Детали машин

Любая машина состоит из отдельных, не поддающихся разборке частей — деталей. Каждая из деталей изготовлена из одного куска материала или нескольких кусков различных или одинаковых материалов. Узлом называют комплекс совместно работающих деталей, представляющий собой законченную сборочную единицу (поршень двигателя, подшипник и т. д.).

В машиностроении различают детали и узлы общего и специального назначения. Деталями и узлами специального назначения называют такие, которые встречаются только в одном или в нескольких типах машин. В противоположность им все детали и узлы общего назначения встречаются в большинстве машин. В их состав входят: соединительные детали; детали, передающие вращательное движение, детали и узлы, обслуживающие различные передачи. Рассмотрим терминологию, относящуюся к некоторым основным деталям. Валом называется деталь, предназначенная для поддержания установленных на ней других деталей и для передачи вращающего (крутящего) момента. В отличие от вала ось предназначена только для поддержания установленных на ней деталей. Оси могут быть неподвижными или вращаться вместе с насаженными на них деталями. По форме валы бывают прямые, коленчатые и гибкие. Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям. Оси, как правило, изготовляют прямыми. По конструкции оси и валы отличаются друг от друга, но те и другие могут быть как сплошными, так и полыми.

Участки вала или оси, лежащие в опорах, называют цапфами; они подразделяются на шейки и пяты.

Шейкой называется цапфа, передающая радиальную нагрузку. Опорами для шеек служат подшипники. Шейки по форме могут быть цилиндрические, конические и сферические. Наиболее часто применяют цилиндрические цапфы. Пятой называется цапфа, передающая осевую нагрузку. Опорами для пят служат подпятники.

Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими или коническими. Переходные участки между двумя ступенями валов и осей делают с канавкой, с галтелью постоянного радиуса и с галтелью переменного радиуса.

Подшипники, являясь опорами валов и вращающихся осей, воспринимают нагрузки, приложенные к валам или осям, и передают их корпусу машины. В зависимости от конструкции подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения. В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники бывают: радиальные, т. е. воспринимающие радиальные нагрузки, направленные перпендикулярно к оси цапфы; упорные — воспринимающие осевые нагрузки; радиально-упорные — воспринимающие те и другие нагрузки. Подпятник по характеру воспринимаемой им нагрузки является упорным подшипником. Основной деталью подшипника скольжения является вкладыш, который устанавливают в корпусе подшипника либо непосредственно в станине или раме машины. Подшипники скольжения бывают разъемными и неразъемными.

Подшипник качения представляет собой готовый узел, основным элементом которого являются тела качения — шарики или ролики, установленные между двумя кольцами и удерживаемые на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором. В процессе работы тела качения катятся по беговым дорожкам колец, одно из которых в большинстве случаев неподвижно. Ролики подшипников качения могут быть цилиндрическими, коническими, бочкообразными, игольчатыми и винтовыми. По характеру воспринимаемой нагрузки подшипники качения бывают радиальными, радиально-упорными и упорными.

Для обеспечения кинематической и силовой связи валы узлов соединяют муфтами. Муфтой называется устройство для соединения концов валов или для соединения валов с установленными на них деталями. Муфты передают вращающий момент без изменения его величины и направления. В ряде случаев муфты поглощают вибрации и толчки, предохраняют машину от аварий при перегрузках. Муфты используют также для включения и выключения рабочего механизма машины без остановки двигателя. Существует большое количество конструкций муфт.

Глухие муфты соединяют соосные валы в одну жесткую систему. Из различных видов глухих муфт наибольшее распространение получили втулочная и фланцевая. Втулочная муфта представляет собой втулку, закрепленную на соединяемых валах при помощи шпонок или шлицев. Фланцевая муфта состоит из двух полумуфт с фланцами. Каждая из полумуфт установлена на своем валу, соединяются они при помощи болтов.

Сцепные муфты предназначены для быстрого соединения и разъединения валов при работающем двигателе. По принципу работы они делятся на кулачковые и фрикционные. Кулачковые муфты состоят из двух полумуфт с кулачками на торцевых поверхностях. При включении кулачки одной полумуфты входят во впадины другой, создавая жесткое соединение. Для переключения муфты одна полумуфта передвигается вдоль вала на двух направляющих шпонках или шлицах. Фрикционные муфты предназначены для плавного сцепления валов под нагрузкой на ходу при любых скоростях. Передача крутящего момента осуществляется силами трения между трущимися поверхностями деталей (дисков) муфты.

Подвижность муфты применяют в тех случаях, когда необходимо компенсировать несоосность соединяемых валов. Это достигается большими зазорами в сопряжениях деталей муфты, скольжением одной детали относительно другой или упругостью деталей муфты. Муфты, в которых используют первые два способа компенсации несоосности валов, называют жесткими компенсирующими, в отличие от муфт, использующих третий способ компенсации и называемых упругими.

Жесткие компенсирующие муфты бывают зубчатыми, крестовыми и шарнирными, а упругие муфты — втулочно-пальцевыми, резинометаллическими и пружинными.

Резьбовые соединения наиболее распространены в машиностроении. Их осуществляют с помощью болтов, винтов, шпилек, гаек и других деталей, имеющих резьбу. Резьба является основным элементом резьбового соединения; ее получают путем создания канавок по винтовой линии на поверхностях крепежных деталей.

Каждая резьба (рис. 86) имеет следующие основные элементы: шаг, угол профиля, глубину, наружный, средний и внутренний диаметры. В машиностроении применяют различные профили резьб. Формой, или профилем, резьбы винта называют контур (очертания) впадины и выступа, которые можно увидеть, если разрезать резьбу вдоль оси винта. Резьбы делятся на правые и левые. Правой называют резьбу, у которой подъем нитки идет слева направо (по часовой стрелке); левой — резьбу, у которой подъем нитки идет справа налево (против часовой стрелки). В машиностроении приняты три системы треугольных резьб. Так, метрическая резьба имеет в профиле равносторонний треугольник с углом при вершине 60°, причем вершины выступов винта и гайки плоско срезаны во избежание заедания при свинчивании. Дюймовая резьба имеет в профиле равнобедренный треугольник с углом при вершине 55°. Вершины выступов винта и гайки у нее также плоско срезаны, а по наружному и внутреннему диаметрам резьбы имеются зазоры. Трубная резьба имеет профиль дюймовой резьбы, но более мелкий шаг. Все резьбы приведены в соответствующих стандартах.

В шпоночных соединениях шпонкой называют клиновидный или призматический стальной стержень, вводимый между валом и насаженной на него деталью — зубчатым колесом или муфтой для взаимного соединения и передачи вращающего момента от вала к детали или от детали к валу.

Шпонки бывают чаще всего клиновые и призматические. Клиновую шпонку, имеющую уклон верхней грани 1 : 100, вбивают между валом и деталью ударами кувалды или молотка, что и обеспечивает напряженное соединение; такие шпонки называют забивными. Применяют также закладные клиновые шпонки; такую шпонку закладывают в паз вала, а затем напрессовывают муфту, шкив и т. д. Призматические шпонки не имеют уклона, их закладывают на валу в специальный паз и используют в неподвижных и подвижных соединениях; в последнем случае их крепят к валу винтами. В ряде случаев применяют шпонки сегментные, тангенциальные и специальные.

Шлицевые соединения образуются выступами-зубьями на валу и соответствующими пазами в ступице. Рабочими поверхностями являются боковые стороны зубьев.

К числу неразъемных относят соединения, которые невозможно разобрать без разрушения или повреждения деталей. К ним относятся заклепочные, сварные и клееные соединения. В зависимости от назначения различают заклепочные швы прочные (обеспечивающие только прочность) и плотные (обеспечивающие прочность и герметичность). В настоящее время плотные заклепочные швы заменяют сварными соединениями.

Сварные соединения в настоящее время являются основным типом неразъемных соединений. Сваркой называется процесс соединения металлических деталей в одно неразъемное целое посредством нагрева свариваемых мест до температуры плавления (сварка плавлением). При этом кромки соединенных деталей оплавляются и в жидком состоянии сливаются в общую зону (ванночку), а после остывания металла в месте соединения деталей образуется так называемый сварной шов. Он может быть образован не только металлом свариваемых деталей, но и за счет введения в сварочную зону присадочного материала. Сварка плавлением разделяется на газовую и электрическую. При газовой сварке для расплавления кромок соединяемых деталей присадочного металла (проволоки) используют теплоту, выделяющуюся при сгорании горючего газа (как правило, ацетилена) в струе кислорода. Наибольшее распространение получила электрическая сварка. Основные ее виды — дуговая и контактная. Различают автоматическую, полуавтоматическую и ручную дуговую сварку.

Вопросы для повторения
1. Что такое машина и что такое механизм?

2. Как разделяются машины по характеру рабочего процесса?

3. Что такое кинематические пары, как они разделяются?

4. Что называется кинематической цепью?

5. Как осуществляется передача между валами?

6. Что такое передаточное число и как оно определяется?

7. Как осуществляется фрикционная передача?

8. Что такое окружная скорость?

9. Что такое угловая скорость?

10. Что такое деформация тела? Перечислите виды деформаций.

11. Какие виды напряжений вам известны?

12. Расскажите о деформации растяжения и сжатия.

13. В чем заключается закон Гука?

14. Расскажите о деформации сдвига и среза.

15. Как определяется напряжение при сдвиге?

16. Расскажите о деформации кручения круглого стержня.

17. Что такое деформация изгиба?

18. Как возникает продольный изгиб?

19. Чем отличается вал от оси?

20. Какие подшипники применяют в машиностроении?

21. В чем заключается назначение муфт, какова их конструкция?

22. Расскажите про резьбовые соединения и элементы резьбы.

23. Приведите пример использования шлицевых соединений.

Часть машины не поддающаяся разборке

Подготовка к разборке. После поступления машины на ремонт­ное предприятие и ее приемки выполняют операции, связанные с подготовкой машины к разборке.

Перед подачей на ремонтный производственный участок машина проходит тщательную наруж­ную мойку, которая в условиях ремонтного предприятия пресле­дует следующие цели: – обеспечить качественную приемку машины в ремонт и составить предварительное мнение о ее техническом состоянии; – не допускать загрязнения производственных помещений ре­монтного предприятия, особенно участка разборки; облегчить выполнение процесса разборки машины; улучшить условия техники безопасности при осуществлении разборочных работ.

Технология мойки машин и виды используемого оборудования и приспособлений зависят от мощности ремонтного предприятия и конструктивных сообенностей объектов ремонта. При этом мойка машин может производиться вручную, поливкой загрязненных мест водой с применением щеток, скребков, лопаток; струей холод­ной или горячей воды высокого давления и в моечных камерах. Мойка машин струей воды, подогретой до 80—90 °С, обычно выполняется на открытой площадке или в моечной камере. Вода подается к моечному пистолету при помощи насосов. Наличие на конце шланга пистолета обеспечивает создание направленной струи с большой ударной силой. Грязь и густой загрязненный смазочный материал удаляют при помощи скребков и щеток. Эф­фективность мойки повышается при подаче воды под давлением 0,49—0,59 МПа.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Мойка машин в моечных камерах осуществляется на крупных ремонтных предприятиях. Машину помещают в специальную ка­меру, оборудованную системой водоподводящих трубок и насадок. Подача воды или раствора едкого натра производится одновре­менно со всех сторон. Моющая жидкость поступает в камеру по­догретой. Обычно таким способом моют машины на автомобильном и гусеничном ходу.

Вымытые снаружи машины и очищенные от остатков смазки и грязи сушат естественным способом, однако для ее ускорения можно использовать обдувку машины сжатым воздухом. Обдувке воздухом подлежат места скопления влаги в узлах металлокон­струкций, а также детали, которые могут быть повреждены в ре­зультате обтирания ветошью или тряпками. Обтирают также те детали, которые подвержены коррозии или повреждению при попадании на них влаги. Машины, очищенные от грязи и остатков смазочного материала, направляют на участок разборки.

Разборка. Последовательность разборки машин регламенти­руется технологическим процессом. Порядок снятия агрегатов и узлов в каждом случае зависит от конструктивных особенностей машин. Первыми обычно демонтируются агрегаты, без снятия которых затруднена или невозможна последующая разборка машин.

Для предотвращения повышенного изнашивания деталей, агрегатов или узлов, особенно при необезличенном методе ремонта, перед разборкой следует фиксировать их правильное местоположе­ние. Для этого детали маркируют, чтобы впоследствии их можно было установить на то место, на котором они находились до разборки. В этом случае, как правило, удается обеспечить наилуч­ший зазор или натяг, а также сократить период приработки дета­лей машины и ускорить ввод ее в эксплуатацию с номинальной нагрузкой.

Базисные детали машин, имеющие незначительные износы и не требующие ремонта, должны быть установлены на ту машину, с которой они были сняты. Не допускается при разборке обезли­чивать те детали и узлы, которые при изготовлении обрабатываются в сборе (крышки коренных подшипников двигателей внутреннего сгорания с блоком, крышки шатунов с шатунами, перегородки с корпусом заднего моста). В процессе разборки эти детали марки­руют по принадлежности к двигателям или машинам.

Во время разборки следует предохранять детали от поврежде­ний. Отверстия, через которые грязь или пыль может попасть внутрь агрегата или узла, следует закрывать крышками. Не разрешается применять зубила и молотки для отвертывания гаек, болтов, шпилек и пр. Штуцера, гайки, болты со шлицами или гранями следует демонтировать только специальными ключами. Шарикоподшипники необходимо снимать при помощи съемников, приспособлений и пресса. Втулки, штифты и оси рекомендуется выбивать деревянными выколотками с медными наконечниками и молотками с медными бойками.

Резьбовые соединения, находящиеся длительное время в ра­боте, вследствие коррозии, смятия и засорения резьбы трудно поддаются разборке. В таких случаях резьбовое соединение смачивают керосином, затем гайку сначала несколько заверты­вают, а потом отвертывают. При необходимости навинченную деталь предварительно нагревают паяльной лампой.

Разборка клиновых соединений заключается в удалении клина из втулки и стержня при помощи наставок и молотков щш прессов.Шпоночные соединения с клиновой шпонкой разбираются путем сдвига обхватывающей детали в сторону меньшей высоты шпонки или выбивания шпонки выколоткой с прямоугольным концом. Детали, соединенные призматическими, сегментными и круглыми шпонками, разбирают с помощью ручных винтовых съемников или прессов. С использованием гидравлических прессов, как правило, разбирают и шлицевые соединения.

На погрузочно-разгрузочных машинах заклепочные соедине­ния разбирают при ослаблении соединения вследствие нарушения плотности заклепки и при необходимости замены соединенных заклепками деталей. Обычно при замене изношенных обкладок тормозных лент срубают головки заклепок молотком и зубилом или механизированным инструментом. В отдельных случаях уда­ление заклепок может выполняться газовой резкой, а также разре­занием заклепочного шва с его полной последующей заменой. Выбор способа разборки заклепочных соединений определяется условиями наименьшего повреждения деталей с учетом возмож­ного их использования при сборке машин.

При разборке подшипников качения необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить посадочных мест и колец подшипников. Для снятия подшипников усилие следует приклады­вать к туго напрессованному кольцу, не передавая напряжения на тела качения и дорожки на кольцах. Это замечание относится как к годным к дальнейшей эксплуатации подшипникам, так и к изношенным, которые можно ремонтировать на специализиро­ванных предприятиях централизованным способом. Конические роликоподшипники, подогнанные по углу конусности, не должны разукомплектовываться. После снятия наружного и внутреннего колец их связывают вместе мягкой медной или алюминиевой проволокой. Если наружное кольцо остается в корпусе, то к сня­тому кольцу прикрепляют бирку с обозначением узла и места установки демонтированного кольца.

При разборке насоса его закрепляют в приспособление и специальным торцовым ключом отвертывают болты крепления крышки. Крышку снимают вместе с верхней парой втулок шесте­ренчатого насоса. После этого насос снимают с приспособления, повертывают его вверх дном и легкими ударами по корпусу способ­ствуют выходу пары втулок вместе с шестернями. Находящиеся ранее в эксплуатации втулки и пригодные к работе не следует обезличивать.Приработанные при использовании машины детали гидрорас­пределителя также не рекомендуется обезличивать. Золотники и корпус на сборочный участок должны поступать в тех же комплек­тах, в которых они работали до разборки. После разборки корпуса перепускной клапан выпрессовывают легкими ударами молотка по деревянной наставке, пропущенной через отверстие. Остальные детали демонтируют после снятия пломбы с колпачка предохрани­тельного клапана в такой последовательности: отвертывают колпа­чок, ослабляют гайку и удаляют регулировочный винт с гайкой. Затем вынимают пружину, направляющую предохранительного клапана и клапан. При необходимости вывертывают гнездо пре­дохранительного клапана и вынимают уплотнительную шайбу.

На ремонтном предприятии после приемки машины выполняют операции по подготовке ее к разборке. Перед поступлением в цех машина проходит тщательную наружную мойку, которая позволяет обеспечить качественную приемку машины в ремонт и дать предварительную оценку ее техническому состоянию, исключить загрязнение производственных помещений, особенно участка разборки, и облегчить разборку. В условиях ремонтного производства машины моют вручную с использованием щеток, скребков, лопаток и других простейших приспособлений и в моечных камерах. Ручной способ очень трудоемок и малоэффективен и может использоваться в условиях небольших ремонтных предприятий. Наиболее часто машины моют струей воды, подогретой до 80—90 °С.

Мойка машин в моечных камерах выполняется на крупных ремонтных предприятиях. Машину помещают в специальную камеру, оборудованную системой водоподводящих трубок и насадок. Воду или раствор едкого натра подают одновременно со всех сторон. Моющая жидкость поступает в камеру подогретой.

При мойке машин важное значение имеет предохранение окружающей среды от загрязнения ее нефтепродуктами и другими веществами, содержащимися в сточных водах. С этой целью посты мойки машин оборудуют грязеотстойниками и маслобензиноуло-вителями, в которых твердые частицы оседают на дно отстойника, а нефтепродукты собираются в верхней части резервуара, а затем удаляются по специальному трубопроводу в накопитель. По мере накопления остатков в отстойнике их периодически удаляют. Собранные в накопителе нефтепродукты отправляют на переработку для дальнейшего использования. Очищенная механическим способом вода сливается в канализационную сеть.

Кроме разового водоиспользования, при мойке машин могут применять системы повторного или оборотного водоснабжения. При такой системе водоснабжения из сборника-резервуара сточная вода поступает в фильтры, где очищается от взвешенных частиц. Нефтепродукты обычно в этом случае удаляют посредством коагуляции (процесс превращения нефтепродуктов в хлопья и выпадения в осадок). Очищенная таким образом вода используется повторно для мойки машин.

После мойки машины сушат естественным способом, однако для ускорения можно использовать обдувку машины сжатым воздухом.

В зависимости от конструктивных особенностей машины разборку выполняют в определенной последовательности. Порядок снятия узлов и агрегатов в каждом конкретном случае определяется установленным технологическим процессом. В первую очередь демонтируют агрегаты, без снятия которых затруднена или невозможна последующая разборка машины.

При необезличенном методе ремонта перед разборкой следует фиксировать правильное местоположение агрегатов и узлов, что снижает их изнашивание при дальнейшей эксплуатации. Для этого детали маркируют, чтобы впоследствии установить их на те места, на которых они находились до разборки.

Базисные детали машин, незначительно изношенные и не требующие ремонта, должны быть установлены на ту машину, с которой они были сняты. Не допускается при разборке обезличивать те детали и узлы, которые при изготовлении обрабатываются в сборке (крышки коренных подшипников, крышки шатунов с шатунами и др.). В процессе разборки эти детали маркируют по принадлежности к двигателям или машинам.

Для предохранения деталей от повреждений и загрязнений отверстия, через которые грязь и пыль могут попасть внутрь агрегата или узла, следует закрывать крышками. Не разрешается применять зубила и молотки для отвертывания гаек, болтов, шпилек и др. Штуцеры, гайки, болты со шлицами или гранями следует демонтировать только специальными ключами. Шарикоподшипники следует снимать при помощи съемников, приспособлений и пресса. Втулки, штифты и оси рекомендуется выбивать деревянными выколотками с медными наконечниками.

Для ускорения разборки резьбовых соединений рекомендуется пользоваться торцовыми ключами, которые, помимо высокой производительности труда, обеспечивают сохранение первоначальной формы головок болтов и гаек. Большой эффект достигается при использовании различного пневматического и электрического механизированного инструмента. Шпильки вывертывают специальными ключами с эксцентриковыми наконечниками.

При разработке клиновых, шпоночных и шлицевых соединений особое внимание следует обращать на сохранность поверхностей деталей, находящихся непосредственно в соединении между собой.

Разборка клиновых соединений заключается в удалении клина из втулки и стержня при помощи наставок и молотков или прессов. Шпоночные соединения с клиновой шпонкой разбирают посредством сдвига охватывающей детали в сторону меньшей высоты шпонки или выбивания шпонки выколоткой с прямоугольным концом. Детали, соединенные призматическими, сегментными и круглыми шпонками, разбирают с помощью ручных винтовых съемников или прессов.

Необходимость разборки заклепочных соединений обычно возникает в процессе замены изношенных обкладок тормозных лент, при которой срубают головки заклепок с помощью молотка и зубила или механизированного инструмента. Удаление заклепок может выполняться газовой резкой, а также разрезанием заклепочного шва с его полной последующей заменой. Выбор способа разборки заклепочных соединений регламентируется условиями наименьшего повреждения деталей с учетом возможного их использования.

При снятии подшипников качения усилие следует прикладывать к тугонапрессованному кольцу, не передавая напряжения на тела качения и дорожки на кольцах. Это относится как к годным к дальнейшей эксплуатации подшипникам, так и к изношенным, которые можно ремонтировать на специализированных предприятиях централизованным способом. Конические роликоподшипники, подогнанные по углу конусности, не следует разукомплектовывать. После снятия наружного и внутреннего колец их связывают вместе мягкой медной или алюминиевой проволокой.

Перед разборкой насоса его закрепляют в приспособлении и специальным торцовым ключом отвертывают болты крепления крышки. Крышку снимают вместе с верхней парой втулок шестеренчатого насоса. После этого насос снимают с приспособления, повертывают его вверх дном и легкими ударами по корпусу способствуют выходу пары втулок вместе с шестернями. Находящиеся ранее в эксплуатации втулки и пригодные к работе не следует обезличивать. Детали гидрораспределителя также не рекомендуется обезличивать. Золотники и корпус на сборку должны поступать в тех же комплектах, в которых они работали до разборки. После разборки корпуса перепускной клапан выпрессовывают легкими ударами молотка по деревянной наставке, пропущенной через отверстие. Остальные детали демонтируют после снятия пломбы с колпачка предохранительного клапана в следующей последовательности: отвертывают колпачок, ослабляют гайку и удаляют регулировочный винт с гайкой.