Разборка соединений с натягом

 

 

Значительную часть трудоемкости разборочных работ при ремонте машин занимает разборка сборочных единиц, детали которых соединены с натягом. Действительные усилия, имеющие место при распрессовке таких сопряжении, значительно превосходят теоретические, особенно, если эти сопряжения находились в условиях коррозии.

Разборка соединений с гарантированным натягом (снятие подшипников качения, втулок, шкивов, пальцев, штифтов) производится путем приложения осевого усилия и использования тепловых деформаций (нагрев охватывающей детали). Для приложения осевого усилия применяют прессы, съемники, специальные приспособления. Прессовое оборудование выбирают в зависимости от требуемого усилия для разборки конкретного соединения.

Усилие выпрессовки колец подшипников определяется по формуле

 

. (4.2)

 

где Рп — усилие выпрессовки колец подшипников, Н;

d — номинальный диаметр отверстия подшипника, мм;

f1 — коэффициент трения в сопряжении (f1 = 0,10...0,25);

Е — модуль упругости материала подшипника (Е = 22- 104 МПа);

В — ширина опорного кольца подшипника, мм;

δ — расчетный натяг, мм;

kп — коэффициент, характеризующий серию подшипника (kп = 2,78 для подшипников легкой серии, kп = 2,27 для подшипников средней серии, kп = 1,96 для подшипников тяжелой серии).

 

Усилие для выпрессовки шкивов, шестерен и втулок определяют по формуле

 

, (4.3)

 

где Рв — усилие выпрессовки шкивов, шестерен и втулок, Н;

f2 — коэффициент трения в сопряжении (f2= 0,15...0, 25);

dcp — средний диаметр контактирующих поверхностей, мм;

L — длина запрессованной части детали, мм;

σср — напряжение сжатия на контактирующей поверхности, МПа.

 

Разобрать сборочную единицу, детали которой соединены с натягом, можно различными способами, которые по принципу воздействия на посадочные поверхности сопряженных деталей можно разделить на механический, гидравлический, термический и комбинированный. Каждый из перечисленных способов может быть осуществлен на производстве различными методами (табл. 4.2).

Основное оборудование для разборки прессовых соединений — это съемники, прессы, стенды и приспособления.

Съемники предназначены для быстрого разъединения деталей и являются приспособлениями, которые закрепляются за охватывающую и охватываемую детали. Они бывают специальные, предназначенные для снятия какой-либо определенной детали, и универсальные, позволяющие производить распрессовывание ряда деталей, отличающихся друг от друга по конструкции и размерам. Принцип действия съемников — это захват снимаемой детали или упор в нее.

 

Таблица 4.2

Способы разработки прессовых соединений

 

Способ разборки	Метод выполнения	Средства выполнения
Механический	Приложение осевого усилия	Осуществляется различными съемниками, прессами или с применением динамических усилий
Гидравлический	Подача масла по системе отверстий и канавок	Масло под высоким давлением
Гидропрессовый	Подача масла со стороны свободного торца	Масло под высоким давлением и осевое усилие
Термический	Факельным нагревом, пластической формацией, холодом	Газовые горелки и прочие индукционно-нагревательные установки
Комбинированный	Гидравлический с механическим, термический с механическим	---

 

Специальные съемники по способу захвата детали подразделяют на съемники с креплением лап к детали болтами или шпильками, навинчиванием корпуса съемника на резьбовую часть детали, с захватом детали цанговым зажимом изнутри, с захватом детали лапами, разжимаемым корпусом, с захватом детали упором, с заключением в замкнутый корпус.

Универсальные съемники в зависимости от конструкции захватов могут быть шарнирно-винтовые, с шарнирным креплением лап и удерживающим кольцом и с перемещением лап по Т-образной планке.

Для разборки неподвижных разборочных соединений, не требующих значительных усилий (шпоночных, шлицевых и т. д.), используют съемники с механическим и пневматическим приводами (табл. 4.3.).

Напряженные прессовые соединения разбирают с помощью прессов и стендов, которые работают от стационарных гидроприводов с давлением 10...20 МПа. В зависимости от расположения штока и направления действия создаваемого усилия различают прессы вертикальные и горизонтальные, а по характеру их использования — стационарные и переносные. Кроме того, прессы делятся на универсальные и специальные, ручные и приводные.

Ручные прессы делятся на реечные, винтовые и эксцентриковые, а приводные — на пневматические, гидравлические, пневмогидравлические и электромагнитные.

 

Таблица 4.3

Классификация съемников

 

Классификационный признак	Тип съемников
Механизм привода	Ручной. Механизированный
Механизм прессового устройства	Рычажный. Реечный. Винтовой. Гидравлический
Механизм захвата	Лапчатый. Струбциновый. Рамовый. Резьбовой. Цанговый. Пятовой
Опорная поверхность захвата детали	Наружная (захвата). Внутренняя. Торцевая
Способ соединения лап с траверсой	Шарнирно-лапчатый. С перемещаемыми-лапами
Способ перемещения лап	С независимым перемещением. Со ступенчато-независимым перемещением. С самоцентрирующимся перемещением

 

Применение оборудования с механизированным приводом позволяет увеличить производительность труда в 3... 5 раз по сравнению с ручным. Чаще всего при этом используют гидравлический и пневматический приводы.

Требуемые усилия этих средств определяют исходя из расчетной силы распрессовки с коэффициентом запаса от 1,5 до 2,0 (большие значения коэффициента соответствуют менее мощным прессам).

Прессы и стенды, работающие при давлении в гидроприводе 15...20 МПа, имеют следующие недостатки: высокую материалоемкость; большие занимаемые производственные площади; большую энергоемкость; недостаточное рабочее давление (10... 20 МПа); отсутствие мобильности, что приводит к недогрузке гидравлического оборудования.

Существуют комплекты гидрофицированного инструмента высокого давления (70...80 МПа), которые состоят из универсальной переносной гидравлической станции, наборов исполнительных механизмов вращательного и поступательного действия (гидроцилиндров) широкого диапазона усилий (от 1 до 200 т), набора рабочих органов (съемников, захватов и т.д.).

Детали кольцевой формы (втулки, внутренние кольца роликовых подшипников качения, шкивы) можно снимать при помощи установки для нагрева. Наиболее распространены индукционные нагревательные устройства, принцип действия которых основан на нагревании кольца при прохождении через него индуктированного электрического тока, возбуждаемого катушкой. Индукционное приспособление устанавливают на демонтируемое кольцо и включают в сеть. При этом разъединение деталей происходит при тепловом зазоре, что обеспечивает разборку соединений с гарантированным натягом без повреждения посадочных поверхностей. Зазор образуется вследствие нагрева охватывающей детали со скоростью, превышающей скорость передачи тепла в охватываемую деталь через поверхность их контакта. Этот метод также применим для демонтажа соединений из разнородных материалов. В этом случае разъединение происходит после охлаждения соединения вследствие различия коэффициентов линейного расширения материалов деталей.

Преимущества индукционно-тепловой разборки: быстрота и универсальность процесса; компактность оборудования; удобство в эксплуатации; сохранность деталей; возможность автоматизации процесса.

В процессе нагрева посадочная поверхность охватывающей детали должна расшириться на величину, компенсирующую натяг и увеличение диаметра охватываемой детали. Выполнение этого условия обеспечивается правильным выбором скорости нагрева и назначением соответствующей мощности индукционно-нагревательного устройства. Скорость нагрева, особенно для деталей сложной конфигурации, не должна превышать скорости, при которой возникают опасные температурные напряжения. Степень нагрева ограничивается температурой необратимого изменения физико-механических свойств материала детали. Изменений структуры и физико-механических свойств материала не происходит при температуре нагрева детали до 250... 300°С (для подшипников качения — не выше 100 °С). Продолжительность нагрева не должна превышать 25... 30 с. После нагревания кольца приспособление поворачивают вокруг оси в одну и другую стороны, а после ослаблении посадки его снимают вместе с приспособлением. Необходимую температуру нагрева стальных охватывающих деталей определяют по формуле

 

, (4.4)

 

где tн — температура нагрева охватывающей детали, °С;

Δ — требуемое увеличение диаметров отверстия, мкм;

d — диаметр отверстия, мм;

tп — температура вала, с которого демонтируется кольцо, °С;

ε — коэффициент, учитывающий потери тепла при нагреве вследствие теготоотвода в сопряженную деталь (ε = 1,2... 1,6).