РОЗДІЛ 2
ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ ХОДОВИХ МЕХАНІЗМІВ МАШИН УДОСКОНАЛЕНОЇ КОНСТРУКЦІЇ
2.1. Розрахунок розмірного ланцюга вузла осьового стопоріння з компенсаторами зношування
Основним недоліком існуючих ВОС є їх низька надійність і довговічність, особливо при значних динамічних навантаженнях і високих швидкостях руху. Досить відмітити, що затрати на їх ремонт і технічне обслуговування перевищують в декілька разів їх початкову вартість [39]. Вирішення проблеми надійності ходових вузлів машин дозволяє зекономити колосальні засоби, які витрачають на експлуатацію і ремонт двигунів внутрішнього згоряння, дизелів, компресорів та інших механізмів.
В процесі розроблення схем для швидкохідних і високонавантажуваних ВОС ходових вузлів машин важливими з точки зору надійності і довговічності є вимоги простоти і раціонального компонування основних вузлів, технологічності та ремонтопридатності конструкції, крім того, розроблювана конструкція повинна відповідати вимогам технічної зручності в експлуатації [1, 2].
Розроблено удосконалену конструкцію вузла осьового стопоріння пальців з використанням компенсаторів зношування, яку відпрацьовано на технологічність, підвищує працездатність механізму за мінімальних витрат і дає можливість значно підвищити надійність і довговічність роботи вузлів тертя та машин вцілому.
Зношування робочих поверхонь призводить до збільшування зазорів та появи ударних навантажень і переходу до процесів руйнування, причому зношування супроводжується порушенням точності механізмів і машин.
На прикладі шатунно-поршневого механізму двигунів внутрішнього згоряння розглянемо удосконалену схему цього механізму, яку відпрацьовано на технологічність конструкції з точки зору збільшення його надійності та довговічності.
Поршневі пальці цього механізму виготовляють з маловуглецевих або легованих сталей, цементують, гартують і відпускають до твердості HRС 45-52 для товщини поверхневого шару 1-1,5 мм. Максимальний допустимий зазор між пальцем і його поверхнями тертя складає 0,1-0,4 мм, після чого спряження ремонтують, початковий зазор в цих насадках досягає 0,02-0,03 мм.
Якщо під час ремонту здійснюють заміну пальця зі збільшенням зовнішнього діаметру за рахунок зменшення його довжини, втулка після розточування залишається старою за умови, що її посадка в головці не послаблена. Для ослабленої посадки отвір в головці розточується під зовнішній ремонтний розмір втулки.
Суть методу ремонту полягає в тому, що зношену втулку шатуна розвертають до усунення овальності, а палець осаджують по довжині на пресі під тиском 60-70 МПа. Після цієї операції втулки перешліфовують на безцентрошліфувальних верстатах і полірують.
Для збільшення надійності й довговічності цього механізму запропоновано нову удосконалену конструкцію з двома осьовими компенсаторами зношування в розмірному ланцюзі, яку зображено на рис. 2.1. ВОС складається з корпусу 1, що має зворотно-поступальний рух, наприклад, поршня, в якому виконано отвір 3, перпендикулярний до напряму ходу, в який входить циліндричний палець 2 і з'єднує тяговий елемент, наприклад, шатун 6. В отворі поршня з двох торців виконано кільцеві канавки, в які входять Г-подібні стопорні кільця 4 з компенсаторами зношування 5 (горизонтальними поличками).
Рис. 2.1. Шатунно-поршневий механізм з елементами осьового стопоріння пальців:
1 - поршень; 2 - поршневий палець; 3 - втулка; 4 - стопорні кільця;
5 - компенсатор зношування;стопорного кільця; 6 - шатун.
Можливі три основні варіанти взаємодії циліндричного пальця 2 з компенсаторами зношування 5 стопорних Г-подібних кілець в процесі їх спрацювання.
Перший варіант конструкції б) застосовується у випадку, коли компенсатори зношування СК 5 не контактують з торцями циліндричного пальця.
Другий варіант конструкції в) застосовується у випадку, коли одна горизонтальна поличка СК взаємодіє з торцем циліндричного пальця, а друга - виступає назовні.
Третій варіант конструкції г) застосовується у випадку, коли обидві горизонтальні полички 5 Г-подібних СК взаємодіють з торцями циліндричного пальця. Крім цього, в конструкції механізму повинна забезпечуватися умова, що площина контакту торцевих поверхонь - компенсаторів зношування Г-подібних СК з торцями циліндричного пальця знаходяться у повному контакті.
Можливі додаткові проміжні варіанти регулювання осьової взаємодії торців циліндричного пальця з горизонтальними поличками стопорних Г-подібних кілець, коли торці останніх шліфують для встановлення необхідних зазорів між поверхнями тертя (рис. 2.1 в, г).
Конструкція СК (рис. 2.1 д) має осьовий паз 7 для його стискування під час встановлення в отвір корпуса. Цю операцію виконують відомими пристроями - пінцетами через отвори 8. Під час стискування кільця його зовнішній діаметр повинен бути меншим за внутрішній діаметр отвору.
По мірі спрацювання циліндричного пальця, його збільшують за зовнішнім діаметром прикладанням осьового зусилля, при цьому зменшується його довжина. У випадку експлуатації в такому вигляді палець здійснює значні осьові переміщення, що призводить до різкого зношування пар тертя. Причому товщина тіла втулки S є значно більшою за товщину полички t СК, які визначаються за умови міцності.
Для рухомої частини ходових ВОС з масою m відносна швидкість переміщення контактних поверхонь [67]
, (2.1)
де ав - прискорення відносного зміщення тіл, м/с;
? - зазор в з'єднанні, мм;
Px - проекція зовнішніх сил, які діють на рухому масу, на її переміщення, м;
Gx - проекція сили ваги маси m на напрямок переміщення, Н;
ар - прискорення привідної ланки з'єднання, м/с.
Максимальне прискорення тягової ланки з'єднання в момент зміни напрямку руху та вибору зазору співрозмірне величині прискорення для зворотньо-поступального руху
, (2.2)
де kв - коефіцієнт приведення, залежить