Методы восстановления посадки изменением начальных размеров деталей
Этот метод является в настоящее время самым распространенным. Из материала предыдущей главы известно, что как только зазор в сопряжении в результате износа достигает своего предельного значения Smax, работа такого сопряжения должна быть прекращена и может быть возобновлена лишь после того, как этот зазор будет уменьшен до его начальногo значения 5ач- Для наружных и обычно малоответственных сопряжений восстановление посадки может быть произведено в процессе технического ухода за машиной путем регулировки (подтяжки) такого сопряжения. В конструкциях некоторых сопряжений (например, некоторые подшипники в сельскохозяйственных машинах) предусмотрена возможность такой иодтялгки. Эта подтяжка, однако, имеет ограниченное распространение, а для ответственных сопряжений, предназначенных работать в условиях жидкостного трения, она не может быть рекомендована, так как не восстанавливает в достаточно полной мере эксплуатационной надежности сопряжения. Убедимся в этом. На рис. 52, а в утрированном для наглядности виде показано положение вала в подшипнике в состоянии покоя при предельном максимальном зазоре s,a.r- Нагруженная область подшипника располагает какой-то клиновидной формой смазочного слоя, определяющей несущую способность подшипника. После подтяжки подшипника, т. е. удаления некоторого числа прокладок одинаковой толщины с обеих сторон, максимальный зазор уменьшится, допустим, до начального значения На рис. 52, б показано положение вала в подшипнике опять- таки в состоянии покоя для этого случая. Сравнивая обе фигуры, видим, что никаких изменений по существу в работу данного сопряжения подтяжкой подшипника не внесено. Нагруженная область подшипника в обоих случаях имеет одну и ту же форму клиновидного смазочного слоя. Изменение коснулось лишь ненагруженной области. Хотя влияние последней на несущую способность подшипника еще недостаточно изучено, однако, на основании имеющихся данных при современном расчете скользящих подшипников, этим влиянием пренебрегают. Таково значение регулировки для сопряжения, несущего постоянную нагрузку. Рис. 52. Положение вала в подшипнике в состоянии покоя; до подтяжки сопряжения (а) и поело подтяжки (б).
Иначе дело обстоит с сопряжением, подверженным резко меняющейся нагрузке (особенно знакопеременной). Здесь, как известно, значение имеет не форма смазочного слоя, а абсолютная величина зазора, так как энергия удара растет в соответствии с ростом зазора по зависимости (40): В этом случае целесообразность подтяжки подшипника очевидна, так как уменьшением зазора до начального значения сводится к практическому нулю влияние ударов от сил инерции возвратно движущихся деталей. Для сопряжений коленчатого вала подтяжка подшипников также предупреждает разрушение механизма от ударов. Хотя в этом сопряжении шейки нагружены центробежными силами и подшипник является деталью, вращающейся вокруг шейки, т. е. имеем случай, несколько отличный от описанного, полностью эксплуатационная надежность сопряжения после подтяжки и здесь не восстанавливается. Подтяжка, искажая форму вкладыша (рис. 52. б), приводит здесь к быстрому износу подшипника. Этот быстрый износ будет иметь место до момента, когда вкладыш получит правильную цилиндрическую форму. Последнее, однако, произойдет лишь поело такого износа, при котором размер меньшей оси овала дойдет до размера большей оси, т. о. когда подшипник примет такие же размеры и форму какие он имел до подтяжки. Но к этому моменту, если даже не учитывать влияния износа вала, зазор достигает величины s,ax- Таким образом, сопряжениям, рассчитанным на работу в условиях жидкостного трения, простая регулировка после износа не восстанавливает полной эксплуатационной надежности. Сказанным объясняется тот факт, что в современных конструкциях автотракторных двигателей подшипники коленчатого вала делаются нерегулируемыми. Основной способ восстановления посадки изменением размеров деталей — это применение деталей ремонтных размеров. При нем сопряжению возвращается начальный зазор и детали получают требуемую геометрическую форму. Достаточная надежность этого способа очевидна: им почти полностью восстанавливается первоначальная эксплуатационная надежность сопряжения. Достигнуть таких результатов, однако, можно лишь сравнительно дорогим способом, именно если одну из деталей сопряжения оставить, устранив в ней искажение геометрической формы, другую же заменить новой. Действительно, изношенный вал, например, можно оставить при условии, если к нему будет изготовлен новый подшипник, обеспечивающий с таким на образом начальный зазор. Таким образом, детали отремонтированного данным способом сопряжения будут иметь размеры, отличные от первоначальных, соответствующих новому сопряжению. Эти отличные от первоначальных размеры принято называть ремонтными размерами, отчего и данный способ восстановления посадки получил название способа ремонтных размеров. Вопрос о том, какая деталь должна подлежать замене и какая восстановлению, решается в основном соображениями экономического характера. Деталь более дорогую почти во всех случаях целесообразно оставить, а более дешевую заменить. При описываемом способе восстановление оставленной детали сводится в основном к восстановлению ее геометрической формы. Практически, кроме выведений искажении формы, приходится еще снимать некоторую стружку, чтобы довести данную деталь до ближайшего ремонтного размера. Число таких размеров и их величины должны быть определенными, так как только при этих условиях возможно изготовление заменяемых деталей ремонтных размеров на заводах заранее. К тому же отсутствие системы определенных ремонтных размеров внесло бы большие затруднения в организацию процесса ремонта, Известной разновидностью способа ремонтных размеров является также ремонт сопряжения применением дополнительных ремонтных деталей, как-то: переходных втулок, дополнительных колец, накладок и пр. Чаще всего в этом случае одна деталь получает ремонтный размер, вторая же не заменяется, а реконструируется для достижения начальной посадки. Например, вал шлифуется, а в охватывающую деталь устанавливается переходная втулка. Материал предыдущей главы по установлению предельных износов позволяет обоснованно подойти и к выработке системы ремонтных размеров. Здесь только нужно знать еще предельные размеры деталей, при которых последние подлежат полной выбраковке. По данному вопросу будут даны некоторые соображения в этой же главе ниже. Здесь же будем считать эти предельные размеры заданными. Рассмотрим основное сопряжение вал — подшипник. Если сопряжение располагает регулируемым подшипником, то необходимость ремонта такого сопряжения, очевидно, наступит тогда, когда после удаления регулировочных прокладок зазор достигнет своей предельной величины. Этот случай и будет общим. Пусть ремонту подвергается вал, а подшипник заменяется. Обозначим через: Составляющая / определяется способом обработки, зависит от оборудования и может считаться заданной. Величина же г может быть выражена в наиболее распространенном случае зависимостью: В случае равномерного по окружности износа вала полученная по формуле (81) величина i = г’в будет представлять собой удвоенную толщину слоя, снятого равномерным износом. Первоначальное положение центра сечения вала в деталях ремонтных размеров в этом случае сохраняется. Если вал подвергается только одностороннему износу, то: 1) в случае, когда положение центра вала в ремонтных размерах может быть изменено, величина г« будет равна овализации вала (рис. 53, а), и следовательно, i =у\ 2) при сохранении первоначального положения центра сечения вала величина i будет равна удвоенной овализации вала (рис. 53, б), т. е. (82) Этот случай должен быть признан менее желательным, так как при нем снимается значительная стружка, что ведет к сокращению срока службы детали. Однако в некоторых случаях, например при восстановлении коренных шеек коленчатых валов, это требование приходится строго выдерживать. Наконец, встречаются случаи, когда вал изнашивается по окружности с некоторым односторонним углублением этого износа. Если в этом последнем случае положение центра вала не сохраняется, то выражение для i = = г'рв -Ь у характеризуется зависимостью (81), Если же необходимо положение центра вала сохранить, то в этом случае выражение для i получает следующий вид (рис. 53,б): Если при восстановлении посадки способом ремонтных размеров основной (т. е. оставляемой) деталью является не вал, а отверстие, например цилиндры двигателя, то ряд ремонтных размеров, очевидно, должен быть представлен так: Способ ремонтных размеров, несмотря на его простоту, доступность и сравнительную надежность, имеет и существенные недостатки. Первый недостаток заключается в том, что ремонтные размеры ограничивают взаимозаменяемость деталей и вносят осложнения в дело снабжения запасными частями и организацию ремонтного процесса. Чем больше программного ремонтного предприятия, тем заметнее сказывается влияние этого недостатка. Второй недостаток обусловлен тем, что сопряжение с сильно измененными размерами деталей (при большом количестве ремонтных размеров) может оказаться значительно ослабленным и будет иметь резко пониженный срок службы. Действительно, формула (30), по которой рассчитывается наивыгоднейший или, как нами принято, начальный зазор, имеет вид: Имея в виду, что при всяком ремонте начальный зазор берется таким н«е, каким оп задан для нового сопряжения, получаем в результате фактическое сужение предела допустимого роста зазора на одну четверть, т. е. весьма значительное. Хотя сделанный вывод относится к валу и приведенные значения 8нач И «max но применимы к отверстию, однако аналогичные результаты будем иметь и в том случае, когда восстанавливаемой деталью является не вал, а отверстие. Здесь, например, при восстановлении цилиндров будут играть решающую роль увеличенный вес поршней и, следовательно, увеличенные силы инерции, повышенная жесткость работы двигателя вследствие увеличенной степени сжатия и другие факторы, влекущие за собой сокращение срока службы деталей. Что касается способа дополнительных ремонтных деталей, то поскольку и в этом случае приходится иметь дело с измененными размерами, отмеченные недостатки способа ремонтных размеров должны быть отнесены и к данному способу. Наряду с этим способ дополнительных ремонтных деталей имеет, однако, и своп, присущие только ему недостатки. Во-первых, всякое добавление деталей в узел ослабляет жесткость этого узла и, как правило, повышает его теплонапряженность. Во-вторых, если ставить условием сохранение взаимозаменяемости, введение в размерную цепь новых деталей приводит к ужесточению допусков на обработку этих промежуточных звеньев. Действительно, обращаясь к уравнению размерной цепи: Замечаем, что при увеличении количества звеньев цепи заданную техническими условиями величину Zmax — min можно сохранить лишь путем уменьшения допуска на неточность изготовления каждого звена. На рис. 54 приведен пример превращения четырехзвенной цепи способом дополнительных деталей в пятизвенную. Пример показывает, что если каждое звено одной и той же цепи обрабатывается с одной и той же точностью, то переход от четырехзвенной цепи к пятизвенной повышает точность обработки каждого звена с 0,025 до 0,020 мм. Так как в условиях ремонтного производства часто бывает трудно сохранить даже заданную машиностроительным заводом точность изготовления звена, то всякое повышение этой точности фактически делает взаимозаменяемость неосуществимой и приводит к необходимости подгонять дополнительную ремонтную деталь индивидуально по месту. Следует оговориться, что из рас¬смотренных способов известного внимания заслуживает вариант способа дополнительных ремонтных деталей, при котором, например, вал восстанавливается до нормального размера любым способом, а отверстие — постановкой дополнительной втулки. Этот вариант не имеет недостатков способа ремонтных размеров, однако, недостатки, присущие способу дополнительных ремонтных деталей, здесь имеют место.
