В. И. Карагодин Н.Н. Митрохин 13 страница

где #_min — минимальный односторонний износ, мм. Число ремонтных размеров: для вала

/I = (Д, - /)min)/у; (11.3)

для отверстия

л = (Апах - АО/У, (И.4)

где у = 2(р#_тах + £) — ремонтный интервал; Z)_min, Дм* — соответ­ственно минимально допустимый диаметр для вала и максимально допустимый диаметр для отверстия, определяемые из условия проч­ности или нарушения толщины термообработанного слоя.

Рис. 11.1. Схема к расчету ремонтных размеров: а — для вала; б — для отверстия

Ремонтный интервал зависит от величины износа поверхности детали за межремонтный пробег автомобиля, припуска на меха­ническую обработку. Значения ремонтных интервалов должны быть регламентированы соответствующими техническими условиями или руководствами по ремонту.

11.2. Постановка дополнительной ремонтной детали

Способ дополнительных ремонтных деталей (ДРД) применяют Для восстановления резьбовых и гладких отверстий в корпусных Деталях, шеек валов и осей, зубчатых зацеплений, изношенных плоскостей.

При восстановлении детали изношенная поверхность обраба­тывается под больший (отверстие) или меньший (вал) размер и на нее устанавливается специально изготовленная ДРД: ввертыш, втулка, насадка, компенсирующая шайба или планка (рис. 11.2). Крепление ДРД на основной детали производится напрессовкой с гарантированным натягом, приваркой, стопорными винтами, клеевыми композициями, на резьбе. При выборе материала для дополнительных деталей следует учитывать условия их работы и обеспечивать срок службы до очередного ремонта. После установ­ки рабочие поверхности дополнительных деталей обрабатывают­ся под номинальный размер с соблюдением требуемой точности и шероховатости.

Усилие запрессовки F подсчитывают по формуле

F=fndLp, (11.5)

где/«0,08...0,10 — коэффициент трения; d — диаметр контакти­рующих поверхностей, мм; L — длина запрессовки, мм; р — удель­ное контактное давление сжатия, кгс/мм². Диаметр контактирующей поверхности: для вала

d — d_H0 — 25, (11.6)

для втулки

d=d_B. о + 25, (11.7)

где d_H.₀, d_B0 — соответственно нижнее и верхнее предельные отклонения вала и втулки, мм; 5 — толщина втулки, мм.

Значение минимально допустимой толщины втулки определя-, ют из условия прочности

5 = pnd/(2[a]), (11.8)

в

1 2

а

Рис. 11.2. Восстановление изношенных отверстий (а), шестерен (б), шеек цапф (в), резьб (г) постановкой дополнительных деталей: 1 — изношенная деталь; 2 — дополнительная деталь

где п = а_т/[а] — запас прочности; [а] — допускаемое напряжение, кгс/см²; а_т — предел текучести для материала втулки, кгс/см².

К расчетной толщине втулки 5 необходимо прибавить припуск на ее механическую обработку после запрессовки.

Удельное контактное давление сжатия между деталями

р = lO-'A/ldiQ/E, + С₂/Е₂)], (11.9)

где А — максимальный расчетный натяг, мкм; Q и С₂ — коэффици­енты охватываемой и охватывающей детали; Е_{ и Е₂ — модули уп­ругости материала охватываемой и охватывающей детали, кгс/мм².

С, = [(d² + dl)/(d> - dl)] -

(11.10)

С₂ = [(D² + d²)/(D> - d²)] -

где d₀ — диаметр отверстия охватываемой детали (для вала d₀ — 0), мм; i) — наружный диаметр охватывающей детали, мм; jlij и \х₂ — коэффициенты Пуассона для охватываемой и охватывающей детали (для стали — 0,3; для чугуна — 0,25).

Если для постановки ДРД используются тепловые методы сбор­ки, то температуру нагрева охватывающей детали или охлаждения охватываемой детали определяют по формуле

Г= 10-ЩД + S)/(ad), (11.11)

где К — 1,15... 1,30 — коэффициент, учитывающий частичное охлаждение или нагрев при сборке; S — гарантированный зазор, мкм; а — коэффициент линейного расширения охватывающей детали при нагреве или охватываемой при охлаждении.

11.3. Заделка трещин в корпусных деталях

фигурными вставками

Трещины в корпусных деталях (головках и блоках цилиндров двигателей, картерах коробок передач, задних мостах и других де­талях) можно устранить следующими двумя видами фигурных вста­вок (рис. 11.3).

Уплотняющие вставки (рис. 11.3, а) применяют для заделки тре­щин длиной более 50 мм с обеспечением герметичности как тол­стостенных, так и тонкостенных деталей.

Для тонкостенных деталей используют вставки диаметром 4,8 мм, а для деталей с толщиной стенок 12... 18 мм — 6,8 мм. Для установ­ки уплотняющей фигурной вставки сверлят отверстия диаметром 4,8 или 6,8 мм на глубину 3,5 или 6,5 мм за пределами конца тре­щины на расстояние 4...5 или 5...6 мм соответственно. Затем, ис­пользуя специальный кондуктор (рис. 11.4), последовательно вдоль трещины сверлят такие же отверстия. Через каждые пять отверстий (рис. 11.5) сверлят отверстия поперек трещины — по два с каждой
стороны. Отверстия продувают сжатым воздухом, обезжиривают ацетоном, смазывают эпоксидным составом, устанавливают и рас­клепывают фигурные вставки. Вставки диаметром 6,8 мм помеща­ют в отверстие в два ряда.

Стягивающие вставки (рис. 11.3, б) используют для стягивания боковых кромок трещины на толстостенных деталях. В деталях свер­лят по кондуктору перпендикулярно трещине четыре или шесть отверстий (по два или три отверстия с каждой стороны) диамет­ром, соответствующим диаметру вставки, с шагом, большим на 0,1...0,3, и глубиной 15 мм. Перемычку между отверстиями удаля­ют специальным пробойником в виде пластины шириной 1,8 или 3,0 мм в зависимости от размеров вставки. В паз запрессовывают

0 4,8

0 6,8

а

25,5 23,5

0 6,0

—i---------------- х к----------------------------- —

0 3,5

Рис. 11.3. Фигурные вставки: а — уплотняющие; б — стягивающие

Рис. 11.4. Кондуктор для сверления отверстий

под фигурные вставки: 1 — шпиндель сверлильной машины; 2 — приспо­собление для сверления; 3 — патрон; 4 — сверло; 5 — кондуктор; 6— фиксаторы; 7— просверленные

отверстия; 8 — деталь

фигурную вставку, ее расклепывают и зачи­щают (опиливанием или переносным враща­ющимся абразивным кругом) этот участок за­подлицо.

Фигурные вставки устанавливаются в не­сколько слоев до полного закрытия паза с пос­ледующим расклепыванием каждого слоя. Фи­гурные вставки изготавливают способом во­лочения в виде фасонной ленты из ст. 20, ст. 3.

Качество заделки трещины проверяют на герметичность на стенде в течение 3 мин при давлении 0,4 МПа.

Рис. 11.5. Схема установки уплотняющей и стягиваю­щей вставок

Для выполнения работ по заделки трещин с использованием фигурных вставок используют следующее обо­рудование: сверлильную машину или электрическую дрель; шли­фовальную машину или станок обдирочно-шлифовальный; кле­пальный молоток; пистолет для обдува детали сжатым воздухом; емкости с ацетоном и с составом на основе эпоксидной смолы.

11.4. Восстановление резьбовых поверхностей

спиральными вставками

Один из способов восстановления изношенной или поврежден­ной резьбы — это установка резьбовой спиральной вставки. Эти встав­ки увеличивают надежность резьбовых соединений деталей, особенно изготовленных из алюминия и чугуна. Спиральные вставки изготав­ливают из коррозионно-стойкой проволоки ромбического сечения в виде пружинящей спирали (рис. 11.6).

Технологический процесс восстановление резьбовой поверхно­сти включает:

рассверливание отверстия (см. табл. 21.3) с применением накладного кондуктора и снятие фаски (1x45°). Смещение осей отверстий не более 0,15 мм, перекос осей отверстий не более 0,15 мм на длине 100 мм;

нарезание резьбы в рассверленном отверстии детали (см. табл. 21.3). Ско­рость резания 4...5 м/мин, частота вращения 60...80 мин^-1;

установка резьбовой вставки в деталь: установить резьбовую вставку в монтажный инстру­мент (рис. 11.7, а); ввести стер­жень инструмента в резьбовую вставку так, чтобы ее техноло­гический поводок вошел в паз нижнего конца стержня; завер­нуть вставку в отверстие нако­нечника инструмента, а затем с помощью инструмента в резьбовое отверстие детали (рис. 11.7, б); вынуть инструмент и удалить (посредством удара бородка) техно­логический поводок резьбовой вставки;

контроль качества восстановления резьбы с помощью «проход­ного» и «непроходного» калибра или контрольного болта. При кон­троле резьбовая вставка не должна вывертываться вместе с калиб­ром (контрольным болтом).

Поводок

Рис. 11.6. Резьбовая спиральная вставка

Проходной калибр, завернутый на всю длину вставки, не дол­жен отклоняться более чем на 0,5 мм в любую сторону. Непроход­ной резьбовой калибр соответствующего размера не должен ввер­тываться в установленную в деталь вставку. Резьбовая вставка дол­жна утопать в резьбовом отверстии не менее чем на один виток резьбы. Выступание ее не допускается.

Рис. 11.7. Установка резьбовой вставки: а — в монтажный инструмент; б — в резьбовое

отверстие детали

11.5. Восстановление посадочных отверстий

свертными втулками

Восстанавливают свертными втулками посадочные отверстия под подшипники качения. Технологический процесс включает в себя следующие операции:

изготовление заготовки свертной втулки. Заготовки свертных втулок получают резкой стальной ленты на полосы шириной Н и длиной L = / + 3...5 мм. Толщина ленты зависит от износа детали (табл. 11.1). Длина и ширина заготовки свертной втулки равны

/ ⁼ я(^тах — А, + 5), (11.12)

Н= В(1 + v/100), (11.13)

где / — длина заготовки свертной втулки, мм; d_mdX — максимальный диаметр расточенного отверстия, мм; X — номинальная толщина ленты (табл. 11.1), мм; 8 — допуск на толщину ленты, мм; Я — ширина заготовки свертной втулки, мм; В — ширина восстанавли­ваемой поверхности, мм; \|/ — величина относительной осевой деформации (числовые значения приведены в табл. 11.1);

свертывание втулки из заготовки путем ее сгиба на специаль­ных приспособлениях. После свертывания втулки с одного из ее торцов снимают фаску;

подготовка ремонтируемого отверстия под свертную втулку: растачивание отверстия; нарезка на обработанной поверхности винтообразной канавки треугольного профиля;

установка втулки в ремонтируемое отверстие с помощью специ­альной оправки, которая крепится в пиноли задней бабки токарного станка (рис. 11.8);

Таблица 11.1

Параметры стальной ленты в зависимости от износа восстанавливаемого отверстия

Увеличение диаметра	Номинальная	Относительная осевая
ремонтируемого	толщина ленты,	деформация ленты
отверстия, мм	мм	при свертывании, %
До 0,5	0,8	15,2
0,5... 0,7	1,0	13,2
0,7... 1,0	1,2	12,5
1,0...1,2	1,4	11,5
1,2...1,4	1,6	10,2

•л

Рис. 11.8. Схема установки свертной втулки в отверстие детали на токарном станке: 1 — деталь; 2 — свертная втулка; 3 — оправка; 4 — штифты; 5 — пиноль задней бабки; 6 — пат­рон станка

Рис. 11.9. Схема раскатки сверт­ной втулки: 1 — деталь; 2 — ролики; 3 — под­шипник упорный; 4— пружина; 5 — регулировочные гайки; 6 — шарнир­ный хвостовик; 7 — свертная втул­ка; 8 — канавка; 9 — кулачок патро­на токарного станка

раскатка втулки специальным раскатником (рис. 11.9) на режи­мах: окружная скорость 50...70 м/мин, подача 0,3...0,4 мм/об; обработка фаски в соответствии с чертежом на новую деталь.

ГЛАВА 12. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ СПОСОБОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

12.1. Сущность процесса

Способ пластического деформирования основан на способности деталей изменять форму и размеры без разрушения путем перераспре­деления металла под давлением, т. е. основан на использовании пла­стических свойств металла деталей. Особенность способа — это пе­ремещение металла с нерабочих поверхностей детали на изношен­ные рабочие поверхности при постоянстве ее объема. Пластическому деформированию могут подвергаться детали в холодном или в на­гретом состоянии в специальных приспособлениях на прессах.

Стальные детали твердостью до HRC 30 (низкоуглеродистые ста­ли), а также детали из цветных металлов и сплавов обычно деформи­руют в холодном состоянии без предварительной термообработки. При холодном деформировании наблюдается упрочнение металла детали, т. е. происходит наклеп, который повышает предел прочнос­ти и твердости металла при одновременном понижении ее пласти-
веских свойств. Этот процесс требует приложения больших усилий. Поэтому при восстановлении деталей очень часто их нагревают.

В нагретом состоянии восстанавливают детали из средне- и вы­сокоуглеродистых сталей. При восстановлении деталей необходи­мо учитывать верхний предел нагрева и температуру конца плас­тического деформирования металла. Относительно низкая темпе­ратура конца деформирования металла может привести к наклепу и появлению трещин в металле. В табл. 12.1 приведены интервалы горячей обработки металлов давлением. В зависимости от конст­рукции детали, характера и места износа нагрев может быть об­щим или местным.

Таблица 12.1

Интервалы температур горячей обработки металлов давлением, °С

Материал детали	Обработка
Начало	Окончание
Сталь с содержанием углерода, %: < 0,3 0,3...0,5 0,5...0,9	1200... 1150 1150...1100 1100... 1050		800... 850 800... 850 800... 850
Сталь: низколегированная среднелегированная высоколегированная	1100 1100... 1150 1150		825... 850 850... 875 875... 900
Медные сплавы: бронза латуньЛС59	850 750		700 600

Процесс восстановления размеров деталей состоит из опера­ций: подготовка — отжиг или отпуск обрабатываемой поверхнос­ти перед холодным или нагрев их перед горячим деформировани­ем; деформирование — осадка, раздача, обжатие, вытяжка, прав­ка, электромеханическая обработка и др.; обработка после Деформирования — механическая обработка восстановленных по­верхностей до требуемых размеров и при необходимости терми­ческая обработка; контроль качества.

12.2. Восстановление размеров изношенных поверхностей деталей методами пластического деформирования

Осадку (рис. 12.1, а) используют для увеличения наружного ди­аметра сплошных и полых деталей, а также для уменьшения внут­реннего диаметра полых деталей за счет сокращения их высоты (бронзовые втулки и др.). Допускается уменьшение высоты втулок на 8...10%.

При осадке направление действия внешней силы Р перпендику­лярно к направлению деформации 5. Для сохранения формы отвер­стий, канавок и прорезей пред осадкой в них вставляют стальные вставки. Осадку втулок из цветных металлов производят в специаль­ных приспособлениях гидравлическими прессами (рис. 12.1, б). В спе­циальных штампах при нагреве до температуры ковки осадкой вос­станавливают шейки, расположенные на концах стальных валов.

Вдавливание (рис. 12.2, а) отличается от осадки тем, что высота детали не изменяется, а увеличение ее диаметра происходит за счет выдавливания металла из нерабочей части. Вдавливанием восстанавливают тарелки клапанов двигателей, зубчатые колеса (рис. 12.2, б), боковые поверхности шлицев на валах (рис. 12.2, в) и т.д. Шлицы прокатывают по направлению их продольной оси заостренным роликом, который внедряется в металл и разводит шлиц на 1,5...2,0 мм в сторону. Инструментом служат ролики ди­аметром 60 мм с радиусом заострения около 0,4 мм. Нагрузка на ролик составляет 2,0...2,5 кН.

Раздачу (рис. 12.3, а) применяют для увеличения наружного диаметра пустотелых деталей (втулки, поршневые пальцы и др.) при практически неизменяемой ее высоте. Изменение наружного диаметра детали происходит за счет увеличения ее внутреннего диаметра. При раздаче через отверстие детали продавливают ша­рик (рис. 12.3, 6) или специальную оправку (рис. 12.3, в). На увели­чение диаметра влияет материал детали, температура раздачи, ве­личина износа и размеры. При этом возможны укорочение детали и появление в ней трещин.

Р

Рис. 12.1. Пластическое деформирование осадкой: а — принципиальная схема; б — осадка давлением втулки верх­ней головки шатуна; 1,4— оправки; 2 — втулка; 3 — шатун

Рис. 12.2. Пластическое деформирование вдавливанием: а — принципиальная схема; б — восстановление зубчатых колес; в — вос­становление изношенной части шлица; 1 — выталкиватель; 2 — центриру­ющий конус; 3 — разрезная коническая пружинящая втулка; 4 — пуансон;

5 — ограничительное кольцо; 6 — зубчатое колесо; 7 — матрица

в

а

Обжатием (рис. 12.4, а) восстанавливают детали с изношен­ными внутренними поверхностями за счет уменьшения наружных размеров, которые не имеют для них значения (корпуса насосов гидросистем, проушины рычагов, вилок и др.). Обжатие осуще­ствляют в холодном состоянии под прессом в специальном при­способлении (рис. 12.4, б). Втулку проталкивают через матрицу, которая имеет сужающее входное отверстие под углом 7...8°, ка­либрующую часть и выходное отверстие, расширяющееся под уг­лом 18...20°. Калибрующая часть матрицы позволяет уменьшить

г

в

Л

а

Рис. 12.3. Пластическое деформирование раздачей: а — принципиальная схема; б — объемная раздача шариком; в — объем­ная раздача оправкой

\Ч\\Ч\ЧУ

\

ч

£

■<3

а

Рис. 12.4. Пластическое деформирование обжатием: а — принципиальная схема; б — приспособление для обжатия втулок; 1 — опорная втулка; 2 — матрица; J — восстанавливаемая втулка; 4 — оправка

внутренний диаметр детали на величину износа с учетом припус­ка на развертывание до требуемого размера. Наружный размер вос­станавливают одним из способов наращивания. После восстанов­ления детали должны быть проверены на отсутствие трещин.

Накатка основана на вытеснении рабочим инструментом матери­ала с отдельных участков изношенной поверхности детали (рис. 12.5). Способ позволяет увеличивать диаметр накатываемой поверхности детали на 0,3...0,4 мм и применяется для восстановления изношен­ных посадочных мест под подшипники качения. К типовым дета­лям, подлежащим ремонту объемной накаткой, относятся чашка коробки дифференциала, валы коробки передач, поворотные цап­фы и т. п. Накатке подвергаются детали без термической обработ­ки, с обильной подачей индустриального масла. Рекомендуется при­менять для деталей, которые воспринимают контактную нагрузку не более 70 кгс/см². Детали, имеющие твердость HRC < 32, можно восстанавливать в холодном состоянии. При накатке детали необхо­димо соблюдать условие

nt=nd, (12.1)

где п — число зубьев инструмента; t — шаг накатки, мм; d —

диаметр восстанавливаемой поверхнос­ти, мм.

Рис. 12.5. Принципиаль­ная схема пластического деформирования накат­

кой

В качестве инструмента для накатки используют рифленый цилиндрический ролик или обойму с шариками, устанав­ливаемые на суппорте токарного станка. Режимы накатки (м/мин): скорость для роликов из стали — 8...20, чугуна — 10... 15, латуни и бронзы 30...50, алюми­ния — до 90; подача для стали твердо­стью НВ 270... 300: продольная — 0,6, по­перечная — 0,15 мм^-1. Число проходов зависит от материала детали, шага и тол­щины выдавливаемого слоя металла.

Электромеханическая обработка предназначена для восстанов­ления поверхностей деталей неподвижных сопряжений и состоит в искусственном нагреве металла электрическим током в зоне де­формации, что способствует повышению пластических свойств металла. Схема обработки приведена на рис. 12.6, а. Процесс состо­ит из двух операций (рис. 12.6, б): высадки металла и сглаживания выступов до необходимого размера.

Рис. 12.6. Пластическое деформирование электромехани­ческой обработкой: а — схема обработки; б — схема высадки и сглаживания; 1 — деталь; 2 — сглаживающая пластина; 3 — высаживающая плас­тина; 4 — понижающий трансформатор

б

а

Обработку ведут на токарном станке. В резцедержатель суппорта закрепляют специальную оправку с рабочим инструментом. Деталь и инструмент подключают к вторичной обмотке понижающего трансформатора. При вращении детали к ней прижимают инстру­мент, который имеет продольную подачу S, которая должна быть в 3 раза больше контактной поверхности / пластины. Через зону контакта детали и инструмента (площадь контакта мала) пропус­каю ток 350...700 А напряжением 1... 6 В. Деталь мгновенно нагре­вается до 800...900°С и легко деформируется инструментом. Обра­ботка осуществляется с охлаждением, что способствует закалке поверхностного слоя.

В качестве высаживающего и сглаживающего инструмента ис­пользуют пластину или ролик из твердого сплава (для высажива­ния заостренная, а для сглаживания закругленная). При выдав­ливании образуются выступы, аналогичные резьбе. Диаметр де­тали увеличивается от d„ до d_B. Сглаживание поверхности осуществляют до d_H. Ширина сглаживающей пластинки в 3... 5 раз больше подачи.

После обработки детали поверхность прерывистая, а площадь контакта с сопрягаемой деталью уменьшается. Предельное уменьше­ние площади контакта допускается 20%. Увеличение диаметра неза­каленных деталей возможно на 0,4 мм, а закаленных — на 0,2 мм.

12.3. Восстановление формы деталей

Во время эксплуатации у многих деталей появляются остаточ­ные деформации: изгиб, скручивание, коробление и вмятины (валы, оси, рычаги, рамы, балки, и др.). Для устранения этих де­фектов используют правку. В зависимости от степени деформации и размеров детали применяют механический, термомеханический и термический способы правки.

При механической правке используют два способа: давлением и наклепом.

Механическая правка давлением может производиться в холод­ном состоянии или с нагревом. Правку в холодном состоянии осущес­твляют у валов диаметром до 200 мм в том случае, если величина (стрела) прогиба/не превышает 1 мм на 1 м длины вала (рис. 12.7). За размер стрелы прогиба принимают половину числового значе­ния биения вала, показываемого индикатором. Для правки вал 4 ставят на призмы или опоры 5 винтового или гидравлического пресса выпуклой стороной вверх и перегибают нажимом штока 3 пресса через прокладку 2 из цветного сплава так, чтобы обратная величина прогиба/; была в 10... 15 раз больше того прогиба/, который имел вал до правки. Точность правки контролируют индикатором 7.

Пресс выбирают по усилию правки, которое рассчитывают по формуле

Р = 6,8а_тдР/(10³/), (12.2)

где Р — усилие правки, кН; а_т — предел текучести материала вала, МПа; d— диаметр сечения вала, м; / — расстояние между опорами, м.

7777/

Недостатки механической холодной правки — это опасность обратного действия, снижения усталостной прочности и несущей способности детали. Опасность обратного действия вызвана воз-

Рис. 12.7. Схемы холодной плавки вала: а — монтажная; б — расчетная: 1 — инди­катор; 2 — прокладка; 3 — нажимной шток; 4 — вал; 5 — опоры

никновением неуравновешенных внутренних напряжения, кото­рые с течением времени, уравновешиваясь, приводят к объемной деформации детали. Ухудшение усталостной прочности деталей происходит за счет образования в ее поверхностных слоях мест с растягивающими напряжениями, причем снижение усталостной прочности достигает 15... 40 %.

Дата добавления: 2015-08-27