Основы механизации и автоматизации машиностроительного производства

Для эвольвентных зубчатых передач увеличение межцентрового расстояния А (рис. 109, а) в пределах установленных допусков не нарушает правильности зацепления. Однако это увеличение сопровождается ростом зазоров С (рис. 109, б) в зацеплении зубьев, в связи с чем в быстроходных передачах возникают удары и создаются дополнительные нагрузки на зубья. Эти погрешности зацепления обусловливают более интенсивный износ передачи. При уменьшении расстояния между осями зазор в зацеплении уменьшается, что может вызвать заедание и заклинивание зубьев.

Величину зазора С между зубьями передачи проверяют щупом (при открытых торцах зубчатых колес) или же прокатыванием между зубьями свинцовой проволоки. Сплющенную часть проволоки затем замеряют штангенциркулем или микрометром.

Качество зацепления зубчатых колес проверяют также по пятну контакта поверхностей зубьев, определяемому с помощью краски (рис. 110). При вращении меньшего колеса, покрытого тонким слоем лазури, на сопряженном колесе пятна краски должны покрывать среднюю часть боковой поверхности зубьев по высоте и длине (рис. 110, а). При неправильном контакте пятна краски смещаются (рис. 110, б, в, г).

Для обеспечения бесшумности работы зубчатых колес устанавливают нормы точности пятна контакта. ГОСТ 1643-81 устанавливает двенадцать степеней точности зубчатых колес и передач. Для каждой степени точности установлены нормы кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев. Например, для зубчатых передач общего назначения 5…9 степеней точности пятно контакта по высоте зубьев должно находиться в пределах 55…30%, а по длине - 80…40%.

При неудовлетворительном зацеплении подбирают другие зубчатые колеса.

При сборке конических зубчатых передач требуемый зазор между зубьями устанавливают путем регулирования зацепления, то есть путем перемещения колес в осевых направлениях. При этом перемещают либо оба колеса, либо одно из них. Регулирование осуществляют обычно набором латунных или стальных прокладок или же с помощью регулировочных гаек. Наибольшую суммарную толщину прокладок определяют путем расчета соответствующих размерных цепей.

Зазоры в передачах с коническими колесами проверяют так же, как и в передачах с цилиндрическими колесами. При этом для ненагруженной передачи пятно контакта на втором колесе должно быть смещено ближе к тонкому концу зуба. В процессе работы под нагрузкой тонкая сторона зуба скорее прирабатывается и за счет некоторой деформации пятно контакта перемещается к середине зуба.

Величины допустимых зазоров для конических колес принимают такими же, как и для цилиндрических.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите способы сборки резьбовых соединений.

2. Назовите основной инструмент для сборки резьбовых соединений.

3. Назовите основные методы предохранения гаек от самоотвинчивания. Как производится контроль качества сборки резьбовых соединений?

4. Поясните особенности сборки шпоночных и шлицевых соединений.

5. Назовите основные виды неразъемных соединений и предъявляемые к ним требования.

6. Поясните особенности сборки соединений с гарантированным натягом.

7. Поясните особенности сборки с помощью пайки.

8. Поясните соединение деталей при помощи заклепок.

9. Поясните сущность и технологию сборки деталей при помощи клеевых соединений.

10. Поясните особенности сборки узлов с подшипниками качения и скольжения.

11. Поясните особенности сборки цилиндрических и конических зубчатых передач.

3.8 Балансировка деталей машин

Балансировка деталей и сборочных единиц. При изготовлении вращающихся деталей (например, валов, маховиков, зубчатых колес, шкивов, дисков турбин и др.) вследствие неоднородности материала, неточности обработки или монтажа возможно несовпадение центра масс деталей или сборочных единиц с их осью вращения или же смещение этой оси относительно геометрической оси вращающейся детали.

В первом случае, когда центр масс детали не лежит на ее оси вращения, имеет место статическая неуравновешенность, а во втором случае, когда ось вращения не совпадает с одной из главных центральных осей инерции, имеет место динамическая неуравновешенность.

Из курса теоретической механики известно, что в результате движения деталей с ускорениями на них действуют силы инерции (второй закон Ньютона), вызывающие появление дополнительных динамических нагрузок на элементы соединений и на подшипниковые опоры. Эти нагрузки являются источником дополнительных напряжений, обусловливающих повышенный износ отдельных деталей и сборочных единиц, их колебания и вибрации. Если амплитуда этих колебаний достаточно велика, что имеет место в области, близкой к резонансу, то возникающие при этом напряжения могут вызвать разрушение некоторых наиболее нагруженных деталей и фундамента, на котором установлена машина.

Неуравновешенные в механизме силы инерции, возникающие вследствие несовпадения центра масс вращающейся детали с ее осью вращения, через фундамент передаются грунту или промышленному зданию и воздействуют на работающее рядом технологическое оборудование. Вследствие этого может нарушиться технологический процесс и точность его работы. Поэтому все вращающиеся детали, особенно быстроходных машин, в процессе сборки необходимо подвергать уравновешиванию.

Устранение неуравновешенности, возникающей в результате неточностей изготовления, неоднородности материала и нарушения симметричности при сборке деталей на валу, называется балансировкой вращающихся масс. Балансировка является одной из ответственных технологических операций сборки.

В случае статической неуравновешенности (рис. 111, а) при вращении детали с угловой скоростью щ возникает центробежная сила инерции

P_u = ma = mщ²r,

где m - масса детали,

a - нормальное ускорение,

r - смещение центра масс С детали с оси вращения,

щ - угловая скорость.

Сила инерции P_u направлена по радиусу от оси вращения. При вращении детали она непрерывно изменяет свое направление и тем самым вызывает колебания и вибрации как самой детали, так и всей машины. Произведение mr является мерой статической неуравновешенности вращающейся детали и называется статическим дисбалансом.

Для статического уравновешивания достаточно поместить в плоскости, перпендикулярной оси вращения детали, противовес массой m_п на расстоянии r_п, который вызовет уравновешивающую силу инерции P_п, равную по величине P_u и противоположно ей направленную, т.е. условием уравновешивания в данном случае будет mr = m_пr_п.

Статическая балансировка, в результате которой смещенный при обработке детали центр масс возвращается на ось вращения, может быть произведена при помощи достаточно простых устройств.

Если деталь, подлежащую балансировке, положить цапфами на две параллельные горизонтальные стальные призмы (рис. 111, б) и предоставить самой себе, то она будет перекатываться по этим призмам до тех пор, пока центр масс не займет наиболее низкое положение, т.е. будет расположен внизу на вертикали, проходящей через ее ось вращения. Длина призм берется такой, чтобы деталь свободно могла делать не менее двух свободных оборотов. Прикрепляя в верхней части детали пробный груз (противовес), можно добиться ее безразличного углового положения на призмах. Противовес затем крепят на определенном при балансировке радиусе. Часто вместо установки противовесов с противоположной стороны удаляют часть металла детали (например, высверливают отверстия). В качестве противовесов иногда используют свинец, который заливают в специально высверленные отверстия. Устранение неуравновешенности путем высверливания отверстий используется, например, при балансировке коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Наиболее часто для статической балансировки применяют приспособление (рис. 111, в), в котором вместо стальных призм применены две пары закаленных стальных роликов, свободно вращающихся в шарикоподшипниках. Процесс балансировки деталей на роликовых приспособлениях осуществляется так же, как и на призмах.

В массовом производстве, например в автотракторной промышленности, для статической балансировки маховиков и шкивов применяют специальные станки, позволяющие определить массу металла и место на детали, откуда этот металл необходимо удалить. На станке имеется сверлильное устройство, позволяющее удалять «лишний» металл в процессе балансировки.

В случае динамической неуравновешенности возникает момент от сил инерции M_u = P_uh (рис. 112, а), при этом центр масс детали С может находиться на оси вращения. Неуравновешенный момент от сил инерции M_u вызывает в опорах дополнительные реакции R₁ и R₂. С уменьшением расстояния h величина этого момента уменьшается. Поэтому для сравнительно тонких быстровращающихся деталей, длина которых не превышает 2…3 диаметров (маховики, диски, зубчатые колеса и т.п.), применяют лишь статическую балансировку.

Динамическая неуравновешенность не может быть установлена при нахождении детали в состоянии покоя. Динамическую балансировку осуществляют на специальных балансировочных станках, в которых используются колебания неуравновешенных деталей при быстром их вращении. Схема балансировочного станка с упругими опорами показана на рис. 112, б.

Балансируемая деталь устанавливается на упругие опоры 2 и 12, связанные с индукционными катушками 6 и 11, расположенными в магнитном поле постоянных магнитов 7 и 10. В обмотках катушек при их движении возникают электрические токи, величина которых пропорциональна амплитудам колебаний опор. Токи из катушек через трансформатор 9 подаются на прибор 8, градуированный в единицах дисбаланса. Вместе с балансируемой деталью через зубчатые колеса 3 и 4 вращается ротор генератора 5, статор которого имеет возможность поворачиваться с фиксацией угла поворота по лимбу. Поворотом статора генератора 5 можно добиться нулевого показания прибора, т.е. отсутствия дисбаланса. При помощи шкалы колеса 3 определяют положение дисбаланса детали. Современные балансировочные станки высокопроизводительны и позволяют балансировать до 60 деталей в час. После балансировки какие-либо виды обработки детали не допускаются.

Многие современные машины работают при очень высоких частотах вращения. Например, частота вращения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания находятся в пределах 2000…5000 мин^-1, роторы асинхронных электродвигателей имеют частоту до 3000 мин^-1, а частота вращения валов некоторых центрифуг достигает до 20 000…30 000 мин^-1. У таких машин даже незначительные смещения центра масс с оси вращения могут вызвать многократные увеличения нагрузок на подшипники. Рассмотрим пример. Пусть неуравновешенный диск массой 1 кг вращается с частотой вращения n = 3000 мин^-1, смещение центра масс с оси вращения составляет 1 мм, т.е. r = 0,001 м. В этом случае угловая скорость щ = рn/30 = = р х 3000/30 = 314 сек ^-1, а сила инерции Р_u = mщ²r = 1 х 314² х 0,001 = 98Н, т.е. превышает силу тяжести диска (9,8Н) в 10 раз.

Поэтому балансировку вращающихся деталей, особенно быстроходных машин, следует считать одной из основных технологических операций сборки, поскольку даже незначительная неуравновешенность таких деталей недопустима.

3.9 Досборочная обработка деталей

В зависимости от типа производства и конструктивных особенностей изделия перед сборочными операциями детали подвергают различным подготовительным и слесарно-пригоночным операциям.

Основными подготовительными операциями, предшествующими сборке, являются очистка деталей и сборочных единиц от следов охлаждающей жидкости, антикоррозионной смазки, стружки и других посторонних частиц. Очистка производится в промывочных баках или в ваннах с комплектом кистей или щеток. Иногда используются механизированные баки с конвейерными устройствами для загрузки и выгрузки деталей. В качестве моющего средства обычно используют водный раствор кальцинированной соды (20 г/л) с добавками мыла (3…10 г/л). После промывки детали просушивают или обдувают сжатым воздухом.

В серийном и массовом производствах применяют специальные моющие машины. В таких машинах детали или сборочные единицы перемещаются с помощью цепного конвейера. Моющие машины бывают одно-, двух- и трехкамерные. В однокамерных машинах детали только промываются. При этом моющие растворы подаются насосом под значительным давлением и интенсивно обмывают детали со всех сторон. Раствор стекает в отстойник и, пройдя через фильтр, снова насосом подается в моющую камеру машины. Температура моющего раствора 60…70^оС, поэтому детали, выйдя из машины, достаточно быстро просушиваются. В двухкамерных машинах в первой камере производится мойка, а во второй - ополаскивание деталей для удаления остатков моющего раствора. Трехкамерные моющие машины снабжаются сушильными камерами.

Мелкие детали, а также детали сложной конфигурации очищают с использованием ультразвука. С этой целью их помещают в резервуар с моющей жидкостью, в которой возбуждают ультразвуковые колебания с частотой около 20 кГц. В качестве моющей жидкости применяют обычно органические растворители (трихлорэтилен или керосин). Для обезжиривания стальных деталей используются водные растворы тринатрийфосфата (30 г/л) с добавками каких-либо поверхностно-активных веществ (мыло, асидол) в количестве около 3 г/л. Температура раствора при очистке: от масла 50^оС, от полировальной пасты 70…80^оС. Продолжительность очистки от 3 до 50 с. Ультразвуком очищают не только открытые участки, но и труднодоступные места (впадины, глубокие отверстия). Источником ультразвуковых колебаний служат специальные установки, работающие на использовании принципа магнитострикционного эффекта. Интенсивность ультразвукового излучения 2…5 Вт/см².

Внутренние поверхности корпусных деталей перед сборкой очищают от остатков формовочных материалов ручными или приводными стальными щетками или пескоструйной обработкой с последующей обдувкой сжатым воздухом из специальных наконечников. Обдувка сжатым воздухом эффективна для удаления посторонних частиц из труднодоступных мест (глухие отверстия, полости водяных рубашек) и обеспечивает быстрое просушивание деталей после мойки.

Перед сборкой некоторые детали комплектуют по размерным группам и по массе (например, поршни двигателей внутреннего сгорания).

В индивидуальном и мелкосерийном производстве иногда возникает необходимость выполнения различных слесарно-пригоночных работ. Эти работы могут быть предусмотрены технологическим процессом сборки или же возникнуть в процессе сборки из-за «несобирамости» машины. Слесарно-пригоночными работами обеспечивают требуемое качество сопряжений при сборке, если использование других методов нецелесообразно. Этими работами устраняют иногда погрешности механической обработки или же заменяют часть станочных операций, выполнение которых по тем или иным причинам затруднительно.

Основными слесарно-пригоночными операциями являются шабрение, опиливание и зачистка, притирка и полирование.

Шабрение применяют для точного сопряжения и плотного прилегания деталей, а также для обеспечения герметичности соединения. Достаточно часто шабрением добиваются более полного прилегания поверхностей в подшипниках скольжения (для увеличения площади фактического контакта поверхностей). Иногда применяется декоративное шабрение для улучшения внешнего вида изделия. Этот процесс достаточно малопроизводителен и трудоемок, поэтому по возможности его заменяют шлифованием и тонким растачиванием. В качестве инструмента применяются ручные шаберы или специальные головки с приводом от гибкого вала.

Опиливание и зачистку производят в основном для пригонки сопрягаемых поверхностей деталей, снятия заусенцев и неровностей, устранения неточности форм, размеров и относительного расположения поверхностей соединяемых деталей. Точность опиливания 0,01…0,05 мм, снимаемый припуск 0,1…0,5 мм. Для больших открытых поверхностей в качестве средств механизации используют переносные машины с абразивным кругом, для небольших деталей наиболее часто применяются установки с гибким валом, работающие напильником или абразивным кругом.

Притирку применяют для получения плотного или герметичного соединения сопрягаемых деталей. Притирку производят вручную или на специальных притирочных станках. Притирают, например, клапаны двигателей внутреннего сгорания, плунжерные пары топливной аппаратуры и др. Между притираемыми поверхностями помещают какую-либо абразивную пасту или абразивный порошок в масле. Припуск на притирку составляет 0,01…0,02 мм.

Полирование при слесарно-пригоночных работах устраняет царапины и следы от предшествующей обработки, уменьшает шероховатость поверхности. Для полирования используются специальные станки, работающие мягкими полировальными кругами (обычно войлочными) с применением различных полировальных паст. Иногда используют деревянные или металлические жимки, в которые закладывают сукно, кожу или замшу, предварительно смазанные тонкими полирующими порошками.

В некоторых случаях после сборки и выверки положения сопряженных деталей возникает необходимость сверления отверстий по месту в нескольких деталях, например, отверстий под контрольные штифты. Иногда отверстия сверлят в труднодоступных местах, а также для устранения выявленных дефектов путем установки пробок или заглушек. Для получения более точных отверстий полученные после сверления отверстия развертывают по месту. Иногда производят развертывание отверстий во втулках после их запрессовки, а также развертывание в линию для обеспечения соосности у нескольких собранных деталей.

При необходимости производят нарезание внутренней резьбы в отверстиях, просверленных при сборке по месту, а также в отверстиях для установки пробок при закрытии мест дефектов.

Вопросы для самопроверки

1. Пояснить причины неуравновешенности деталей машин.

2. Пояснить влияние неуравновешенности на работу машины.

3. Пояснить сущность статической и динамической неуравновешенности?

4. Пояснить процесс статической и динамической балансировки деталей типа тела вращения.

3.10 Составление схемы сборки

Качество сборочных работ, в значительной степени определяющих надежность и долговечность изделия, во многом зависит от схемы его сборки. Для более производительного и экономичного процесса изготовления изделия важно разработать наиболее простую и рациональную технологическую схему его общей и узловой сборки. Такая схема отражает структуру и последовательность комплектования изделия и его составных элементов.

Технологический процесс сборки обычно разрабатывают поэтапно.

Вначале с учетом сложности машины и заданной программы выпуска устанавливают целесообразную организационную форму сборки и определяют ее такт и ритм.

Далее производят размерный анализ конструкций собираемых изделий, выполняют расчеты размерных цепей и устанавливают наиболее рациональные методы достижения заданной точности сборки (полная, неполная или групповая взаимозаменяемость, регулировка и пригонка).

Определяют целесообразную в данных условиях степень дифференциации или концентрации сборочных операций и распределение видов работ для каждого рабочего места.

Устанавливают последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия и составляют технологические схемы узловой и общей сборки.

Выбирают наиболее производительные и технически обоснованные способы сборки, способы контроля и испытаний.

Разрабатывают (или выбирают) необходимое технологическое оборудование и оснастку: приспособления, режущий, монтажный и контрольно-измерительный инструмент.

Производят техническое нормирование сборочных работ и определяют ориентировочную трудоемкость сборки машины.

В завершение всех работ разрабатывают технологическую планировку сборочного производства и оформляют технологическую документацию на сборку.

При расчленении изделия на составные элементы необходимо учитывать следующее. Конструкция сборочной единицы должна обеспечивать возможность компоновки из стандартных и унифицированных частей. Сборочную единицу не следует расчленять в процессе сборки, транспортирования и монтажа. Сборочная единица должна состоять из небольшого числа деталей и сопряжений, что упрощает организацию сборочных работ. Компановка сборочной единицы должна обеспечивать общую сборку без промежуточной разборки и повторных сборок составных частей. Компановка сборочной единицы должна обеспечивать удобный доступ к местам, требующим контроля, регулировки и проведения других работ в период эксплуатации и технического обслуживания. Изделие на составные части следует расчленять так, чтобы его конструкция позволяла осуществлять сборку с наибольшим числом сборочных единиц.

Передача на общую сборку отдельных деталей нежелательна, за исключением базовых деталей и крепежа. Поэтому на общую сборку должны подаваться в возможно большем количестве предварительно скомплектованные сборочные единицы и в возможно меньшем количестве отдельные детали. Общая сборка должна быть максимально освобождена от выполнения мелких сборочных операций и различных вспомогательных работ.

Следует заметить, что общих правил расчленения различных машин на отдельные составные части не существует, так как это расчленение зависит от конструкции машины. Поэтому такое расчленение всегда условно и применимо только для данного конкретного типа машины.

Таким образом, последовательность сборки в основном определяется конструкцией изделия, компановкой деталей и методами достижения требуемой точности. При этом в процессе сборки предшествующие операции не должны затруднять выполнение последующих. После операций, содержащих регулировочные или пригоночные работы, необходимо предусмотреть контрольные операции. В каждой размерной цепи сборку необходимо завершать установкой тех элементов соединения, которые образуют ее замыкающее звено. Если изделие имеет несколько размерных цепей, то сборку начинают с наиболее сложной и ответственной цепи. Для поточной сборки разбивка процесса на операции должна осуществляться с учетом такта сборки.

Для наглядного представления, удобства планирования и выполнения последовательности сборки обычно составляют технологические схемы общей и узловой сборки. При наличии образца изделия составление технологических схем сборки существенно упрощается. В этом случае последовательность сборки может быть установлена в процессе его пробной разборки и последующей сборки.

Рассмотрим составление технологической схемы процесса сборки на примере сборочной единицы-вала с червячным колесом (рис. 113).

На технологических схемах каждая деталь или сборочная единица обозначается прямоугольником, разделенным на три части. В верхней части прямоугольника указывают наименование детали или сборочной единицы, в левой нижней части - номер, присвоенный детали или сборочной единице на сборочных чертежах изделия. В правой нижней части прямоугольника указывают число собираемых элементов. Сборочные единицы обозначаются буквами «Сб» (сборка). Каждой сборочной единице присваивается номер ее базовой детали. При этом базовыми считаются детали или сборочные единицы, с которых начинается сборка. Например, «Сб4» означает сборочную единицу с базовой деталью 4 (ступица колеса).

Технологическую схему сборки строят в следующей последовательности.

На схеме процесс сборки изображается горизонтальной линией, которая проводится от базовой детали или базовой сборочной единицы к собираемому изделию в сборе. Выше этой линии в порядке последовательности сборки прямоугольниками обозначают все детали, входящие непосредственно в изделие, а ниже - сборочные единицы.

Схемы сборки сборочных единиц могут строиться как отдельно, так и непосредственно на общей схеме, развивая ее в нижней части схемы (под линией).

Технологические схемы сборки сопровождаются надписями-сносками, поясняющими характер сборочных соединений и выполняемый при сборке вид контроля (например, «запрессовать», «сварить», «расклепать», «проверить на биение» и т.п.).

Следует заметить, что технологические схемы сборки одного и того же изделия можно разрабатывать в нескольких вариантах, отличающихся как по структуре, так и по последовательности выполнения сборочных операций. Число вариантов тем больше, чем сложнее собираемое изделие.

Содержание и объем сборочной операции устанавливают так, чтобы на каждом рабочем месте выполнялась однородная по своему характеру и технологически законченная работа. Это способствует более высокой специализации сборщиков, повышению производительности их труда и лучшему использованию технологического оборудования и оснастки.

В поточном производстве содержание операции должно быть таким, чтобы ее длительность была примерно равна или кратна такту сборки. При этом на данном этапе длительность операции определяется укрупнено по нормативам с последующей корректировкой и уточнением.

Наиболее оптимальный вариант технологической схемы сборки выбирают с учетом трудоемкости и себестоимости сборки, требуемого количества слесарей-сборщиков, производительности процесса при заданном масштабе выпуска изделий, с учетом коэффициента загрузки рабочего места и с учетом других экономических показателей.

Составление технологических схем сборки целесообразно при разработке сборочных процессов для любого типа производства, поскольку такие схемы значительно упрощают процессы сборки и облегчают оценку конструкции изделия на технологичность.

Параллельно с разработкой технологического процесса сборки проектируют необходимое технологическое оборудование и оснастку: сборочные и испытательные стенды, приспособления, специальный рабочий и контрольно-измерительный инструмент, подъемно-транспортное оборудование и др.

Технологическая документация сборочных процессов включает сборочные чертежи и технологические схемы узловой и общей сборки. В сборочной маршрутной карте приводится перечень сборочных операций с указанием данных об оборудовании и оснастке, норм времени, разряда работы и расчетных норм времени по технологическим переходам.

Вопросы для самопроверки

1. В какой последовательности разрабатывают технологический процесс сборки?

2. Поясните общие правила компоновки сборочной единицы.

3. Поясните составление технологических схем общей и узловой сборки.

3.11 Контроль качества сборки

Контроль сборки изделий определяется главным образом полнотой конструкторско-технологической документации, состоянием оборудования, приспособлений, инструментов, степенью готовности деталей, сборочных единиц и комплектующих изделий, а также исполнением и уровнем контроля качества сборки отдельных узлов и машины в целом.

Технический контроль сборочных процессов производится с целью обеспечить надлежащее качество соединений деталей и узлов в собираемом изделии и проверить соответствие относительного положения и перемещения их исполнительных поверхностей установленным нормам. Эффективность всякого контроля тем выше, чем ближе результаты измерений контролируемых параметров к их действительным значениям.

Перед сборкой все элементы изделия необходимо тщательно очистить от грязи, металлической стружки, пыли, а также обеспечить чистоту и правильную организацию рабочих мест. Особое внимание при подготовке к сборке необходимо обратить на точность сопрягаемых размеров и состояние поверхностей соединяемых деталей. Даже незначительные царапины, задиры, заусенцы, остатки абразивной пыли и металлических опилок на сопрягаемых поверхностях могут привести к резкому ухудшению работы изделия.

Наиболее важным качественным показателем выполнения сборочных операций является состояние зазоров и натягов в соединениях собранных деталей и сборочных единиц изделия. При этом процесс сборки необходимо обеспечить с незначительным объемом пригоночных работ или без них.

Главным требованием при сборке соединений механизмов и машин является обеспечение во всех подвижных соединениях заданного зазора по всей площади сопрягаемых поверхностей, а в неподвижных соединениях - необходимого натяга, обеспечивающего равномерное распределение напряжений в охватывающей и охватываемой деталях.

Требуемый зазор обеспечивается точностью изготовления деталей и обычно контролируется при сборке с помощью щупов или свинцовой проволоки. Свинцовую проволоку диаметром 0,2…0,3 мм укладывают между соединяемыми деталями, а после разборки собранных деталей по толщине смятой проволоки судят о величине зазора в любом месте соединения.

Степень натяга запрессованных деталей определяется разностью диаметров обработанных с заданной степенью точности вала и отверстия. Запрессовку можно проверить испытанием ее на герметичность под общим давлением. Качество запрессовки деталей можно определить также ультразвуковым методом.

Контроль качества сборки всех наиболее сложных и ответственных соединений считается обязательным. Менее ответственные соединения подвергаются выборочному контролю. В процессе контроля отдельных соединений и узлов широко используются различные приспособления, которые упрощают выполнение контрольных операций, повышают точность проверки и уменьшают время, необходимое на контроль.

Качество сборки изделия характеризуется главным образом качеством сборки его составных частей: неподвижных разъемных и неразъемных соединений, типовых сборочных единиц машин и механизмов.

Контроль качества неподвижных разъемных соединений предусматривает обеспечение надежного закрепления деталей резьбовых соединений, шпонок, шлицев и штифтов. Затяжку резьбовых соединений проверяют предельными и динамометрическими ключами. В шпоночных соединениях щупом проверяют зазор между шпонкой и ступицей в радиальном направлении. В шлицевых соединениях контролируют соосность соединяемых деталей и зазор между зубьями. В штифтовых соединениях проверяют соосность отверстий под штифт в соединяемых деталях и их диаметр.

Сборку неподвижных неразъемных соединений производят прессованием, сваркой, пайкой, клепкой и склеиванием. Качество клепаных соединений проверяют осмотром или простукиванием заклепок. Плотные соединения подвергают гидравлическим испытаниям. Наиболее ответственные клепаные соединения проверяют рентгеновскими лучами.

Контроль качества сборки типовых сборочных единиц машин и механизмов определяется конструктивными особенностями соединений и технологией их сборки. Для правильного выбора методов и средств контроля качества сборки типовых сборочных единиц необходимы знания преимуществ и недостатков различных видов соединений.

При сборке сборочных единиц типа цилиндр-поршень щупом проверяют зазоры между поршнем и гильзой. При нормальном зазоре усилие, требуемое для введения щупа, устанавливают опытным путем. На световом приборе иногда проверяют плотность прилегания колец к стенкам цилиндра.

После проверки правильности соединений деталей собранные узлы, механизмы и машины подлежат регулированию и испытанию. Регулированием устанавливают надлежащее взаимодействие частей и согласованность работы отдельных механизмов. Целью испытания машины является проверка правильности работы и взаимодействия всех механизмов машины, проверка ее мощности, производительности и точности. Таким образом, испытания машины являются проверкой качества машины, полученного в результате всего производственного процесса ее изготовления.

Следует отметить, что испытание непосредственно не относится к сборочному процессу, однако в процессе испытаний можно установить основные эксплуатационные характеристики собранной и отрегулированной машины.

В зависимости от вида и назначения машины, а также масштабов выпуска испытания проводят на холостом ходу и под нагрузкой. Испытания на холостом ходу проводят с целью приработки трущихся поверхностей деталей и проверки правильности взаимодействия движущихся частей машины.

Для испытаний сборочные единицы устанавливают в соответствующие приспособления, а механизмы (агрегаты) и машины - на испытательные стенды. В ходе испытаний наблюдают за состоянием узлов трения (подшипников качения и скольжения, направляющих, зубчатых зацеплений и т.п.), за согласованностью действий частей и механизмов. При этом выявляют эксплуатационные характеристики машины и проверяют разогрев подшипников и зубчатых передач, шум, вибрацию и др. Испытания под нагрузкой проводят на различных режимах. В ходе испытаний под нагрузкой выявляют качество работы машины в производственных условиях, поэтому для машины создают условия, близкие к условиям эксплуатации.

Результаты испытаний заносят в журнал. При обнаружении каких-либо неисправностей или дефектов их исправляют и изделие подвергают повторным испытаниям.

На основании результатов испытаний делают заключение о качестве изготовленной машины, пригодности новых материалов, использованных при ее создании, надежности и безотказности работы отдельных деталей и узлов.

Достаточно часто предприятие организует наблюдение за работой изготовленных машин в процессе эксплуатации. При этом производится анализ конструктивных и технологических недоработок, выявленных на основании учета брака и рекламаций, поступающих от потребителей. Систематический анализ этих сведений позволяет принимать технически обоснованные решения по совершенствованию конструкции машины, технологии ее сборки и контроля.

Вопросы для самопроверки

1. Поясните назначение контроля качества сборки.

2. Поясните контроль качества сборки подвижных и неподвижных соединений.

3. Поясните назначение и сущность регулирования и испытания собранных механизмов и машин.

4. ОРГАНИЗАЦИЯ РЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

4.1 Роль ремонта в системе эксплуатации машин

Ремонтное производство представляет собой комплекс производственных и технологических процессов, имеющих целью восстановление работоспособности или ресурса изделия.

Любое сложное в техническом отношении изделие в процессе работы постепенно утрачивает свои первоначальные технико-экономические показатели и при достижении определённого предельного состояния снижает эффективность эксплуатации. Кроме того, изделие после этого может не соответствовать требованиям безопасности и охраны окружающей среды. В связи с этим в процессе эксплуатации возникает необходимость проведения комплекса ремонтных воздействий, способных восстановить работоспособность машины и продлить срок её эксплуатации.

Одним из факторов, обуславливающих необходимость проведения ремонтных работ в процессе эксплуатации, является неравномерность изнашивания отдельных деталей, узлов и сборочных единиц. Кроме того, в результате длительной эксплуатации машины в её деталях могут происходить изменения физико-механических свойств материалов - потеря твёрдости, упругости, появление различных механических повреждений, что также вызывает необходимость периодического проведения различных ремонтных работ. Периодический контроль технического состояния и своевременное проведение различных ремонтных воздействий, в том числе и профилактических, позволяет не только предотвратить отказы отдельных элементов машины, но и повысить её надёжность и долговечность. Достаточно часто профилактические ремонтные воздействия в строгом соответствии с действительной потребностью машины позволяют исключить ненужные ремонтные операции и за счёт этого снизить затраты на ремонт.

Кроме рассмотренных видов ремонта на стадии эксплуатации изделия могут выполнять ремонт по техническому состоянию, гарантийный и профилактический ремонт.

Ремонт по техническому состоянию проводят по результатам оценки технического состояния машины по ряду оценочных показателей. В зависимости от числа таких показателей устанавливают объём ремонтных воздействий. Этот вид ремонта выполняют на специализированных ремонтных заводах и на других крупных ремонтных предприятиях.

Гарантийный ремонт проводят в целях устранения отказов, возникающих в интервале гарантийной наработки и по вине предприятия-изготовителя. Этот ремонт выполняют силами данных предприятий.

В процессе профилактического ремонта проводят замену элементов, не обеспечивающих заданный межремонтный ресурс изделия. Как правило, этот ремонт выполняют силами ремонтных служб организаций, эксплуатирующих изделие. Подменные элементы поставляет предприятие-изготовитель.

Методы ремонта определяют организационные формы преимущественно сборочных процессов при восстановлении машины. Эти методы подразделяют по нескольким признакам.

По признаку сохранения принадлежности ремонтируемых элементов изделию ремонт может осуществляться обезличенным и необезличенным методами. В первом случае после ремонта принадлежность восстановленных составных частей машины конкретному её экземпляру не сохраняется, а при необезличенном ремонте - сохраняется.

При необезличенном методе ремонта неисправные узлы и детали снимают с машины, восстанавливают и устанавливают на ту же машину. Применяют этот метод ремонта только для машин, имеющих исключительно важное значение или выпускающихся единичными экземплярами. В этом случае формировать ремонтный фонд нецелесообразно. В большинстве случаев применяется обезличенный метод ремонта, при котором неисправные узлы заменяют новыми или заранее отремонтированными (из ремонтного фонда).

В зависимости от объёма ремонтных работ ремонт может быть организован поточным методом, методом специализированных или универсальных постов.

Поточный метод характеризуется расположением средств технического оснащения в последовательности выполнения операций технологического процесса и специализацией рабочих мест. Этот метод обеспечивает более высокую производительность труда, создаёт условия для обеспечения более высоких показателей качества ремонта и использования технологического оборудования. Поточный метод предполагает разбивку или деление процесса ремонта на простейшие операции и выполнение этих операций на отдельных постах, при этом рабочие на своих рабочих местах могут сравнительно быстро усвоить необходимые знания и умения по выполнению конкретного вида работ. Иногда этот метод ремонта называют индустриальным.

Метод специализированных постов характеризуется тем, что ремонтные работы по восстановлению отдельных деталей и сборочных единиц осуществляют исполнители, специализированные по конкретным видам работ и по определённым видам изделий. Применяют этот метод на ремонтных предприятиях, осуществляющих средний ремонт машин на готовых узлах и агрегатах.

Метод универсальных постов, называемый иногда тупиковым, характеризуется тем, что все работы по ремонту изделия выполняют на одном рабочем месте одним рабочим или бригадой рабочих. По своей сущности этот метод предполагает более низкую производительность труда, невысокий коэффициент использования оборудования и потребность в более высокой квалификации работающих.

Кроме того, ремонт может быть регламентированным, выполняемым с периодичностью и в объёме, установленном эксплуатационной документацией без учёта технического состояния машины в момент начала ремонта.

Ремонт, проводимый предприятием-изготовителем, называют фирменным.

4.2 Виды и методы ремонта

Объём ремонтных воздействий зависит от степени изнашивания машины в целом или её отдельных агрегатов. В зависимости от сложности и трудоёмкости ремонтных работ различают несколько видов ремонта.

Текущий ремонт - это совокупность технологических воздействий на изделие в целях восстановления одного или некоторой группы его эксплуатационных свойств до нормативного уровня. Текущий ремонт машины восстанавливает или обеспечивает её работоспособность после замены или восстановления изношенных деталей, узлов или агрегатов. При замене элементов машины выполняют регулировочные, слесарно-механические, сварочные и другие ремонтные работы. Допускается также частичная разборка, дефектация деталей и узлов, замена или ремонт неисправных элементов машины.

Плановый текущий ремонт - это совокупность технологических воздействий на изделие, проводимых в зависимости от установленной регламентом предприятия-изготовителя плановой наработки в целях восстановления одного или некоторой группы его эксплуатационных норм нормативного уровня.

Явочный текущий ремонт представляет собой совокупность технологических воздействий на изделие, проводимых в целях устранения или предупреждения случайного отказа.

Средний ремонт предусматривает оценку технического состояния всех агрегатов и механизмов, а также выполнение сопутствующих ремонтных работ по восстановлению их первоначальной работоспособности. Этот вид ремонта проводят обычно после выработки до 60 % ресурса машины.

Капитальный ремонт - это совокупность технологических воздействий на изделие, проводимых в целях восстановления всех его эксплуатационных свойств, включая ресурс до нормативного уровня. При этом виде ремонта машину полностью разбирают, заменяют новыми и ремонтируют все её агрегаты, механизмы и узлы, восстанавливают или заменяют изношенные или повреждённые детали с использованием различных способов устранения дефектов.

Испытания восстановленных узлов проводят по тем же программам и методикам, которые применяют при оценке качества новых изделий.

Разработка технологической документации на ремонтные работы производится с учётом требований технических условий. Именно технические условия определяют объём трудовых затрат, расходы на запасные части и материалы, необходимые для ремонта, а также регламентируют качество восстановленных деталей и узлов. Объём и комплектность технологической документации зависят от сложности и трудоёмкости ремонтных работ и регламентируется ЕСТД 3.1102 - 81 (раздел 9). При этом типовую документацию оформляют в основном на капитальный ремонт, предусматривающий наибольший объём всех видов ремонтных работ. В этом случае оговаривается содержание и качество разборочно-сборочных работ, последовательность и объём испытаний, технические условия на дефектацию и ремонт деталей и узлов и др. Вся информация, необходимая для оценки состояния деталей, содержится обычно в карте технических условий на дефектацию. При этом основное внимание при создании технических условий уделяют обоснованию требований на дефектацию деталей и сборочных единиц, а также требований к качеству восстановленных деталей.

4.3 Организация ремонтного хозяйства на предприятии

Эффективность изготовления и реализации конкурентоспособной продукции с минимальными затратами и бесперебойная производственно-хозяйственная деятельность предприятия обеспечивается не только рациональной организацией технологических процессов, но и высоким уровнем технического обслуживания основного производства и всех подразделений производственной инфраструктуры. При этом под инфраструктурой предприятия понимают комплекс подразделений и служб, обеспечивающих нормальное функционирование основного производства и всех сфер деятельности предприятия. Одним из таких подразделений является ремонтное хозяйство предприятия.

Ремонтное хозяйство предприятия представляет собой комплекс отделов и производственных подразделений, основными задачами которых являются:

­ предупреждение преждевременного износа технологического оборудования и поддержание его в состоянии постоянной эксплуатационной готовности;

­ техническое обслуживание и надзор за его состоянием;

­ разработка мероприятий по замене изношенного оборудования на более прогрессивное;

­ изготовление запасных частей и узлов, необходимых для ремонта;

­ улучшение организации и качества ремонта и снижение издержек на его проведение.

Руководство ремонтным хозяйством осуществляет главный механик завода. В состав ремонтной службы предприятия входят отдел главного механика, ремонтно-механический цех, цеховые ремонтные службы, склады оборудования и запасных частей. Ведущая роль в организации ремонтных работ принадлежит планово-предупредительной системе технического обслуживания и ремонта (ППР).

Планово-предупредительный ремонт технологического оборудования предусматривает выполнение следующих работ: межремонтное обслуживание; периодические осмотры; малый (текущий), средний и капитальный ремонты; внеплановые ремонты, которые вызываются аварией или отказом и не предусматриваются планом ремонта.

Система ППР основывается на нормативах, регламентирующих очередность и сроки выполнения осмотров и ремонтов, их объёмы, трудоёмкость и материалоёмкость.

Период работы оборудования от начала ввода в эксплуатацию до первого капитального ремонта или период работы между двумя капитальными ремонтами называют длительностью ремонтного цикла.

Каждой единице оборудования присваивается категория ремонтной сложности, которая определяется трудоёмкостью ремонтных работ, при этом отдельно для механической и электрической частей оборудования. В качестве ремонтной единицы принята 1/11 часть трудоёмкости капитального ремонта токарно-винторезного станка 16К20, относящегося к одиннадцатой группе сложности. Для единицы условной ремонтной сложности рассчитан норматив в часах по видам ремонтных работ: слесарных, станочных и прочих. Степень сложности ремонта оборудования зависит от его технических и конструктивных особенностей, размеров обрабатываемых деталей, точности их изготовления и особенностей ремонта.

Все ремонтные работы выполняются, как правило, отдельными комплексными бригадами ремонтников, закреплёнными за определённым участком или цехом.

Годовой план ремонта оборудования составляется в ОГМ предприятия при участии механика каждого цеха на все единицы оборудования. Календарные сроки ремонта определяются на основании данных журнала учёта работы оборудования исходя из фактически отработанных часов, начиная с последнего ремонта.

Время простоя оборудования в ремонте также регламентируется нормативами простоя на одну ремонтную единицу (в сутках) в зависимости от сменности работы бригад. Так, при работе бригады ремонтников в одну смену простой в рабочих днях на ремонтную единицу не должен превышать при малом ремонте 0,25, среднем - 0,6 и капитальном - 1,0. Для сокращения времени ремонта сложного оборудования при планировании используются сетевые графики. Трудоёмкость ремонтных работ в каждом месяце года по плану должна быть примерно одинаковой, чтобы обеспечить равномерность загрузки ремонтных бригад.

Важное значение имеет совершенствование методов планирования и экономического стимулирования работы ремонтных цехов и отдельных бригад рабочих. Следует иметь ввиду, увеличение объёма ремонтных работ приводит, как правило, к увеличению себестоимости продукции и снижению производительности труда на предприятии.

Вопросы для самопроверки

1. Пояснить роль ремонта в системе эксплуатации машин.

2. Пояснить основные факторы, обусловливающие необходимость ремонтного воздействия в процессе эксплуатации машин.

3. Каковы основные виды ремонта, проводимые на стадиях эксплуатации изделия?

4. Пояснить основные методы ремонта машин и их сущность.

5. Пояснить основные методы организации ремонтных работ в зависимости от их объема.

6. Пояснить организацию технического обслуживания производственных и технологических процессов машиностроительного предприятия.

Литература

1. Акулич Н.В. Технология машиностроения: пособие /Н.В. Акулич. - Минск: Белорусская наука, 2008. - 284 с.

2. Вороненко В.П. Машиностроительное производство: Учебник для спец. сред. уч. завед.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: Высшая школа, 2001. - 304с.

3. Данилевский В.В. Технология машиностроения: Учебник для техникумов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1984. - 416с.

4. Егоров М.Е., Дементьев В.И., Дмитриев В.Л. Технология машиностроения: Учебник для втузов. - Изд. 2-е, доп. М.: Высшая школа, 1976. - 534с.

5. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. - 2 изд. испр. - М.: Высшая школа, 1999. - 591с.

6. Марков Н.Н., Осипов В.В. Нормирование точности в машиностроении. - 2 изд. перераб. - М.: Академия, 2001. - 335с.

7. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-ние, 1985. - 512с.

8. Махаринский Е.И., Горохов В.А. Основы технологии машиностроения: Учебник. - Мн.: Выш. шк., 1997. - 423с.

9. Мельников Н.Ф., Бристоль Б.Н., Дементьев В.И. Технология машиностроения: Учебник для машиностр. техникумов. - 2 изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - 328с.

10. Мостальгин Г.П., Толмачевский Н.Н. Технология машиностроения. - М.: Машиностроение, 1990. - 288с.

11. Проектирование технологических процессов сборки машин: Уч. пособие для вузов / А.А. Жолобов, В.А. Лукашенко и др. Под общ. ред. А.А. Жолобова. - Мн.: Новое знание, 2005. - 410с.

12. Специальные способы литья: Справочник / Под общ. ред. В.А. Ефимова. - М.: Машиностроение, 1991. - 430с.

13. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение-1, 2001. - 912с.

14. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение-1, 2001. - 905с.

15. Технологичность конструкции изделия: Справочник / Ю.Д. Амиров, Т.К. Алферова, П.Н. Волков и др.; Под ред. Ю.Д. Амирова. - М.: Машиностроение, 1990. - 786с.

16. Технология машиностроения. В 2-х т. Т.1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский и др..; Под ред. А.М. Дальского. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. Изд. 2-е, перераб. и доп., 2001. - 564с.

17. Технология машиностроения. В 2-х т. Т.2. Производство машин: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, О.М. Деев и др..; Под ред. Г.Н. Мельникова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. Изд. 2-е, перераб. и доп., 2001. - 640с.

18. Филиппов Г.И. Литые заготовки и способы их получения. - Л.: Машиностроение, 1985. - 86с

Стандарты

1. ГОСТ 3.1109-82. ЕСТД: Термины и определения основных понятий.

2. ГОСТ 3.1404-86. ЕСТД: Формы и правила оформления документов на технологические процессы и операции обработки резанием.

...