Розпресування та запресування деталей із застосуванням масла під тиском
Плунжерний ручний насос високого тиску для запресування та розпресування з'єднань
Неможливість вільного зняття деталі, що охоплює, під час розпресування є в ряді випадків причиною відмови від з'єднань з гарантованим натягом і переходу до більш вільних посадок. Це призводить до ускладнення з'єднань, оскільки перехідні посадки вимагають додаткового кріплення від провертання деталей та від осьових зсувів. У деяких випадках конструктор змушений свідомо передбачати у конструкції вузла можливість руйнування однієї або кількох деталей під час його розбирання для заміни зношених деталей.
Розпресування з'єднань з гарантованим натягом на підприємствах, не пов'язаних з машинобудуванням (нафтопромисли, аглофабрики, металургійні заводи і т. д.) і віддалених від машинобудівних заводів, досі є важкою задачею, пов'язаною з великою витратою часу і коштів.
Нижче показані способи, що докорінно покращують умови розпресування та запресування з'єднань деталей. Так як величина коефіцієнта тертя при звичайній розпресування дуже значна, то велике і зусилля розпресування. На зменшення тертя прямий вплив змащує. Найбільш раціональним слід вважати спосіб, при якому поверхні контакту змащуються в процесі розпресування, завдяки чому зменшується величина зусилля, необхідного для роз'єднання деталей.
Сутність цього способу полягає у створенні між контактними поверхнями сполучених деталей масляного прошарку, що знаходиться під високим тиском. Завдяки високому (в межах 1000 ат) і дуже високому (у межах 1000-2000 ат) тиску олії відбуваються такі пружні збільшення діаметравтулки і зменшення діаметра валу, що безпосередній контакт поверхонь, що сполучаються майже повністю-ліквідується. Таким чином, з'єднання з гарантованим натягом як би перетворюється на з'єднання з зазором, що вже саме по собі зовсім змінює умови роз'єднання деталей, що сполучаються.
Автором були виведені основні залежності, що дозволяють широко застосовувати на виробництві спосіб розпресування та запресування деталей із застосуванням олії під тиском.
Олія, що нагнітається через маслорозподільні канавки спеціальним ручним плунжерним насосом, створює рідинне тертя поверхонь, що сполучаються, значно знижуючи коефіцієнт тертя, а у зв'язку з цим і зусилля розпресування в сотні разів.
Шляхом вирішення задачі про деформацію товстостінної судини виведено рівняння для розрахунку потрібного тиску олії при розпресуванні сполук. Необхідний тиск масла р для розпресування визначається як сума трьох доданків: p=p1+p2+p3
Перший доданок р1 - це тиск масла, необхідне для врівноваження питомого тиску, що виник у зоні контакту поверхонь, що сполучаються при запресовуванні. Воно визначається за формулою
де i - максимальний натяг з'єднання, см;
d - номінальний діаметр з'єднання, см;
cа і cв-коефіцієнти, що залежать від співвідношення зовнішнього та внутрішнього діаметрів втулки, номінального діаметра втулки, номінального діаметра валу та механічних властивостей матеріалів валу та втулки;
Еа - модуль пружності матеріалу втулки, кг/см 2;
Єв - модуль пружності матеріалу валу, кг/см 2 .
Другий доданок р2 - тиск масла, необхідне для розширення втулки на величину стиснення валу, що виник під час запресування. Воно визначається за формулою:
де i1 - сумарна величина розширення втулки істискування валу, см;
i'a-величина розширення втулки, см;
i'b - величина стиснення валу при вищевказаному розширенні втулки, див.
При різних співвідношеннях зовнішнього D і внутрішнього (d діаметрів втулки, виготовленої зі сталі марки 40Х (вал сталі марки 40) значення i1 будуть наступними:
Фіг. 247. Плунжерний ручний насос високого тиску для запресування та розпресування з'єднань.
Третій доданок рівняння р3 - тиск, необхідний для додаткового розширення втулки і стиснення валу з метою створення гарантованого зазору для розміщення масляного шару, що забезпечує рідинне тертя при розпресуванні. Воно визначається за формулою:
де - 2(kRz1+0,6Rz2) -сумарна величина, на яку додатково повинна бути розширена втулка і стиснутий вал з урахуванням шорсткості поверхонь, що сполучаються, см;
Rz1 - висота мікронерівності валу, см;
Rz2 - висота мікронерівності втулки, см;
k - коефіцієнт заповнення мікропрофілю, рівний 0,6, для посадок, що здійснюються під пресам, та посадок, розпресування яких проводиться у бік, зворотну напрямку запресування.
Для посадок, що здійснюються нагріванням охоплює або охолодженням деталі, що охоплюється, або при розпресуванні в напрямку, що збігається з напрямом запресування, к=1.
Для розпресування великих деталей застосовуються насоси важеля з балонами (фіг. 247) для масла, що дозволяють проводити подачу його в з'єднання більш тривалий час, ніж. гвинтовими насосами.
Фіг. 248. Розпресування шестірні із застосуванням ручного насоса важеля.
При підвищенні тиску олії до величини, що перевищує опір, що робиться кромками маслорозподільної канавки, олія почне надходити між контактними.поверхнями втулки та валу, розширюючи втулку та стискаючи вал. Подача масла проводиться до тих пір, поки тиск не буде піднятий до розрахункового або поки масло не з'явиться назовні з втулки. У цей час треба розпресовувати.
На фіг. 248 наведено момент розпресування шестерні із застосуванням насоса важеля. Олія подається по двох трубках.
В результаті практичного застосування нового технологічного процесу розпресування на конкретних деталях (підшипники кочення, шестерні, муфти тощо) можуть бути висловлені такі основні положення.
1. Розпресування можна проводити з будь-яким мінеральним маслом. Найкращими є олії, що мають в'язкість 2,9 ° Е100. Витрата олії при розпресуванні мізерна, приблизно 10 г на поверхню 100 см2 при натягу з'єднання 0,1 мм.
2. Розташування маслорозподільної канавки має значний вплив на величину зусилля розпресування. Чим далі розташована канавка від верхнього торця втулки за напрямом розпресування валу, тим менша поверхня контакту підлягає розпресуванню без олії.
3. Зусилля розпресування залишається постійним незалежно від часу знаходження валу та втулки у сполученні.
4. Початковий зсув відбувається при незначному підвищенні зусилля, значно меншого за величиною, ніж при сухому розпресуванні, і в окремих випадках розпресування починається навіть під власною вагою деталі, що розпресовується.
5. Запресування може проводитися на обладнанні меншої потужності (в 10-20 разів), ніж при сухому процесі запресування.
6. Новий технологічний процес запресування може бути рекомендований для посадки великих підшипників кочення, довгих і тонких втулок, шестерень і т. д.з'єднань з номінальним діаметром 100 мм і вище, хоча в деяких випадках вони є доцільними і при менших діаметрах.
7. При розташуванні маслорозподільних канавок на кінцях деталей, що охоплюють відстань від осі канавки до торця деталі приймається приблизно 15-20 мм. Розташування канавок наведено на фіг. 249. З'єднання складається з шестерні та валу. Підведення масла (в з'єднання проводиться як через шестерню (вузол Л), так і через вал (вузол Б). При різних поперечних перерізах охоплює деталі одна з маслорозподільних канавок повинна розташовуватися в місці більшого перерізу (Б).
8. Кількість канавок береться залежно від довжини деталі L та її поперечного перерізу d. При L L & gt; d кількість канавок -2; при L> 2d кількість канавок 3.
9. Розпресування з'єднань, що мають кілька маслорозподільних канавок, проводять кількома насосами (за кількістю канавок), але в разі потреби можна обійтися і одним насосом. Для цього перед розпресуванням у прийомні отвори ввертаються спеціальні клапанні штуцери.
10. Для полегшення розпресування з'єднань, що мають шпонки, також рекомендується застосовувати олію, що подається в з'єднання під тиском.
11. З дещо меншим ефектом можна застосовувати розпресування з олією для з'єднання, що знаходиться тривалий час в експлуатації і не має розподільних канавок. Відсутність кругової маслорозподільної канавки в цьому випадку замінюється свердлінням декількох отворів діаметром 5-7 мм в ступиці охоплює деталі на глибину, рівну товщині стінки маточини плюс 3-5 мм тіла валу, потім роблять розсвердлювання і нарізування різьблення в цих отворахприєднання насосів.
Фіг. 249. Розміри та розташування маслорозподільних канавок:
а - на з'єднанні - шестерня - вал;
б - на головках шпиндельних з'єднань шестерінної кліті прокатного стану.
12. Визначення величини тиску, а також величини зусилля розпресування із застосуванням олії під тиском для кожної конкретної сполуки рекомендується проводити за допомогою номограм, побудованих на підставі наведених рівнянь.
Застосування нового способу розпресування та запресування дає можливість зробити такі основні висновки про доцільність його застосування.
1. Використання способу запресування та розпресування із застосуванням масла під тиском дозволяє вважати з'єднання з гарантованим натягом роз'ємними, що відкриває необмежені можливості для конструкторів у частині створення принципово нових конструкцій вузлів та механізмів.
2. Застосування цього способу дає можливість створювати компактні конструкції вузлів машин і механізмів, тому що при цьому не потрібно передбачати особливих умов для захоплення важкодоступних деталей, що необхідно при сухому процесі розпресування.
3. Є повна можливість роз'єднання з'єднань, що мають значну довжину поверхонь контакту, що перевищує 1,5 d без їх ушкодження.
Фіг. 250. Складання складових колінчастих валів із застосуванням олії під тиском:
а - колінчастий вал; б – кривошипний вал.
4. Можливість розпресування без зносу поверхонь, що сполучаються дозволяє збільшувати величину натягу і тим самим збільшувати міцність з'єднання, що важливо для підвищення працездатності машин.
5. У зв'язку з підвищенням міцності з'єднання деталей при посадці в гарячу або шляхом охолодження в рідкому азотіє повна можливість відмовитися від шпонкових з'єднань, що значно зменшує не тільки трудомісткість виготовлення машин, але також скорочує їх цикл виготовлення і дає економію матеріалу.
6. Простота процесів та розроблені керівні матеріали дозволяють швидко освоювати та впроваджувати ці процеси у виробництво.
Представляє великий інтерес для важкого машинобудування збирання складних валів з окремих деталей, посадка на них муфт, шестерень та інших деталей із застосуванням олії під високим тиском. На фіг. 250 а показаний колінчастий вал, зібраний з осей 1, 4 і коліна 2. Осі вставлені в отвори в коліні через конічні проміжні втулки 3 і 7. Дозатяжка осей здійснюється гвинтовим пристосуванням 6 з подачею масла по трубці 5 від насоса високого тиску. Гвинт пристосування ввернуть у вісь. Після закінчення складання пристрій знімається.
На фіг. 250 б показаний колінчастий вал, зібраний з осей 8 і 13, а також кривошипа 14. Складання осей зроблена без проміжних втулок з посадкою на конуси. При подачі олії під тиском в отвір 9 проводиться дозатягування осей за допомогою гідравлічної гайки. Корпус гайки 10 за допомогою болтів закріплюється на осі 8 або 13. При подачі олії в отвір 11 від насоса високого тиску поршень 12, упираючись у торець кривошипу, втягуватиме вісь в отвір. При необхідності розглянуті сполуки можуть швидко розібратися при застосуванні цієї ж гідравлічної гайки.