Розділ 2
Моделювання технологічних процесів взаємного орієнтування і наживлення
різьбових деталей
2.1. Базування різьбових деталей
Під час складання РЗ завжди присутні похибки взаємного розташування РД. Вони
залежать від точності виготовлення РД і базових пристроїв для них у
стаціонарних стендах і установках, а також від кваліфікації складальника, що
користується механізованим ручним або підвісним інструментами. Тобто ці похибки
є неминучими і деколи вони виходять за межі допустимих значень, які не
дозволяють з’єднати РД. Для компенсації цих похибок необхідно застосовувати
податливе базування хоч би однієї деталі різьбової пари. Відомі головки [68,
69] для механізованого загвинчування гайок, в яких вони утримуються
підпружиненими або пружними елементами. Ці головки можуть компенсувати похибки
базування тільки в межах (1.5) взаємодії різьбових деталей фасками (рис.2.1 а).
Тому постає завдання дослідити процес взаємного орієнтування гайки і різьбового
стержня (РС) тоді, коли лінійна похибка їх розташування перевищує цю межу і
вони контактують торцями (рис.2.1 б).
Якщо присутня кутова похибка базування то початковий контакт відбувається в
точці, яка розташована на крузі торця гвинта і торцьовій площині гайки
(рис.1.7). Припускаємо, що внаслідок ексцентричного розташування цієї точки
контакту відносно осі гайки, зусилля N створює момент, який завдяки осьовій і
радіальній податливості бази гайки, поверне її на кут перекосу і приведе
різьбові деталі до контакту фасками або торцьовими площинами. Сумарне зусилля
осьових пружин має зрівноважувати осьову силу N після незначної деформації від
її дії.
Під час взаємодії різьбових деталей поверхнями фасок виникає радіальна
(поперечна) сила Np, яка усуває лінійну похибку базування різьбових деталей і
створює умови для їх спряження.
Величину цієї сили можна визначити із силового трикутника АВС:
(2.1)
де N – осьове зусилля між різьбовими деталями, Н;
в – кут при вершині конуса фаски гайки, град.
При взаємодії РД торцевими площинами також виникає поперечна сила Р взаємного
орієнтування, що зумовлена моментом і силами тертя на площі контакту (рис. 2.1,
б, рис. 2.4). Математичним методами необхідно обґрунтувати умови виникнення
цієї сили і її залежність від режимів загвинчування і параметрів податливого
базування.
Будемо вважати, що основна операція складання РЗ, яка називається загвинчування
(нагвинчуванням) починається в момент контакту РД, а її першим етапом або
елементарною операцією є процес взаємоорієнтування, котрий повинен забезпечити
їх співвісне розташування.
Рис. 2.1 Схеми взаємодії різьбових деталей в початковий момент контакту: а –
контакт фасками; б – контакт торцьовими площинами; R1 – радіус фаски різьбового
стержня; R2 – радіус фаски гайки.
Серед різновидів податливого базування різьбових деталей, які можна виокремити
за їх степенями вільності, є дві крайні групи. У першій групі усіма шістьма
ступенями вільності володіє тільки гайка, а різьбовий стержень (болт, шпилька)
закріплений жорстко. Між цими крайніми групами податливого базування лежить
ціла низка проміжних, у котрих і гайка і різьбовий стержень мають певну
кількість ступенів вільності, що в сумі дорівнюють шести. Варіанти виконання
податливого базування також можуть бути дуже різноманітними, залежно від
конструктивних особливостей деталей різьбової пари.
Нами розроблено і досліджено дві схеми податливого базування різьбових деталей
[97, 98]:
1) Гайка має чотири степені вільності – переміщення у напрямі двох
взаємоперпендикулярних осей і обертання навколо них (рис.2.2) [97].
2) Гайка має шість степеней вільності, а гвинт закріплений жорстко (рис.2.5)
[98].
Такі схеми податливого базування РД можна застосовувати у стаціонарних і
підвісних одно- і багатошпиндельних гайкокрутах.
Якщо гайка утримується в головці ручного механізованого гайкокрута, це також
можна вважати податливим базуванням, бо рухи для її орієнтування відносно РС
здійснює робітник ручним маніпулюванням гайкокрута.
2.2. Взаємне орієнтування різьбового стержня і гайки за першою схемою
податливого базування.
Така схема нерідко застосовується у практиці, наприклад в автоматах і
півавтоматах для складання вузлів форсунки ДВЗ [62].
За цією схемою (рис. 2.2, рис. 2.3) гайка утримується у гнізді бази 3 і разом з
нею може пересуватись у П-подібному пазу напрямної 2 у площині креслення.
Напрямна 2 має можливість руху у П-подібному пазу основи 1 у напрямі,
перпендикулярному до площини креслення, і за рахунок цього пазу і заокругленої
форми виступу може повертатися навколо осей цих рухів. Радіальні 4 і осьові 5
пружини утримують базу 3 гайки і напрямну 2 у зрівноваженому стані.
Рис. 2.2 1-ша схема податливого базування гайки: 1 – основа; 2 – напрямна база
гайки; 3 – база гайки; 4 – радіальні пружини; 5 – осьові пружини; R1 – радіус
фаски РС; R2 – радіус фаски гайки; N – осьове зусилля шпинделя; щ – кутова
швидкість шпинделя(РС).
Рис.2.3. Початкове положення гайки і гвинта у 1-шій схемі її податливого
базування: О1 – вісь гвинта; О2 – вісь гайки; е – початкове зміщення осей; R1 –
радіус фаски РС; R2 – радіус фаски гайки.
2.2.1. Площа контакту
Величина площі контакту А (на рис. 2.3 заштрихована) різьбового стержня і гайки
залежить від розмірів їх фасок, а також лінійного зміщення осей е. Якщо е > R2
- R1, то матиме місце контакт гвинта і гайки по їх плоских торцевих поверхнях
(рис. 1, б, рис. 2.2, рис. 2.3). Коли ж е < R2 - R1 гвинт і гайка взаємодіють
конічними поверхнями фасок (рис. 1, а).
Знайдемо величину площі А в залежності від величини зміщення
- Київ+380960830922