Раздел: Учебники

Механизмы поступательного и преобразовательного движения широко применяются в металлорежущих станках, кузнечно-прессовом оборудовании, текстильных машинах, двигателях внутреннего сгорания, различных приборах. К ним относятся винтовые, кривошип- но-шатунные, эксцентриковые, кулисные, храповые, реечные и другие механизмы. Чаще всего они преобразуют вращательное движение в поступательное.

Сборка механизмов поступательного движения. При поступательном движении поверхности, по которым скользят подвижные части, на- зывают направляющими. Направляющие поверхности в большинстве случаев размещаются на станинах, корпу- сах, рамах и других основных деталях машин. Например, стол строгального станка и суппорт токарного станка перемещаются по направляющим, расположенным на станине. В зависимости от назначения машины (станка) направляющие имеют различную форму и конструкцию; они могут быть охватывающими, охватываемыми, закрытыми и открытыми,

Направляющие служат для поступательного перемещения подвижных частей в горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях. В машинах обычно предусматривают не менее двух направляющих различной формы, комбинация которых надежно обеспечивает прямолинейное перемещение подвижных узлов станка. Выполняют их за одно целое со станиной, корпусом, рамой. Направляющие бывают и накладными, их изготавливают из стали или пластмассы (гетинакс, винипласт, капрон, текстолит). Стальные направляющие крепят болтами или винтами с потайными головками, а пластмассовые—клеем или пластмассовыми штифтами. Нормальная работа направляющих во многом зависит от их прямолинейности, состояния: сопрягаемых поверхностей, наличия смазочных устройств.

Точность изготовления направляющих в зависимости от назначения машины определяется: а) отклонением от прямолинейности и параллельности не более 0,01...0,05 мм на длине 1000 мм; б) отклонением от перпендикулярности не более 0,01...0,02 мм на длине 1000 мм; в) шероховатость поверхности направляющих должна соответствовать Ra —1,25...0,32. Для прецизионных станков отклонение от прямолинейности — не более 0,002 мм на длине 1000 мм, а шероховатость поверхности Rn^ 0,04...0,G2,

Плотность прилегания сопряженных деталей проверяют на краску. На площади 25X25 мм необходимо иметь не менее 25 пятен контакта для направляющих прецизионных станков, 16 — для направляющих станков повышенной точности, 10 — для направляющих с шириной поверхности скольжения до 250 мм, не менее 6 для направляющих с шириной поверхности скольжения свыше 250 мм. Направляющие, обработанные

шлифованием, тонким строганием или фрезерованием, прй проверке на краску должны иметь ее следы по всей поверхности без пробелов.

Плотность прилегания узлов и деталей, скользящих по направляющим базовой детали, определяют щупом толЩЙН°й ^,04 мм. Щуп не должен входить между подвижной частью и направляющей. Допускается лишь «закусывание» щупа на длине 25 мм с торцов направляющих.

На сборку детали обычно поступают окончательно обработанными. Основные задачи сборки: довести эти детали до требуемой точности, придать им правильную геометрическую форму и установить в машину в строго определенном положении.

Сборка сборочных , единиц с поступательно движущимися деталями в основном сводится к отделке, направляющих, пригонке сопрягаемых с ними деталей и регулированию зазоров.

Отделка поверхностей направляющих может быть осуществлена шабрением, тонким строганием, шлифованием и притиркой.

Шабрение обеспечивает наиболее высокую точность поверхности любой длины и конфигурации. Короткие направляющие шабрят обычными приемами, а длинные — при помощи плит и линеек по так называемым майкам. Качество шабрения проверяют контрольно-поверочным инструментом и специальными приспособлениями.

Направляющие, изготовленные за одно целое со станиной, не требуют сборочных работ. Накладные направляющие перед отделкой должны быть собраны и закреплены на станине. Установку этих направляющих осуществляют по уровню с помощью клиньев и специальных подставок-башмаков, а крепление — с помощью болтов, шпилек, штифтов и клея.

Пригонка направляющих и сопряженных с ними сборочных единиц и регулирование зазора между трущимися поверхностями производится с помощью регулирующих устройств-компенсаторов. Компенсаторы представляют собой прямоугольные или косоугольные (с уклоном 1:40...1:100) планки или клинья, которые перемещаются в продольном направлении и закрепляю- тся в определенном положении винтами. Регулирующие планки или клинья устанавливают, как правило, с нена- груженной стороны поджимаемой детали.

В результате отделки и пригонки все сборочные единицы,, сопрягающиеся с направляющими (ползуны, каретки, столы), свободно передвигаются. При этом возможность их опрокидывания или отрыва от направляющих должна, быть исключена. Сборочные единицы, сопрягающиеся с вертикальными направляющими (ползу: ны прессов, консоли фрезерных станков, шпиндельные бабки и т. д.), перемещают вниз под действием собственного веса. При этом должна сохраняться заданная плотность сопряжения.

Неотъемлемой частью сборки машин является проверка правильности расположения и формы направляющих, а также контроль сборочных единиц, совершающих поступательное движение. В первую очередь проверяют отклонения от прямолинейности в плоскости (плоскостность), прямолинейности в заданном направлении,

параллельности, перпендикулярности, горизонтально- сТЙ, Затем определяют правильность формы поверхно- сТЙ'с помощью угломеров, шаблонов, линеек или специальных фасонных плит. Проверку угломерами, шаблонами, линейками производят методом световой щели, а проверку плитами — на краску.

Контроль отклонения от прямолинейности в плоско сти, т. е. соответствия контролируемой плоскости эталонной, осуществляют с помощью поверочных плит или контрольных линеек и плоскопарал Ильных концевых мер

 Контроль отклонения от прямолинейности в задан- ном направлении, т. е. соотвётствре контролируемой попе рхн ости эталонной прямой линии* осуществляют с помощью уровня, на краску, посредством специального мостика с индикаторами, микроскопа, струны или сообщающихся сосудов. Используются также оптические методы контроля, которые обеспечивают высокую точность проверки.

Контроль отклонения от параллельности проводят с помощью различных универсальных инструментов (штангенрейсмусов, глубиномеров и т. д.), специальных приспособлений и оптических методов. Плиту с направляющим валиком перемещают вдоль базовой поверхности станины. По показанию индикатора определяют параллельность поверхностей А и 5.

Контроль отклонений от перпендикулярности поверхностей сборочных единиц корпусного типа производят с помощью угольников. Размеры и конструкции угольников зависят от размеров и характера расположения поверхностей. В тех случаях, когда стандартные угольники не подходят, используют специальные угольники с выносными (расположенными уступом) сторонами.

Для количественной оценки отклонений от плоскостности плоскостей применяют щупы или плоскопараллельные концевые меры, а также специальные контрольно-измерительные приспособления с индикаторами или измерительными головками.

Сборка винтовых механизмов. В винтовых механизмах ось винта I должна быть строго параллельна направляющим 2 и при вращении всегда совпадать с осью корпуса гайки 3.

Ходовые винты станков бывают цельными или составными ;с прямоугольной или трапецеидальной резьбой. В некоторых механизмах гайку рабочего винта делают разрезной, состоящей из двух половинок 4 и 5. Для уменьшения трения винтовые пары изготавливают из разнородных материалов: винты в зависимости от назначения — из конструкционных углеродистых сталей, из инструментальной стали УШ или У12, износостойких сталей 65Г, ХВГ, а гайки —из чугуна, оловянной бронзы ОФЮ—0,5 или цинково-свинцовой бронзы ОЦС6—6—3. У винтовых пар из таких материалов кпд достигает 0,80...0,95. Еще больший эффект имеют шариковые винтовые передачи, применяемые для механизмов рулевого управления автомобилей, в делительных механизмах и т. д.

Сборку винтового механизма начинают с промывки и просушки сборочных единиц, пригонки и проверки опорных поверхностей на краску и проверки плавности и легкости хода гайки по винту. Затем производят сбор- ку гайки, установку винта, регулировку и контроль собранного механизма. Точность^ сборки механизма определяется его назначением и конструкцией.

Гайка винта состоит из двух бронзовых втулок 6 и 7 с внутренней резьбой, смонтированных в корпусе гайки 3. При сборке шип 8 корпуса подгоняют к пазу ползуна 9. Он должен'входить в паз плотно, не качаясь. В корпус 3 запрессовывают и затем закрепляют винтами резьбовую втулку 6. Втулку 7 со вставленной в ее паз шпонкой 10 монтируют с другой стороны корпуса 3. Втулку 7 устанавливают так, чтобы ее можно было без качки смещать вдоль оси. Это достигается пригонкой шпонки 10 к пазу корпуса. На резьбовую часть втулки 7 навинчивают регулировочную гайку 11. Собранную гайку навинчивают на винт и устанавливают на место. При этом шип $ корпуса гайки вводят в паз ползуна 9 и корпус окончательно закрепляют винтами.

Для установки винта 1 на направляющие станины помещают приспособление /2, с помощью которого его размещают на требуемом расстоянии Н от направляющих. Правильно смонтированный винт вращается без осевого перемещения, а его торец, нагруженный осевой силой, при правом и левом вращении не смещается более чем на 0,01...0,03 мм.

Из-за наличия зазоров в сопряжении винт-гайка винтовые механизмы имеют «мертвый ход», т. е. при повороте винта на некоторый угол гайка и связанный с ней ползун не перемещаются. Поскольку в большинстве винтовых механизмов желательно иметь минимальный «мертвый ход», в гайках часто предусматривают устройства для его регулирования. Подтягивая гайку 11 и тем самым уменьшая величину зазора в сопряжении винта и втулок 6 и 7 «мертвый ход» можно регулировать.

После сборки винтового механизма проверяют положение осей подшипников винта относительно направляющих в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для этого применяют универсальное приспособление 12, которое устанавливают на направляющих. Приспособление состоит из мостика 13 с индикаторами 14 и 15. Индикаторы крепят так, чтобы их измерительные стержни касались наружной поверхности винта 1 по верхней и боковой образующим. Замеры производят у переднего и заднего подшипников, погрешность установки винта определяют как алгебраическую разность показаний индикаторов. Допустимая погрешность—0,1...0,2 мм.

Сборка кривошипно-шатунных механизмов. Эти механизмы предназначены для преобразования поступательного движения во вращательное и, наоборот,—вращательного в поступательное. Первый тип механизмов широко применяется в паровых машинах и двигателях внутреннего сгорания. Механизмы второго типа используются в компрессорах, поршневых насосах, кривошипно-шатунных прессах и т. д. Основными деталями кривошипно-шатунного механизма ( 4.36) являются коленчатый вал кривошип (или кривошипный диск), шатун 2, коренные 3 и шатунные 4 подшипники, поршень 5, поршневой палец 6, шкив и маховик 7. Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных деталей механизма, он преобразует поступательное движение во вращательное.

Маховик 7 служит для уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала и вывода поршней из мертвых точек. Обладая большой массой и инерцией, он облегчает пуск двигателя (механизма) и обеспечивает плавный переход от одной частоты вращений к другой.

Шатун механизма  обеспечивает шарнирное соединение коленчатого вала (кривошипа или кривошипного диска) с поршневой группой. Сборку шатуна начинают с запрессовки втулки 1 в его верхнюю головку 2 так, чтобы ее торцы были заподлицо с торцом головки шатуна. Поскольку диаметр отверстия втулки после запрессовки уменьшается, то после нее требуется чистовое растачивание, протягивание или развертывание отверстия.

Сборку вкладышей шатуна начинают с проверки параллельности плоскостей разъема вкладышей 3 и 4 на краску. Если плоскости вкладышей параллельны, то пятна краски располагают по всей плоскости разъема и качания вкладыша на плите не наблюдается. Если плоскости не параллельны, то их необходимо пришабрить. Допустимая величина выхода вкладышей из крышек шатуна обычно составляет 0,05...0,15 мм. После установки вкладышей в крышку 5 и головку 6 шатуна их соединяют болтами 7 и гайками 8, используя регулировочные прокладки 9 из меди или латуни толщиной до 0,05 мм. Отверстие шатуна после сборки контролируют на' оваль- т

оСть и конусообразность индикаторным нутромером. Затем проверяют параллельность осей втулки, запрессованной в верхнюю головку шатуна, и подшипников «ижней головки. Для этой цели применяют специальные приспособления ( 4.38, а). Шатун 1 нижней головкой 2 устанавливают на разжимную оправку 3, а в его верхнюю головку помещают палец 4. На палец ставят призму 5 с тремя штифтами 6, которые упираются в плоскость плиты 7. В случае непараллельности осей один из штифтов образует зазор с плоскостью плиты. Величина зазора, . которую замеряют щупом 8\ не должна превышать О,ОЗ...0,05 мм.

После сборки и контроля шатуна приступают к сборке поршневой группы. Поршневая группа состоит из цилиндра, поршня, поршневых колец, поршневого палъца и деталей уплотнения. В машинах-двигателях поршни передают кривошипно-шатунным механизмом осевое усилие, создаваемое в цилиндрах давлением пара или газа, В рабочих машинах поршни воспринимают осевые усилия от кривошипно-шатунных механизмов, осуществивляя сжатие и подачу воздуха, газов и жидкостей под давлением.

Надежность работы поршневой группы зависит от правильно выбранных зазоров между поршнем и цилиндром, между поршневыми кольцами и канавками в поршне. Величина зазора устанавливается в зависимости от назначения машины и условий ее изготовления.

При сборке поршневых групп крупных двигателей, изготавливаемых в условиях единичного производства, поршни подбирают по их фактическим размерам. В условиях крупносерийного производства применяют сортировку поршней и цилиндров на группы по размерам. Этот способ позволяет получить вполне определенную и постоянную величину зазора между поршнем и цилиндром. Поршни для быстроходных машин сортируют не только по размерам, но и по массе. Масса поршней в одном комплекте не должна различаться более чем на 5%.

Подобрав поршни по размерам и массе, на них устанавливают поршневые кольца. Кольца поступают на сборку окончательно обработанными, однако в ряде случаев перед их установкой рекомендуется проверить величину зазора между канавкой поршня и кольцом. В условиях единичного и мелкосерийного производства поршневые кольца подбираются по поршню. Перед сборкой их проверяют на упругость и прилегание к зеркалу цилиндра, контролируют зазоры в стыках. Величина зазора в стыке (замке) оказывает существенное влияние на работоспособность двигателя. Большой зазор может вызвать прорыв газов. Если зазор будет слишком мал, то при нагреве концы кольца упрутся друг в друга, повредив стенки цилиндра. Величина зазора в стыке поршневых колец двигателей внутреннего сгорания составляет 0,02—0,5 мм.

На поршень кольца надевают с помощью специальных приспособлений. При этом необходимо расположить йамки относительно друг друга на 90, 120, 180° и проверить вероятность заедания кольца в канавке поршня, а также зазоры между кольцом и канавкой в поршне.

При сборке поршня с шатуном сначала вводят шатун 1 в поршень 9 до совмещения отверстий под поршневой палец 10 с отверстием верхней головки 4 шатуна. Поршневой палец смазывают и легким нажимом вставляют в отверстие поршня. Затем устанавливают распорные кольцапредохраняющие поршневой палец от осевых перемещений в процессе работы двигателя. Если технология сборки предусматривает установку пальца с натягом, то предварительно поршень нагревают в горячем масле до температуры 333...343 ]{ (60...70 °С). Поршневые кольца на поршне находятся в свободном состоянии, их наружный диаметр больше его диаметра.

Поршень вставляют в цилиндр при помощи приспособления, представляющего собой цилиндр 12 с конусной внутренней поверхностью, меньший диаметр которой равен диаметру цилиндра. Приспособление устанавливают на торец цилиндра. Поршневые кольца 13 при опускании поршня 9 сжимаются и легко входят в цилиндр.

После сборки поршня с шатуном проверяют перпендикулярность оси кривошипной головки шатуна к ос и поршня. Шатун 1 устанавливают кривошипной головкой на разжимную оправу 3 так, чтобы поршень 9 коснулся боковой поверхности кронштейна 14. Если оси не перпендикулярны, то между цилиндрической поверхностью поршня и плоскостью кронштейна образуется зазор, который измеряют щупом 8. Величина допустимого зазора для шатунов с расстоянием между осями головок 300 мм составляет 0,03...0,05 мм.

При сборке поршневых групп возможны перекосы поршневых пальцев во втулках поршней, недостаточные или чрезмерные^ зазоры между пальцами и втулками, кольцами и канавками поршней и т. д. Устранить указанные дефекты можно заменой деталей, вызывающих перекос или неправильный зазор.