющенных проволочек микрометром. Для проверки равномерности бокового
зазора по длине зуба устанавливают три-четыре проволочки, Применяют, кроме того, специальное приспособление, принципиальная схема которого показана на рис. 122. Величина бокового зазора измеряется индикатором 2 с учетом длины L рычага 3 и радиуса начальной окружности R. Нижнее колесо стопорится упором 4. В других случаях боковом зазор измеряют непосредственно индикатором 1, укрепленным на корпусе узла.
Качество зацепления зубчатых колес проверяют также на краску в соответствии с нормами на контакт парных колес, установленными действующими стандартами. Этими нормами предусмотрено, что при
вращении меньшего колеса, покрытого тонким слоем лазури, на парном колесе отпечатки должны покрыть среднюю часть поверхности зуба (рис. 123, а). При неправильных зазорах пятна располагаются по рис. 123, б, в и г.
При сборке конических зубчатых передач требуемый зазор между зубьями достигается путем регулирования зацепления, т. е. перемещением колес в осевых направлениях; при этом перемещают либо оба колеса, либо одно из них. Регулирование осущестпляют набором, регулировочных прокладок или перемещением втулок посредством специальных регулировочных гаек.
Для регулирования применяют стальные или латунные прокладки толщиной 0,05—1,5 мм; при этом набор прокладок устанавливают под опорные плоскости .колес или промежуточных элементов, на которые они опираются.
При вращении регулировочной гайки втулка перемещает вал с колесом в осевом направлении, приближая или удаляя его от сопрягаемого с ним колеса. При достижении требуемого зазора узел фиксиру-
ется в установленном положении. Как известно, зазор с и величина осевого перемещения колеса х при угле зацепления α. и угле начального конуса φ связаны зависимостью
В целях упрощения регулирования зацепления одно из зубчатых колес предварительно устанавливают по координате, заданной чертежом; его закрепляют в этом положении, а регулирование зазора производят осевым перемещением другого колеса.
По пятнам контакта, получаемым при проверке на краску конических передач, можно судить о приемлемом или недостаточном зазоре зацепления, перекосе осей зубчатых колес и других погрешностях сборки.
При проверке конических зубчатых колес на краску пятно контакта должно располагаться при провертывании без нагрузки ближе к тонкому концу зуба, не доходя до его края по длине на 1,5—3, мм и по высоте на 0,4—1 мм. В связи с деформацией тонкого конца зуба, пятно контакта при работе под нагрузкой распространяется в направлении к толстому, концу зуба, что обусловливает более благоприятное прилегание рабочих поверхностей зубьев.
При общей сборке червячной передачи контролируют правильность расположения пятна контакта. Плохой контакт в зацеплении может явиться следствием погрешностей в межосевом расстоянии и неперпендикулярности осей червяка и червячного колеса; необходимо также проверять расположение оси червяка в средней плоскости колеса и в случае надобности отрегулировать червячную пару путем осевого смещения червячного колеса и последующей фиксации его в этом положении.
Аналогично зубчатым передачам проверяется боковой зазор («мертвый ход»} передачи. Проверкой с помощью динамометра величины крутящего момента при проворачивании передачи и его постоянства на полном обороте червячного колеса выявляется правильность посадки червячного колеса на валу без эксцентриситета, а также отсутствие биения червяка.
Собранные силовые быстроходные зубчатые передачи часто подвергают обкатке с измерением передаваемых крутящих моментов; при этом достигается лучшая прирабатываемость трущихся поверхностей, увеличивается к. п. д. передачи, более правильно распределяется на-груока. Одновременно производят контроль правильности сборки узла по нагреву и тучности.
Обкатку осуществляют на специальных установках и стендах. В настоящее время начинают широко применять испытательные стенды с электронагружателями, отдающие оставшуготся от создания тормозного момента часть энергии в электрическую сеть.
Показатель шумности характеризует наличие многих погрешностей, допущенных при сборке узла. Уровень шумности измеряют шумо-мерами и оценивают в децибеллах.