Сборка узлов, агрегатов и автомобиля

Сборка узлов

При подготовке узла или агрегата к сборке подбирают нужное количество деталей, а также сопряженных деталей по размерам и другим требованиям технических условий. Для примера рассмотрим подбор деталей кривошипно-шатунного механизма двигателя.

Высокой точности сопряжения деталей (цилиндр — поршень, поршень — поршневой палец — шатун) достигают не только за счет высокой точности при изготовлении и ремонте, но и за счет правильного их комплектования. Качество подбора определяют по зазору между поршнем и цилиндром, протягивая между ними щуп шириной 13 мм и длиной 200 мм и контролируя возникающую при этом силу.

Щуп вводят в цилиндр со стороны, противоположной разрезу поршня. Поршень вставляют в цилиндр без колец.

Кроме подбора по размеру, поршни надо подбирать и по массе. Частота вращения коленчатого вала значительна, поэтому разница в массе поршней одного комплекта более 4 — 6 г в результате инерции будет вызывать дополнительные нагрузки на шатун, коленчатый вал, подшипники.

Поршневые пальцы подбирают к поршням по диаметру отверстий бобышек. Палец должен туго входить в отверстие бобышки поршня, нагретого в масле до 65 — 70 °С. Для облегчения подбора поршневые пальцы сортируют по диаметру на группы и маркируют. Так же маркируют поршни по диаметру отверстий бобышек.

Проверка щупом зазора в замке кольца

Проверка щупом зазора в замке кольца:

1 — блок цилиндров;
2 — поршневое кольцо;
3 — щуп.

Тщательно надо подбирать поршневые кольца по канавкам поршней и цилиндру. Зазор по высоте между поршневым кольцом и канавкой (0,035 — 0,080 мм) определяют щупом, перекатывая кольцо по канавке. В замке кольца, вставленного в цилиндр, зазор должен быть 0,20 — 0,45 мм.

Определение радиального зазора

Определение радиального зазора в коренных подшипниках:

1 — крышка подшипника;
2 — латунная пластинка.

При комплектовании двигателя к сборке затруднителен подбор вкладышей подшипников по опорным шейкам коленчатого вала. Подбирают их, определяя зазор между шейкой вала и вкладышем при помощи латунной пластинки 2 размером 0,07 X 12 X 25 мм.

Ее смазывают маслом, помещают на вкладыш крышки 1 и затягивают болты подшипника. Зазор нормальный, если вал с пластинкой 2 поворачивается с некоторой силой, а без пластинки — свободно.

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Собирают агрегаты автомобиля, учитывая его конструкцию и соблюдая общие правила выполнения сборочных работ, описанных в главе Разборочно-сборочные работы. В качестве примера ниже описана сборка двигателя ГАЗ-51. Вначале собирают поршни с шатунами. Для этого соединяют поршень и шатун поршневым пальцем и ставят стопорные кольца в канавки бобышек поршня. Поршневой палец под давлением пальца руки должен свободно…

Сборку автомобиля из агрегатов, узлов и деталей выполняют на одиночных постах или на поточной линии. Технологическим процессом поточной сборки обычно предусмотрена организация семи постов. На каждом посту выполняют определенный объем сборочных работ. На первом посту на перевернутую раму устанавливают рессоры, кронштейны запасного колеса, топливного бака, подножек, аккумуляторных батарей. На втором посту на раме монтируют передний…

Сборка узлов и агрегатов машин

При конструировании соединений, узлов и агрегатов должны быть выдержаны следую­щие условия производительной и качественной сборки:

­ полная взаимозаменяемость деталей и узлов;

­ исключение подгоночных работ и уста­новки деталей по месту;

­ удобный подход монтажного инструмен­та: возможность применения механизирован­ного инструмента;

­ агрегатный принцип сборки – соединение деталей в первичные подузлы, подузлов в узлы, узлов в агрегаты, установка агрегатов на машину.

Соблюдение этих условий позволяет органи­зовать технологический процесс по принципу параллельного и одновременного выполнения операций, закрепить за каждым рабочим ме­стом цикл постоянно повторяющихся опера­ций и механизировать сборку. В крупносерий­ном и массовом производстве выполнение этих условий позволяет организовать не­прерывно-поточную сборку.

Взаимозаменяемость деталей достигается назначением необходимых допусков и пре­дельных отклонений формы (параллельность, перпендикулярность и т. д.). Типы посадок вы­бирают в зависимости от условий работы со­единения. Необходимую точность устанавли­вают размерным анализом, имеющим целью проверку работоспособности соединения при крайних значениях зазоров (натягов).

Иногда по условиям работы зазоры (натяги) должны быть выдержаны в более узких пре­делах, чем те, которые получаются при выпол­нении размеров даже по 5-6му квалитетам. В таких случаях часто применяют селек­тивную сборку. В зависимости от вели­чины отклонений от номинала детали делят на несколько групп. При сборке соединяют де­тали только тех групп, которые в сочетании одна с другой дают необходимую величину зазоров (натягов). Естественно, что при этом принцип взаимозаменяемости нарушается. Необходимость предварительной разбивки де­тали на размерные группы осложняет и замед­ляет производственный процесс.

Для соединений такого рода целесообразно ввести повышенный (прецизионный) 4-й квалитет. Совре­менные методы чистовой обработки (прецизионное шлифование валов, калибрующее протягивание и хонингование отверстий) позволяют получить размеры с точностью 0,5-1 мкм, достаточной для соедине­ний, собираемых в настоящее время методом селек­тивной сборки. Повышение стоимости механической обработки вполне окупилось бы упрощением и уде­шевлением сборки.

Особое внимание следует обратить на устранение подгоночных работ, доделки дета­лей в процессе сборки и установки деталей и узлов по месту с индивидуальной регулиров­кой их взаимного расположения. Подгонка требует применения слесарных операций или дополнительной станочной обработки, рас­страивающих ритм сборки, снижает качество сборки и лишает конструкцию взаимозаменяе­мости. Пригоночные работы, как правило, очень трудоемки. Необходимы предваритель­ная, иногда многократная сборка узлов, про­меры, проверка работы узла и последующая разборка для внесения исправлений. Каждая сборка-разборка связана с операциями про­мывки деталей.

В правильной конструкции детали должны быть выполнены с точностью, обеспечиваю­щей собираемость и надежность узла при ком­плектации его любыми деталями, поступаю­щими со склада готовых изделий. Положение деталей в узле, узлов в агрегате и на машине должно быть определено сборочными базами и фиксирующими элементами, выполненными заранее с помощью станочных операций.

При сборке некоторых соединений до сих пор применяют ручные операции. К таким операциям относится, например, притирка де­талей в соединениях, где требуется высокая степень герметичности (посадки конических клапанов, пробковых кранов, плоских распре­делительных золотников, плунжеров и цилин­дрических золотников во втулках и т. д.). При­тирку применяют также в тяжелонагруженных соединениях на конусах для полного прилегания и предупреждения наклепа и разбивания посадочных поверхностей. Поскольку притир­ка производится попарно, детали лишаются свойства взаимозаменяемости.

Однако и здесь возможна замена ручных операций механическими не только на предва­рительных, но и на окончательных стадиях обработки. Так, на передовых предприятиях трудоемкую операцию попарной притирки плоских поверхностей в соединениях метал­ла по металлу заменяют механизирован­ной притиркой каждой из поверхностей по эталонной плите, благодаря чему сопрягаю­щиеся детали становятся взаимозаменяемыми.

Осевая и радиальная сборка

Система сборки оказывает большое влияние на конструкцию узла и на его технологические и эксплуатационные характеристики.

В узлах с продольной и поперечной осями симметрии возможны две основные системы сборки: осевая, при которой части узла соединяются в осевом направлении, и ра­диальная, при которой части соединяются в поперечном (радиальном) направлении. При осевой сборке плоскости стыка перпендику­лярны к продольной оси; при радиальной – проходят через продольную ось.

На рис. 64 в качестве простейшего примера изображена сборка вала с насаженным на него зубчатым колесом в корпус. На рис. 64, а по­казана осевая сборка. Корпус и крышка корпу­са, а также установленные в них подшипни­ковые втулки целые. Вал вводят в корпус в осевом направлении и фиксируют крышкой, центрированной относительно корпуса ци­линдрическим буртиком.

На рис. 751,б показана смешанная радиально-осевая сборка. В данном случае корпус разъемный, а крышка – целая.

При радиальной сборке (рис. 751, в) корпус и втулки выполнены с разъемом по продоль­ной оси. Вал укладывают в одну из половин корпуса и накрывают другой половиной. По­ловины корпуса стягивают поперечными бол­тами и фиксируют одну относительно другой установочными штифтами.

Сопоставление систем осевой и радиальной сборки позволяет сделать следующие, общие для многоступенчатых агрегатов выводы.

При осевой сборке отливка корпуса, разде­ленного на отсеки, проста. Механическая обра­ботка весьма удобна. Обрабатываемые по­верхности открыты для обзора, доступны для подвода режущего инструмента и легко про­меряются. Так как обработка производится по непрерывным цилиндрическим поверхностям, то при изготовлении отсеков могут быть при­менены методы скоростной обработки. Конструкции в целом присуща высокая жесткость. Внутренние полости хорошо уплот­няются.

Рис. 64. Схемы сборки

Недостатки осевой сборки следующие:

1. Сборка агрегата сложна. Проверка и регулировка осевых зазоров затруднительны. Выдержать правильные зазоры можно или с помощью специальных приспособлений, или повышением точности выполнения осевых размеров элементов конструкции.

2. Осмотр внутренних частей сложен. Для того чтобы открыть какую-нибудь ступень, необходимо демонтировать все предыдущие.

Конструкция с радиальной сборкой по до­стоинствам и недостаткам противоположна конструкции с осевой сборкой. Изготовление корпуса, представляющего собой две мас­сивные отливки, затруднительно. Механиче­ская обработка сложна. Внутренние полости обрабатывают или открытым способом – для каждой половины корпуса в отдельности, с по­следующей подгонкой стыка, или закры­тым – при половинах корпуса, собранных на контрольных штифтах по предварительно на­чисто обработанным поверхностям стыка. И тот и другой способ требуют специальных инструментов, мерительных приспособлений, а также высокой квалификации исполнителей.

Вследствие асимметрии сечений корпус имеет неодинаковую жесткость: меньшую в плоскости стыка и большую в перпендику­лярном к нему направлении. Ослабление кон­струкции продольным разъемом приходится компенсировать увеличением сечений стенок корпуса. Конструкция поэтому получается тя­желой. Полости корпуса нуждаются в тщательном уплотнении по фигурному плоскому стыку без нарушения цилиндричности вну­тренних обработанных поверхностей, что обы­чно достигается притиркой стыковых поверх­ностей и установкой их на герметизирующих составах.

Зато сборка и разборка очень удобны. При сборке вал укладывают в подшип­ники нижней половины корпуса. Предостав­ляется полная возможность проверить и отре­гулировать осевые зазоры. Осмотр внутренних полостей агрегата удобен. При снятой верхней половине корпуса обнажается внутренность агрегата и обеспечивается доступ ко всем установленным в корпусе деталям.

Сравнивая недостатки и преимущества осе­вой и радиальной сборки, видим, что осевую сборку целесообразно применять в тех слу­чаях, когда ради создания прочной и легкой конструкции (транспортное машиностроение) можно пойти на некоторые эксплуатационные неудобства. Если масса конструкции не играет существенной роли и если можно допустить повышенную стоимость изготовления ради удобства сборки и эксплуатации, то приме­няют радиальную сборку.

На рис. 65 показаны схемы сборки одно­ступенчатого зубчатого редуктора с располо­жением осей зубчатых колес в горизонтальной плоскости.

Рис.65. Схемы сборки одноступенчатых редукторов

В конструкции с осевой сборкой (вид а) из-за наличия цоколя нельзя разъединить кор­пус по оси симметрии. Зубчатые колеса редук­тора монтируют с одной стороны в стенки корпуса, а с другой – в отъемной крышке 1, зафиксированной на корпусе контрольными штифтами. Конструкция обеспечивает удоб­ную механическую обработку корпуса. В отли­чие от многоступенчатых агрегатов здесь удо­бен и монтаж. Для проверки зацепления колес и для осмотра внутренней полости редуктора предусматривают смотровой люк 2.

В конструкции с радиальной сборкой (вид б) корпус состоит из двух частей с разъемом в плоскости осей зубчатых колес, части корпуса фиксируются одна относительно другой контрольными штифтами. Как и другие си­стемы радиальной сборки, эта конструкция ха­рактеризуется сложностью механической обра­ботки. Посадочные отверстия под подшипники валов обрабатывают в сборе при половинах корпуса, соединенных по предварительно обработанным поверхностям стыка, или раз­дельно в обеих половинах, с последующей чи­стовой обработкой поверхностей стыка. По­следний способ сложнее, чем первый.

Уплотнение стыка связано с некоторыми за­труднениями. Упругие прокладки применять нельзя, чтобы не нарушить цилиндричность посадочных гнезд под подшипники; необходи­ма притирка поверхностей стыка и примене­ние герметизирующих составов. Особенно трудно добиться уплотнения одновременно по плоскому стыку и по наружным цилиндриче­ским поверхностям подшипников (если втулки подшипников выполнены целыми). Во избежа­ние разборки стыка при эксплуатации в кор­пусе необходимо предусматривать смотровой люк.

В конструкции со смешанной радиально-осевой сборкой (вид в) валы зубчатых колес оперты в стенках корпуса; корпус снабжен крышкой с плоскостью разъема, расположен­ной выше гнезд под подшипники валов. Сбор­ку ведут в следующем порядке: заводят в кор­пус зубчатые колеса (которые в данном случае должны быть насадными), продевают валы че­рез подшипник и через ступицы колес (валы должны быть ступенчатыми) и фиксируют ко­леса на валах. По простоте механической обработки, по устойчивости фиксации валов в корпусе эта конструкция лучше предыдущих. Однако монтаж ее значительно сложнее.

В большинстве случаев возможно несколько вариантов сборки, из которых конструктор должен выбрать вариант, наиболее подходя­щий к данным условиям работы.

В таблице 12 приведены способы радиальной и осевой сборки типового машиностроительного уз­ла – зубчатого редуктора.

Независимая разборка

При выборе системы сборки следует учиты­вать удобство осмотра, проверки и регулиро­вания узлов. Демонтаж одной детали или узла не должен нарушать целостности других уз­лов, подлежащих проверке.

Рис. 66. Системы сборки

Установка зубчатого колеса по рис. 66, а неудачна. Колесо зафиксировано гайкой 1, слу­жащей также для крепления оси в корпусе. Чтобы снять колесо, необходимо демонтиро­вать весь узел. В улучшенной конструкции (вид б) ось и колесо укреплены отдельно, по­этому снимать колесо можно без демонтажа оси.

В узле крепления подшипника (вид в) крыш­ка и корпус стянуты сквозными болтами. При снятии крышки подшипник распадается. В конструкции г демонтаж крышки и корпуса раздельный.

На виде д представлен узел конической зуб­чатой передачи к кулачковому валику. Кор­пуса подшипников выполнены как одно целое со станиной, крышки – заодно с кожухом ста­нины. При снятии кожуха валик остается в нижних вкладышах: проверить работу узла невозможно.

Целесообразно сделать кожух станины не­сущим, а крышки к корпусам подшипников крепить каждую отдельно (вид е). При снятии кожуха весь механизм в сборе становится до­ступным для осмотра. Помимо удобства раз­борки, при такой конструкции облегчается точная обработка отверстий подшипников.

Последовательность сборки

При последовательной установке нескольких деталей с натягом следует избегать посадки по одному диаметру (рис. 67, а, в, д). Необхо­димость продевать детали через посадочную поверхность усложняет монтаж и демонтаж и вызывает опасность повреждения поверхно­стей. В таких случаях целесообразно приме­нять ступенчатые валы с диаметром ступе­ней, последовательно возрастающим в направ­лении сборки (виды б, г, е).

Рис. 67. Сборка по нескольким посадочным поясам

Особенно затруднительна сборка большого числа деталей на длинных валах при посадках с натягом. Это затруднение при монтаже можно преодолеть, нагревая насажи­ваемые детали до температуры, допускающей свободное надевание их на вал (хотя эта опе­рация усложняет сборку); при демонтаже та­кой возможности нет.

Правильная конструкция ва­ла в этом случае – ступенчатая. Если ступеней много, то во избежание чрез­мерного увеличения диаметра последних сту­пеней вала приходится отказываться от стан­дартных диаметров и вводить индивидуаль­ные размеры. Перепад ступеней в этом случае доводят до минимальных размеров (порядка несколь­ких десятков миллиметра), достаточных для свободного надевания деталей.

Лучше, если сборку ведут с двух сторон ва­ла. В этом случае обработка вала и сту­пиц упрощается; число номинальных диаме­тров, номенклатура специального режущего (развертки, протяжки) и мерительного инстру­мента (скобы, пробковые калибры) умень­шаются вдвое.

При монтаже по двум посадочным поясам необходимо соблюдать правильную последо­вательность введения детали в посадочные от­верстия. Если деталь сначала входит в первый (по ходу движения) пояс, а между торцом де­тали и вторым посадочным поясом остается зазор т (рис. 68, а), то вследствие неизбеж­ного перекоса монтаж становится затрудни­тельным, а при посадках с натягом зачастую и невозможным. Также следует избегать одно­временного входа детали в посадочные пояса (виды б). Правильные конструкции показаны на видах е. Деталь должна сначала войти во второй посадочный пояс на расстояние п (практически 2-3 мм), достаточное для ее на­правления, после чего войти в первый пояс.

Рис. 68. Посадка по двум поясам

Съемные устройства

Съемные устройства обязательны в соединениях деталей с натягом, с применением герметизирующих составов, в соедине­ниях с труднодоступным расположением дета­лей, а также в соединениях, работающих при циклических нагрузках, когда возможно по­явление наклепа и фрикционной коррозии.

Простейший способ облегчения разбор­ки – включение в детали элементов, допу­скающих применение съемников: закраин, ре­борд, резьбовых поясов, нарезных отверстий и т. д. В некоторых случаях съемники вводят в конструкцию детали.

На рис. 69 показана посадка втулки с натя­гом в корпусную деталь. Конструкция а с тру­дом поддается разборке. Разборку можно облегчить, увеличив высоту реборды т (вид б), введя кольцевой зазор h (вид в) или выборку q между ребордой и корпусом под демонтажный инструмент (вид г), просверлив резь­бовые отверстия s во втулке (вид д) или t в корпусе (вид е) под винты-съемники. Резь­бовых отверстий должно быть не меньше трех (под углом 120°) для того, чтобы обеспечить извлечение детали без перекосов.

Рис. 69. Съемные устройства

Сборочные базы

Положение деталей при сборке должно быть однозначно определено сборочными ба­зами. Недопустимы конструктивные неопреде­ленности, при которых сборщик должен вести сборку по своему усмотрению. Нежелательны конструкции, требующие регулировки, подгон­ки, установки по месту и т. д. В производстве ошибки сборки могут быть обнаружены конт­ролем. В эксплуатации же, особенно если ма­шина попадает в неумелые руки, гарантии правильной сборки нет.

Всякая неопределенность при сборке требует дополнительного труда и времени со стороны сборщиков и контролеров и снижает произво­дительность сборочных операций. Качество сборки в этом случае во многом зависит от квалификации персонала.

Пример неправильной конструкции пред­ставлен на рис. 70, а. Зубчатое колесо затяги­вается на валу с обеих сторон кольцевыми гайками 1. В конструкции отсутствует база, определяющая осевое положение зубчатого колеса и вала. При монтаже и переборках узла приходится регулировать положение зубчато­го колеса. При этом узел может быть собран неправильно.

В конструкции б сделана не совсем удачная попытка зафиксировать положение зубчатого колеса. Фиксирующий подшипник 2 затяги­вается на выступ вала; зубчатое колесо затяги­вается с упором на внутреннее кольцо под­шипника. Если сначала затягивают фиксирую­щий подшипник, а затем зубчатое колесо, то положение колеса является вполне опреде­ленным, но не исключено, что сначала затяну­то колесо через подшипник 3, а затем подшип­ник 2. При этом зубчатое колесо может быть сдвинуто с номинального положения.

В правильной конструкции в создана жест­кая база – буртик п, на которой затягиваются независимо один от другого подшипник и зуб­чатое колесо. Положение колеса и вала вполне зафиксировано и может колебаться только в пределах допусков на механическую обра­ботку.

На виде г консольное зубчатое колесо уста­новлено на подшипниках, затягиваемых в кор­пусе с обеих сторон кольцевыми гайками. База отсутствует; положение колеса в узле может меняться в пределах хода гаек.

В правильной конструкции д положение зуб­чатых колес зафиксировано базой (привертная шайба 4).