Б 1.2 Методы осуществления неразъемных соединений при сборке изделий

Соединения можно подразделить на два вида: поперечно-прессовые, у которых сближение сопрягаемых поверхностей происходит радиально или нормально, и продольно-прессовые, когда охватываемая деталь запрессовывается в охватывающую, двигаясь в. продольном направлении.

В первом случае соединение может быть осуществлено нагреванием охватывающей детали перед сборкой, охлаждением охватываемой детали (рис.7,6) либо путем пластической деформации (развальцовкой) или приданием упругости охватываемой детали.

Во втором случае охватываемая деталь под действием продольного усилия запрессовывается в охватывающую деталь с натягом, в результате которого в соединении возникают силы трения, обеспечивающие относительную неподвижность деталей.

Прочность соединений с натягом, создаваемым предварительным температурным воздействием на сопрягаемые детали, в 2-3 раза выше прочности обычных прессовых соединений при прочих равных условиях. Объясняется это тем, что при указанных выше условиях микронеровности сопрягаемых деталей не сглаживаются, как это имеет место при холодной запрессовке, а как бы сцепляются.

Предварительное нагревание охватывающей детали применяют для соединения тяжело нагруженных деталей из материалов, имеющих различные коэффициенты линейного расширения и работающих при высоких температурах. Метод нагрева определяется конструкцией и назначением охватываемой детали. Например, при необходимости выдержки температуры деталей в узком диапазоне и соблюдения равномерности нагрева (точные, подшипники качения) нагрев целесообразно производить в жидкой среде. Этой средой может быть минеральное масло, а при высоких температурах - касторовое масло, которое заливается в баки с тепловой изоляцией и подогревается электрическим током, пропускаемым через нагревательные спирали.

Сущность метода охлаждения охватываемой детали в том, что у охватываемой детали при охлаждении уменьшаются геометрические размеры и таким образом создается минимальный зазор, позволяющий легко ввести охватываемую деталь в охватывающую.

Преимущества этого способа перед ранее рассмотренным состоит в том, что в случае сопряжения детали сложной формы ее нагрев может привести к образованию температурных напряжений, к изменению микроструктуры, местных деформаций и т.п. Применение охлаждения охватываемой детали с последующим расширенном исключает все эти недостатки.

Охлаждение может производиться при помощи твердой углекислоты -сухого льда (до - 75° С), спирта, ацетона, предварительно охлажденных (до-100° С). Для получения более низких температур рекомендуется применять жидкий воздух, кислород или азот (от -180° до - 196° С).

В соединениях, получаемых способом пластической деформации, натяг создается за счет радиального расширения охватываемой детали или сжатия охватывающей. Они применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить герметичность. Основными видами таких соединений являются развальцовка, бортовка, осадка, раздача, формирование и обжатие. При осуществлении продольно-прессовых соединений к охватываемой или охватывающей детали прикладывается осевая сила, надвигающая детали друг на друга. При этом усилие запрессовки растет от нуля до максимума.

Наибольшее усилие запрессовки Р для продольно-прессового соединения с гарантированным натягом определяется по формуле

Р=fзап p d L P кг (Н),(2)

fзап -коэффициент трения при запрессовке;

d - диаметр охватываемой поверхности сопряжения, м;

L - длина запрессовки, м;

Р- напряжение сжатия на контактной поверхности, кг/мм(см).

Для приближенных расчетов при сопряжениях стальных деталей пользуются формулой

Р = 2 Sт l

(вал сплошной и наружный диаметр ступицы в два раза больше внутреннего).

При сопряжении чугунной ступицы со стальным валом формула для приближенных расчетов имеет вид Р = 1,1 Sт l, где Р - усилие запрессовки, кг (н): Sт- натяг, мкм (м); l - длина ступицы, мм (м).

При запрессовке в место соединения вводят смазку (растительные и минеральные масла).

Зависимость усилия запрессовки от величины натяга показана на рис.

Запрессовку производят на гидравлических5 - 100т) (5 - 100)10⁴ Н. пневматических (1 - 5т) (1 - 5)10⁴ Н_, приводных (3 - 5т) (3 - 5)10⁴Н, ручных(1 - 2т) (I - 2)10⁴ Н прессах.

Заклепочные соединения применяются преимущественно в узлах машин, которые подвергаются большим динамическим нагрузкам (рамы, диски колес, муфт сцепления), в местах сопряжения деталей из плохо свариваемых материалов. Процесс осуществления таких соединении трудоемок. С ним связаны и сверление или просечка отверстий (в некоторых случаях их совместное развертывание), образование лунки или фаски под головку заклепок, их установка и образование замыкающих головок.

Качество заклепочных соединений, в частности их прочность, зависит в большей мере от размеров и форм замыкающей головки заклепки и от ее длины. Длина выступающей части стержня заклепки должна составлять 1,3 -1,6 диаметра стержня. Формообразование головки заклепки производится при помощи соответствующих обжимов прямым или образным методом в зависимости оттого, с какой стороны наносятся удары. В первом случае для образования головки удары наносятся со стороны замыкающей головки. При обратном методе - со стороны закладной головки.

Обычно диаметр применяемых заклепок не превышает 8 - 12мм. поэтому в подавляющем большинстве случаев применяется холодная клепка, которая исключает предварительное их нагревание.

Для механизации клепальных работ в процессе сборки применяются клепальные прессы: электромеханические рычажного и прямого действия пневмогидравлические, гидравлические и механические в пределах (2 - 70т) (2-70) 10⁴ Н и выше.

Качество заклепочных соединений контролируется механическим испытанием образцов швов. Кроме того, контролируют диаметр и высоту головок заклепок, положение потайных головок линейкой и щупом (рис.9). Сварка предпочтительнее клепки вследствие следующих достоинств: меньший вес сварных изделии, большая плотность и герметичность стыков, меньшая стоимость осуществления соединений.Для осуществления неразъемных соединений применяют сварку следующих видов: газовую, электродуговую, контактную, стыковую и точечную электросварку.

Газовая сварка менее производительна, чем электрическая, и в рассматриваемой отрасли промышленности имеет ограниченное применение лишь для соединений из малоуглеродистых сталей и для заварки литых деталей.

Пайка может производиться следующими способами: вручную, с погружением стыка в ванну с расплавленным припоем (в последнем случае на те поверхности, которые не должны покрыватьсяоловом, наносят предохраняющие вещества), в методических печах. В последнем случае пайка производится в восстановительной среде водорода, заполняющего рабочее пространство печи и защищающего швы от окисления. Последние два способа характерны для применения при больших программах выпуска изделий.