1. ВСТУП.
1.1.Розвитокмашинобудування в країні.
Миживемо в оточенні машин і так до них звикли, що не можемо уявити собі, якобійтись без цих багаточисленних помічників, які полегшують нашу працю, нашежиття. Далеко не завжди ми віддаємо собі звіт в тому, скільки різноманітнихмашин існує поряд з нами. Тільки деякі з них знаходяться перед нашими очима, аскільки є машин про існування яких ми навіть не здогадуємось.
Щовідомо нам про машини, за допомогою яких були виткані тканини, спечений хліб,запаковані консерви, надруковані кноги і журнали! А ці машини зв«язані зіншими – ті, завдяки яким вони з»явились на світ. Кожен рік, кожен деньінженери-конструктори працюють над новими машинами, реконструють старі.
Машинирозвиваються дуже швидко. Сама людина розвивалась не меньше двох мільйонівроків, а вся історія машин складається тільки в два з половиною тисячоліття.
Можливо,першою машиною в сучасному розумінні, був водяний млин, не що інше, якперетворення енергії водяного потока в енергію обертання. Перші млини з«явилисяна гірських річках і швидко розповсюдились всюди, де можна було зробитиперепону води.
Іншимигалузями діяльності людини, в результаті якої виникли машини, було будівництвоі водозабеспечення. З»являються пристосування для підйому і переміщення вантажів,принцип дії яких залишився в сучасних вантажопідйомних пристроях і машинах.
Важковизначити час винаходу тих чи інших машин, можливо, що вони винаходилисьнеодноразово. З«явилися машини, які можна назвати пневматичними, тому щовони служили для перетворення не сили, а руху. Їх можна назвати автоматами,походження яких дуже давнє. За допомогою таких автоматів проводилисьтеатралізовані і релігійні дійства, поряд з машинами автоматами були і великі,керуючі рухом статуй.
Винахідпневматики зв»язаний з іменем Александрійського механіка Ктесибія. Вінвинайшов двохциліндровий пожежний насос, водяний годинник, водяний орган, атакож аеротрон-воєнну машину, в якій роль упругого тіла відіграє стиснутеповітря.
Згадаємо,що великий математик і механік Архімед, один із самих визначних вчених вісторії людства досяг дуже багато. В математиці він винайшов бинегральнечислення, набагато випередивши свій час. Він винайшов гвинт, використовувавзубчасте колесо, знайшов закон який носить його ім«я, винайшов багатонових машин. Під час осади рідного міста римлянами він винайшов нові військовімашини, які надовго затримали набагато сильнішу армію римлян під стінамисиракуз. Але всеж місто пало, і один з римських солдат убив Архімеда.Останніми словами великого вченого були:»Не трогай моих чертежей”.
Нажаль, до нас дійшло мало відомостей про інженерів давнини і деякі з нихзалишили написані ними книги, про інших відомі лише імена.
Заразми знаємо, що в Древній Греції були дуже поширені військові машини. В Римськійімперії були винайдені сільскогосподарські і будівельні машини. В кінці 1 ст.до н.е. римський архітектор Марк Вітрувій Полійон написав «десять книг проархитектуру». Цого твором користувалися півтори тисячі років. Десята книгатвору присвячена машинам, і тут дано, мабуть, перше означення машини,«Машина є совокупність з»єднаних разом дерев«яних частин, якімають велику силу для переміщення вантажів».
Варабських країнах велике поширення мало ткацьке виробництво. Перетворенняпоступального руху в рух обертовий за допомогою педального механізму, використане в конструкції
гончарногокруга, зробило кращою якість пряжі і прискорило виробництво. Мабуть біля ІІ ст.до н.е. в Китаї був винайдений станок з рухомими шнурами для підняття іопускання ниток після кожного перельоту човника. Цей станок був освоєнийткачами Середньої Азії. і Близького Сходу.
ВХ-ХІ ст. був винайдений годинник. Винахідником годинника називають математикаГерберта Орійянського, який завів у Європі «арабські» цифри. Можнасказати, що винахід і виготовлення годинників допомоголо становленню механіки.Очевидно, наприклад, що зубчасті колеса широко поширилися в техніці завдякивинаходу годинника.
Першауніверсальна парова машина була винайдена механіком Коливано-Вознисенськихзаводів Іваном Івановичем Ползуновим.
Важливуроль в механіці машин мав головний механізм парової машини- кривошипно-шатунниймеханізм, який служить для перетворення зворотньо-поступального руху поршня урух обертальний.
Паровамашина дала можливість стоворити механічний транспорт. Перший локомотив в 1814році побудував Джордж Стефенсон. У вересні 1810 році була відкрита перша всвіті 40-км пасажирська лінія Ліверпуль-Манчестер.
Одночаснопроходило і становлення механізованного водного транспорту. В 1818 році перший пароплавперетнув Атлантичний океан. Це була «Саванна», яка мала довжину 30,5м. і ширину 7,9 м.
В1822 році англічанин Г.Огль збудував жатку в якій використав принцип зрізки. В1826 році П.Белл винайшов машину, придатну для збору урожаю.
Розвитокмашин з середини минулого століття іде все швидшими темпами. З«являютьсянові типи машин. В 1879 році механік К. Бенц винайшов двохтактний двигун.Перший автомобіль Бенца був трьохколесним, він мав максимальну швидкість 16км/год. В той самий рік Готліб Даймлер побудував мотоцикл, на якому встановивмалогабаритний двигун власної конструкції. В 1892 році свій перший автомобільпобудував американський механік Генрі Форд. Він організував в детройті великийконцерн по виробництву автомобілів і став одним із засновників американськоїавтомобільної промисловості.
Здеяким відставанням від автомобіля був винайдений літальний аппарат важчийповітря-аероплан. це було в 90-х роках ХІХ ст.
Першасвітова війна переключила машинобудівні заводи на виробництво зброї. Виникаютьнові військово-транспортні засоби, артилерійськи системи, будують механізми дляартилерійських систем. Були винайдені броне-автомобілі, а в 1916 році в бою нарічці Соммі англійці вперше використали танки.
Найстарішиміз транспортного машинобудування було локомотивобудування. В 1924 роцірадянський інженер Яков Модестович Гаккель спроектував і побудував перший всвіті магістральнийтепловоз, а в 1933 році Кололипський завод почав йогосерійнийне виробництво.
Авіаціяв нашій країні швидко досягла по всіх показниках великих успіхів. В 12\923 роціпід керівництвом радянського авіаконструктора Костянтина АлександровичаКалініна в Харкові був побудований пасажирський літак К-1. В 30-х роках булопобудовано велике сімейство літаків АНТ, побудованих під керівництвомавіаконструктора Андрія Миколайовича Туполева, учня Жуковського. На літакуАНТ-25 був вперше здійснений безпосадковий переліт Москва-Північнийполюс-Ванкувер (США).
Всередині 20-х років під керівництвом Аркадія Дмитровича Швидова був побудованийперший авіаційний двигун з водяним охолодженням. Це значно прискорило дальшийрозвиток авіації.
Сільскегосподарство в 20-х роках повільно почало механізуватися. Побільшало числотракторів, з»являються машини нових типів. з початку 30-х роківЗапорізький завод «Комунар» почав випуск комбайнів своєї конструкції.Тоді ж почали діяти Саратовський завод комбайнів і Ростовський заводсільскогосподарських машин, на якому було почато виробництво збиральнихкомбайнів. З«явились канавокапальні машини для збирання овочів.
Швидкийрозвиток машинобудування поставив нові завдання перед металургією: радянські заводи почали виробництво важкоїметалургічної техніки. Швидкими темпами закінчилась реконструкціяСтарокраматорського машинобудівного заводу, почав працювати Новокраматорськийзавод. В 30-х роках на цьому заводі для „Запоріжсталі“ бувпобудований потужний прокатний стан-блюмінг.
30-тіроки – це час швидкого розвитку ковальско-пресового обладнання, без якого булоб неможливе масове виробництво машин. в нашій країні в роки першихп»ятирічок кількість пресів і механічних молотів вітчизняного виробництвазначно виріс. Був освоєний випуск парових молотів з вагою подаючих частин 1-3тони і кривошипних пресів до 900 т., а також ножиць для різкі металу,горизонтально-ковальських машин.
Зрозуміло,що для приведення в дію маких потужних машин необхідна була відповіднаенергетична база. Основною енергетичною машиною стала турбіна. Так, що в 30-тіроки на Ленінградському металічному заводі була побудована турбіна потужністю100 МВт.
Механізаціяв гірській справі швидко розвивалась в роки першої та другої п«ятирічки.Був налагоджений випуск врубових і навалочних насосів, бурових машин. Побудовавугільних комбайнів була великим кроком вперед. Практично до 40-х роківрадянська вугільна промисловість за рівнем механізації зайняла перше місце всвіті.
Виробництвобудівельних і дорожних машин в значній мірі були поставлені в перші рокип2ятирічки. Вітчизняні заводи освоїли виробництво бетонометалів, розчинометаліві почали серійний випуск екскаваторів.
Вкінці першої п»ятирічки на будівництві з«явились стрічковітранспортери, спочатку імпортного, а потім і вітчизняного виробництва. Набагатьох заводах освоїли виробництво пневмотичних компресорів, що дозволилопідвищити рівень механізації важких робіт і забезпечити їх безпечність.
Структурамашин і механізмів в 30-40-ві роки має деякі зміни :
вякості структурних елементів, в їх склад поряд з жорсткими і гручкимиелементами починають входити рідкі, газоподібні, електромагнитні, а потім іелектронні елементи.
Другасвітова війна внесла значні корективи в розвиток машинобудування, інженернадумка працювала в основному в напрямку вдосконалення мехніки для ведення війни,але разом з тим вона не з меньшим успіхом використовувалась у мирній праці.
В70-х роках в нашій країні була побудована машина для діагностики вродженихпороків серця. Вона працювала за методом порівняння того, що закладено було вїї пам»ять, з данними, одержаними при обстеженні хворого. З цієї машинипочалось використання ЕОМ в медицинській практиці.
Вповоєнні роки значні зміни відбулися в авіації:
поршневідвигуни поступилися місцем реактивним, що дало можливість підняти паралельнувисоту польотів до 35 км., швидкість польоту до 25 тис. км/год. Звичайно що прицьому змінювався не тільки двигун, а і весь літак. Поряд з реактивними ітурбореактивними почали використовувати і турбогвинтові, високоекономічні інадійні. в 50-х роках був збудований перший турбогвинтовий двигун, який зайняводне з перших місць в громадській авіації. Тоді ж почався серійний випусктурбореактивного лайнера Ту-104 конструкції Туполева. цей лайнер на висоті 10км розвивав швидкість 800 км/год.
В60-ті роки колектив під керівництвом Олега Костянтиновича Антонова збудувавсамий великий в світі транспортний літак АН-22 («Антей») –цільнометалічний моноплан з високодинамічним крилом, на якому встановили чотиритурбогвинтові двигуни. Звичайно, управління такими гігантами можливе лише придуже високому рівні автоматизації.
Зрослигабарити і енергетичних машин. в кінці 50-х років в Харкові були спорудженніпарові турбіни потужністю 100МВт. Ці турбіни успішно пропрацювали навітчизняних теплових електростанціях. В 70-х роках потужність парових турбін водному агрегаті збільшилась в 15 раз.
Ростетакож потужнисть гідротурбін, при цьому бачимо тенденцію до зниження ваги іодночасно до підвищення техніко-економічних показників машин. Вже в 70-ті рокипотужність гідравлічних турбін була 600МВт в агрегаті.
Всередині століття були винайдені машини, за допомогою яких людина вийшла вкосмос. Перший радянський штучний спутник Землі, перший політ людини в космоссвідчили про те, що можливості машин ще не вичерпані.
Тількитри десятиліття потому в США був виданий патент на автомат, який вперше назвалипрромисловим роботом. Тепер Японія перша країна по виробництву промисловихроботів.
Внашій країні збудовані роботи як універсального так і спеціалізованноговикористання. Сім«я роботів і маніпуляторів періодично поповнюються новимизразками. Лише декілька десятків років відокремлює нас від того часу, коли намісяці почала працювати радянська космічна станція, яка мала змогу дослідитисупутник Землі завдяки системі штучного зору. В 1970 році на Місяць бувзакинутий автоматичний міжпланетний радянський самохідний аппарат»Луноход-1″, який мав шассі високої прохідності і приймав команди ізЗемлі. Через 3 роки вже почав працювати «Луноход-2»-автоматичнийаппарат з цілим рядом удосконалень.
Взагаліж машини автоматичної дії -це машини майбутнього. Поступово вони освоюють всебільше і більше функцій людини і живого організму. Очевидно з їх допомогоюбудуть вирішені не тільки спеціальні завдання машинної техніки, а і важливе іспільне багатьма галузями промисловості завдання — механізація важких
робот.
2. ТЕОРИТИЧНАЧАСТИНА.
2.1.Призначення, галузь використання, позитивні якості та недолікимеханізмів;метеріал щовикористовується для виготовлення деталей механізмів.
Механізмом називають сукупність рухливо поєднаних тіл (ланок), якіздійснюють під дією докладених зусиль певні доцільні рухи. Рухомі ланки, щоутворюють механізм, поєднані між собою кінематичними парами і нерухомою ланкою.Робота механізму пов«язана або з передачею енергії з одного вала на іншийі зміною кутових швидкостей (зубчаста, ремінна, ланцюгова та іншіпередачі), абоз перетворенням одного виду механічного руху в інший, наприклад обертального узворотно-поступальний, і навпаки (кривошипно-шатунний, кулачковий та іншімеханізми).
Основнепризначення механізмів перетворення руху – перетворення обного виду механічногоруху в інший. Найчастіше це перетворення обертального руху в поступальний,рідше навпаки (інколи для інших видів перетворення руху).
Основнівиди механізмів перетворення руху :
1. Ексцентриковий механізм.
2. Кулачковий механізм.
3. Кулісний механізм.
4. Храповий механізм.
5. Реечний механізм.
6. Механізм гвинт-гайка.
Всі зазначені вище механізми використовуються майже вкожній сфері діяльності людини. Важко перерахувати всі галузі діяльності людинив який застосовуються механізми перетворення руху, це і машинобудування, іприладобудування, авіаційна та автомобільна промисловість та інші, і навітьтака високотехнологічна галузь як космічна промисловість. Але найширшезастосування ці механізми отримали в верстатобудуванні. зараз нема жодноговерстата, в якому не був би застосований хоч один з механізмів перетворенняруху.
Якщо казати про недоліки механізмів, то основним з них єдосить складна побудова цих механізмів, та складне виготовлення деталей цихмехханізмів. Довгостроковість та якість цих механізмів має пряму залежність віддовгостроковості і якості роботи кожного з елементів механізму і якщо хоч одинз елементів механізму втрачає свої початкові параметри, то і весь механізмпочинає працювати з відхиленням від норми, або перестає працювати взагалі.Кожна з частин механізму має складну форму і процес виготовлення коштує чималікошти. Також не аби яке значення має досить дороге і працеємне обслуговуванняцих механізмів під час роботи. Саме тому ремонт деталей цих механізмів коштуєчасто дорожче, ніж виготовлення нових, тому в кожному конкретному випадкусудять про доцільність і метод ремонту. До недоліків цих механізмів можно такожвіднести відносну дорожнечу матеріалів з яких вини виготовляються. Але якими небулиб недоліки механізмів перетворення руху, замінити їх іншими механізмами немає можливості. І саме в цьому є їх головний недолік. Але якщо викрислити цімеханізми з побудови обладнання та машин, в яких вони використовуються, останніпросто втратять свою працездатність.
Що стосується матеріалів, з яких виготовляютьсядеталі механізмів, то перелік цих матеріалів досить значний, тому зазначимолише основні із них :
а) Механізм гвинт-гайка.
Гвинти звичайно виготовляють з середньовуглецевих марок (У10 і У12) абоінструментальних марок (45 і 50) сталей; гайки – з олов»янистих бронз(Бр.ОНФ 10-1-1 або Бр.ОЦС 4-4-17) або атифрикційного чавуну (АЧК-1, АЧК-2).
б) Реечний механізм.
Якзубчасте колесо так і зубчаста рейка виготовляється з різноманітних матеріалів,як із сталей так і чавунів. Ось деякі з них :
Чавуни
– сірий (СЧ 30-35)
– високоміцний (ВЧ 50-100)
– ковкий (КЧ 45-80)
Сталі
– середньовуглецеві та високовуглецеві конструкційні(30-85)
– низьковуглецеві леговані (15Х, 15ХА,20Х,20ХН3А)
– середньовуглецеві леговані (30ХН3А, 40Х, 40ХН,45ХН)
в) Храповий механізм.
Храповик та собачка в храповому механізмі виготовляються зтих же матеріалів що і деталі реечного механізму. Диск, осі та важелінайчастіше виготовляють з середньовуглецевих легованих сталей (30ХН3А, 40Х,40ХН, 45ХН), а також високовуглецевої сталі конструкційної сталі (60-85).
г) Кулісний механізм.
Серги, кулісний камінь та куліса найчастіше виготовляютьсязі середньовуглецевої легованої сталі (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН) та сталей 55Г,60Г2, 65С2ВА. Зубчасте колесо зі сталей зазначених в п. б.
д) Кулачковий механізм.
Кулачок найчастіше виготовляють з високовуглецевоїконструкційної сталі (60-85), та низьковуглецевої легованої сталі (15Х, 15ХА,20Х, 20ХН3А). Ролик або наконечник на кінці штовхача виготовляють з матеріалівзазначених вище, а також середньовуглецевих конструкційних сталей (30-58).
е) Ексцентриковий механізм.
Ексцентрикта ролик найчастішевиготовляють із сталей зазначених в п. д.
2.2.
2.2.1. Ексцентриковий механізм.
В ексцентриковому механізмі (мал.1), ексцентрик 7 становитьсобою круглий диск, вісь якого зміщена відносно осі обертання вала, на якомувін закріплений. Коли вал 8 обертається, ексцентрик 7 впливає на ролик 9,переміщуючи його і пов«язаний з ним стержень 10вгору. До низу роликповертається пружиною 11. Отже, обертальний рух вала 8 перетворюєтьсяексцентриковим механізмом у поступальний рух стержня 10.
2.2.2. Кулачковий механізм.
Кулачковиймеханізм широко застосовується у верстатах-автоматах та інших машинах дляздійснення автоматичного циклу роботи; вони можуть бути з дисковими циліндричним і торцевим кулачками.Показаний на мал. 2 в механізм становить собою кулачок 12, який має на торціканавку 13 складної форми; уканавку поміщено ролик 14, з»єднанийз повзуном 15 стержнем 16. Врезультаті обертання кулачка 12 (на різних його ділянках) повзун 15 рухаєтьсяз різними швидкостями прямолінейно зворотно-поступально.
2.2.3. Кулісний механізм.
Кулісниймеханізм широко застосовується, наприклад, у поперечно-стругальних і довбальнихверстатів. Показаний на мал. 3 повзун 17, на якому закріплено супорт з ріжучимінструментом. щарнірно пов«язана за допомогою серги 18 куліса 20, якаколивається праворуч і ліворуч. Знизу вона закріплена в шарнірномуз»єднанні 22 й обертається навколо цієї осі під час коливання. Коливаєтьсякуліса в результаті зворотно-поступальних переміщень в її пазу так званогокулісного каменя 21. який одержує рух від з”єднаного з ним зубчастогоколеса 19. яке називається колесом, закріпленим на ведучому валу. Швидкістьобертального руху кулісного колеса регулюється коробкою швидкостей,пов«язанною з електродвигуном.
Довжинаходу повзуна 17 залежить від того, в якому місці встановлено на куліснийшестерні кулісний камінь: чимдалі від центра шестерні він розташований тим більший кут коливання куліси ідовший хід повзуна і навпаки.
2.2.4. Храповий механізм.
Храповімеханізми дозволябть у широкому діапазоні змінювати величину періодичнихпереміщень робочих органів машини. Типи храпових механізмів і галузі їхньогозастосування різноманітні.
Ухраповому механізмі є диск 2 (мал.4) з пазом, в якому закріплюютьвісь 3, якарегулюється за відстанню Х, храповик 6 зі скошеними в один бік зубами, важелі 4і 8, з»єднані з диском і храповиком шарнірно, і собачка 5, яка вільносидить на спеціальній осі, закріпленій на важелі 8. Диск і храповик нерухомозакріплені відповідно на осях 1 і 7.
Приобертанні диска вісь 3 описує коло і переміщує важиль 4, надаючи важелю 8коливального руху. При цьому в залежності від напрямку коливання а-б собачкаковзає по заокругленій частині зуба храповика і потрапляє в його западину піддією сили тяжіння або спеціальної пружини; упираючись у зуб, собачка штовхає його вперед.В результаті кожного обертання диска храповик з веденим валом здійснюєуривчастий (кроковий) рух (обертання). Розмір кроку може бути малим (черезкожен зуб) і великим (через два і більше зубів), що досягаєтьсяперевстановленням кута коливання а-б важеля 8.
2.2.5. Механізм гвинт-гайка.
Основними деталями механізму є гвинт 1 і гайка 2 (мал. 5).Механізм широко застосовують у найрізноманітніших машинах для перетворенняобертального руху у поступальний або навпаки. Особливо часто їх застосовують уверстатах для здійснення прямолінейного допоміжного (подача) або установочного(підведення, відведення, затискання) руху таких складальних одиниць як столи,супорти, каретки, шпіндельні бабки, головки тощо ( гвинти у цьому випадкуназивають ходовими).
Крім того, гвинтовий механізм служить також дляпідняття вантажів або взагалі передачі зусиль. З цією метою його застосовують удомкратах, гвинтових стяжках тощо (гвинти в цьому випадку називаютьвантажними). Звичайно у гвинтових механізмах (передача гвинт-гайка) рухпередається від гвинта 1 до гайки 2, тобто обертальний рух гвинтаперетворюється у поступальний рух гайки. Але існують і конструкції, в яких рухпередається від гайки 2 до гвинта 1 а також передачі в яких обертання гвинтаперетворюється у поступальний рух того ж гвинта при закріпленій нерухомо гайці.Прикладом такого механізму може служити гвинтова передача верхньої частинифрезерного верстата (мал. 6). При обертанні рукояткою 6 гвинта 1 у гайці 2,закріплений гвинтом 3 у полозках 4 стола 5, гвинт 1 починає рухатисяпоступально. Разом з ним рухається по напрямних полозках стіл 5.
2.2.6. Реечний механізм.
Основними деталями механізму є зубчасте колесо 2 і зубчастарейка 1 (мал. 5). Механізм широко застосовують у найрізноманітніших машинах дляперетворення обертального руху у поступальний інколи навпаки. Особливо часто їхзастосовують у верстатах для здійсненя прямолінейного продольного абопоперечного руху деталей верстата. Зубчасте колесо 2 виконуючи обертальний рухнавколо своєї осі, передає за допомогою зубчастого счеплення рух рейці 1, якавиконує прямолінейний рух. Напрямок руху рейки 1 залежить від напрямку рухузубчастого колеса 2. Зубчасті колеса та рейки виготовляють з прямими. косими ікутовими (шевронними) зубами.
2.3.
Технічнийпрогрес висуває все більш високі вимоги до якості сучасних механізмів та машин.Під якістю машин та механізмів розуміють сукупність властивостей, яківизначають її придатність до використання за призначенням. Кретерії оцінкиякості механізму можуть бути поділені на дві основні групи –виробничо-технологічні й експлуатаційні. До виробничо – технологічнихпоказників належать собівартість механізму, маса тощо. З експлуатаційнихпоказників найважливішим є надійність, бо вона характеризує стабільністьякості. інші експлуатаційні показники якості механізмів (продуктивність.економічність, ступінь механізації й автоматизації тощо) без забеспеченняналежної надійності втрачають своє значення. До кожної деталі, складальноїодиниці, механізму, машини в цілому висовуються певні вимоги щодо надійності.
– надійність – властивість виробу виконувати заданіфункції, зберігаючи експлуатаційні показники в заданих розмірах протягомвизначеного проміжку часу або визначеного наробітку. Надійність виробуобумовлюється його працездатністю, довговічністю і ремонтопридатністю.
– працездатність – станвиробу, при якому він здатний виконувати задані функції з параметрами.встановленними вимогами технічної документації.
– безвідмовність – властивість виробу зберігати працездатність протягом певного наробітку безвимушених перерв. Наробіток -–тривалість або обсяг роботи виробу, яківимірюються в годинах, циклах, деталях тощо. Для металорізних верстатівнаробіток, як правило, вимірюється в годинах чи оброблених деталях. Розрізняютьнаробіток за певний період, до першої відмови, між відмовами тощо. Відмова – цеявище, яке полягає в порушенні працездатності виробу. Для металообробногоустаткування відмовами є поломки деталей, розрегулювання, вихід будь-якихпараметрів за межі встановлені ГОСТами чи ТУ, внаслідок чого устаткування неможе виконувати поставлене перед ним завдання тощо. металорізні верстатиналежать до відновлюваних виробів.
– несправність – станмеханізму, при якому він не відповідає хоча б одній з вимог технічноїдокументації.
– довговічність — властивість механізму зберігати працездатність до граничного стану знеобхідними перервами для технічного обслуговування і ремонтів. (Граничний станмеханізму визначається неможливістю його подальшої експлуатації чи зниженняефективності використання нижче допустимого рівня).
– ремонтопридатність –властивість виробу, яка полягає в його пристосуванні до попередження, виявленняй усунення відмов і несправностей шляхом проведення технічного обслуговування іремонтів. Кількісно ремонтоздатність визначається витратами часу і засобів наусунення відмов. Витрати часу на усунення відмови включають в себе час,необхідний для виявлення відмови, відшукування несправності, підготовкизапасних деталей для ремонту, заміни чи відновлення несправного сполучення,після ремонтного налагоджування, перевірки якості ремонту, а такожорганізаційні втрати часу. Отже, ремонтопридатність характеризуєтьсяпристосованність машини до вимог щодо ліквідації пошкоджень, ремонтодоступністюі ремонтоздатністю.
– придатність відшукування пошкоджень – діагностування, виявленню технічного стану устаткування безрозбирання складальних одиниць залежить від конструктивних особливостей машин інаявності в ній пристроїв для захисту від перенавантажень і помилокобслуговуючого персоналу, а також пристроїв, які сигналізують про пошкодження.
– ремонтодоступність –оцінюється зручностями монтажу і доступу до деталей і складових одиниць з метоюїхнього огляду чи заміни, а також для обслуговування системи; ремонтодоступність залежить від типу і видузакріплення деталей і складальних одиниць, наявність вільних (зручних)роз”ємів, кількості й маси деталей, що знімаються для ремонту, ступенемскладності рухів при оглядах і ремонтах.
– ремонтоздатність –визначається наявністю технологічних баз для відновлення висхідних координат,наявністю компенсаторів спрацювання фрикційних муфт, тощо; конструктивними особливостями спрацьованихдеталей, які забеспечують їхню придатність до відновлення; наявність пристроїв, які захищають відкорозії і проникнення в механізм емульсії, а також служать для відведеннястружки і захисту поверхонь, що труться, від пошкоджень; можливістю заміни деяких деталей іскладальних одиниць при модернізації устаткування.
Ремонтопридатність чинить значний вплив на рівень витрат,пов«язаних з експлуатацієй промислового устаткування, і є одним знайважливіших засобів забеспечення надійності і довговічності роботи машин.
3. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА.
3.1.
Дефект– це відхилення будь яких параметрів деталі механізму від встановленихнормативів та ГОСТів на цю деталь, а також усіх параметрів встановленних напрцес ззаємодії між деталями механізму, тобто зміна розмірів форми маси абостану його поверхонь в наслідок спрацювання.
Основні види дефектів деталей механізмів :
– спрацьовуваність робочих поверхонь (зміни розміріві геометричної форми деталей);
– наявність викришування, тріщин, сколів, пробоїн,подряпин, задирів тощо ;
– залишкові деформації у вигляді вигину, перекосу ;
– зміни фізико-механічних властивостей у результатівпливу температури, вологи тощо ;
– зірвані різьби, корозія тощо ;
Основні причини виникнення дефектів механізмів :
– перевищення встановленного строку експлуатаціїмеханізму ;
– неправильна експлуатація та обслуговуваннямеханізму ;
– недоліки виникаючи під час виготовлення деталей зподальшою їх експлуатацією ;
Процес виявлення дефектів називається дефектування. Під часдефектування кожну деталь спочатку оглядають, потім відповідним перевірочним тавимірювальним інструментом контролюють її форму і розміри. В окремих випадкахперевіряють взаємодію даної деталі з іншими, сполучуваними з нею, щобвстановити, що доцільніше — її ремонт чи заміна новою.
В процесі дефектування користуютьсярізноманітними способами для всебічного обстеження деталей і виявленнярізноманітних дефектів.
1. Зовнішній огляд –дозволяє виявити значну частину дефектів: пробоїни, ум»ятини, явні тріщини, сколи, значні вигини іперекоси, зірвані різьби, порушення зварних, паяльних і клейових з”єднань,викришування в підшипниках і зубчастих колесах, корозію тощо.
2. При перевірці на дотик –визначають спрацювання і зминання різьби, легкість прокручування підшипниківкочення і цапф вала в підшипниках ковзання, легкість переміщення шестерень пошліцах, наявність і відносну величину зазорів сполучуваних деталей, щільністьнерухомих з”єднань.
3. Легке простукування — деталі молотком з м«якого металу або рукояткою молотка здійснюється зметою виявлення тріщин, про наявність яких свідчить деренчливий звук.
4. Гасова проба –здійснюється з метою виявлення тріщин та її кінців. Деталь або занурюють на15-20 хв. до гасу, або гасом змащують передбачуване дефектне місце, ретельнопотім протирають і покривають крейдою. Гас, що виступає з тріщин, зволожуєкрейду і чітко виявляє межі тріщин.
5. Виміри – за допомогоювимірювальних інструментів і засобів дозволяють визначити величину спрацюванняі зазорів в сполучуваних деталях, відхилення від заданих розмірів, похибкиформи і розташування поверхонь.
6. При перевірці твердості – поверхні деталі визначають зміни, які виникли в процесі їїексплуатації.
7. Гідравлічне (пневматичне) – випробування служить для виявлення тріщин і раковин у корпуснихдеталях. З цією метою в корпусі заглушують всі отвори, крім одного через якийнагнітають рідину під тиском 0,2-0,3 МПа (тіч або запотівання стінок засвідчуєнаявність тріщин. Можно також нагнітати повітря в корпус, занурений у воду (поява бульбашок повітря свідчить про наявність нещільності).
8. Магнітний спосіб –заснований на зміні значення і напрямку магнітного потоку, який проходить черездеталь, у місцях з дефектами. Ця зміна визначається нанесенням на випробуванудеталь сухого чи завислого в гасові (трансформаторне мастилі) феромагнітногопорошка: порошок осідає по кромцітріщин. Спосіб використовується для виявлення прихованих тріщин і раковин усталевих та чавуних деталях за допомогою стаціонарних і переносних магнітнихдефектоскопів.
При дефектуванні важливо знати й уміти призначити граничнеспрацювання для різноманітних деталей устаткування, а також допустимі граничнірозміри (наприклад, допустиме зменьшення діаметра різьби ходових гвинтів – 8%).
Перевірені деталі сортирують на три групи :
– придатні для подальшої експлуатації
– ті, що вимагають ремонту або відновлення
– непридатні, які підлягають заміні
Ремонту та відновленню підлягають звичайно трудомісткі йдорогі у виготовленні деталі. Ремонтована деталь повинна бути наділена запасомміцності, який дозволяє відновлювати або змінювати розміри сполучуванихповерхонь ( за системою ремонтних розмірів), не знижуючи (а в ряді випадківпідвищуючи) їхньої довговічності, зберігаючи чи покращуючи експлутаційні якостіскладальної одиниці (деталі). Деталі підлягають заміні, якщо зменшення їхніхрозмірів в результаті спрацювання порушує нормальну роботу механізму, абовикликає подальше інтенсивне спрацювання, яке приводить до вихроду механізму зладу. При ремонті устаткування замінюють деталі з граничним спрацюванням, атакож зі спрацюванням менше допустимого, якщо вони за підрахунками невитримують строку експлуатації до чергового ремонту. Строк служби деталейвизначають з урахуванням граничного спрацювання у фактичних умовахексплуатації.
Деталі. які підлягають заміні, зберігаються дозавершення ремонту механізму, бо вони можуть знадобитися для складання кресленьабо виготовлення зразків нових деталей.
3.2. Ремонт деталей механізмів.
3.2.1. Ремонт деталей реечного механізму.
Деталі роеечного механізму, що надходять уремонт, можуть мати такі дефекти: спрацювання зубів поробочому профілю, один або декілька зламаних зубів, одну або декілька тріщин увінці, спиці або ступиці, жмакання поверхонь отвору або шпоночної канавки вступиці, зминання шліців і заокруглень торців зубів.
Деталі механізму зі спрацьованими зубами, як правило, невідновлюють, а замінюють новими. Однак для невеликих ремонтних підприємств,неоснащених необхідним устаткуванням для виготовлення нових коліс,рекомендуються описані нижче способи ремонту зубчастих коліс великого діаметраіз великим модулем.
Колеса зі спрацьованням зубів по товщині, яке не виходитьза межі допустимого, можна залишити в механізмі, бо вони не погрішують йогороботу. циліндричне колесо з однобоким спрацюванням зубів 2 у правого торця(мал. 8) можна відремонтувати так: у колеса підрізатичастину 3, а з іншого боку приварити кільце 1, яке точно відповідає вилученійчастині 3; потім кільцевстановити так, щоб у перемиканні брала участь ліва (неспрацьована) частиназубів.
Деталі зі зламаним або викривленим зубом не можна залишатив механізмі – це може призвести до поламання зубів сполученої рейки й аваріїскладальної одиниці. Таку деталь у відповідальних передачах необхідно замінитипридатним. У менш відповідальних тихохідних передачах пошкодженні зубиекономічно вигідно відновлювати. Зубчасті колеса та рейки можна ремонтувати наплавленнямспрацьованих зубів, встановленням зубчастих вкладишів, які закріплюють гвинтамиабо зварюванням (мал. 9), або вкрутнів тощо.
Обробка наплавлених зубів досить складна. Для її полегшеннязуби коліс середніх і великих модулів наплавляють за
допомогою пари мідних шаблонів 6 (мал. 10), які маючиформу западин між зубами, утворюють бокові поверхні зуба. Перед наплавленняммідні шаблони з»єднують між собою планками 5 і прикріплюють до вінцяколеса планками 7. Планки 7 можна замінити струбцинами або будь-яким іншимпристроєм. У зв«язку з тим, що метал, який наплавляється, не приварюетьсядо шаблонів внаслідок високої теплопровідності міді, шаблони легко виймаються.Після наплавлення колесу дають повільно прохолонути, зариваючи в гарячий пісоквсе колесо або ту його частину, де наплавлено зуб. Відновлення зубівнаплавленням доцільне лише в тому випадку, коли інші способи застосуватинеможливо.
Спрацьовані деталі, ремонт яких визнано недоцільним,необхідно замінювати новими парами, навіть в тих випадках, коли одна деталь впарі, що замінюється, спрацювання не має. Це пояснюється тим, що заміна обохдеталей кожної пари, як правило, виготовляється одним і тим самим інструментомна одному і тому ж верстаті;використання нової деталі в сполученні зі старою, небажане, бо зуби новоїдеталі не забеспечують нормального контакту з зубами, що вже приробилися, щовиявляється по появі підвищеного шуму при роботі механізму. Крім того,необхідно також переконатися в тому, що на посадочних поверхнях немає задирів,вм»ятин та інших пошкоджень, які перешкоджають нормальній посадці колесана вал або інші деталі. Якщо такі пошкодження є, їх обов«язково усуваютьрозточуванням посадочного отвору і встановленням перехідної втулки, а принезначному спрацюванні – зачищенням отвору наждачним папером.
3.2.2. Ремонт деталей механізму гвинт-гайка.
Передачагвинт-гайка у відповідності з призначенням складається з двох головних деталей: гвинт 1 і гайка 2 (мал. 5).
а) ремонт гвинтів.
У ходових гвинтах, які мають трапецеїдальну або прямокутнурізьбу, після тривалої роботи спрацьовуються різьбові опорні циліндричніповерхні. Спрацьовані ходові гвинти з трапецеїдальною різьбою ремонтують, агвинти з прямокутною різьбою замінюють новими. Зігнуті гвинти правлять,рихтують за допомогою хомутиків, стяжок, важелів та іншими способами; при правленні гвинт встановлюють у чентрі йвизначають місця його найбільшого биття. Несправні центрові гнізда гвинтавідновлюють на токарних верстатах, підрізуючи його торці.
Спрацьовану трапецеїдальну різьбу ходових гвинтівремонтують, якщо її спрацювання не перевищує 10% початкової товщини витка.Ремонт виконують, вивіряючи і проточуючи або шліфуючи гвинт (мал. 11, а, б) позовнішньому діаметру різьби так, щоб ширина витка після заглиблення канавки ( іліквідації спрацювання) була нормальною ( на малунку показана штриховоюлінією), тобто відповідала по ширині початковому розміру.
Спрацьовані шийки гвинта ремонтують шліфуванням, асполучувані з ними втулки замінюють новими. Якщо можливо за умовами експлуатації,спрацьовані шийки гвинта проточують і на невеликій довжині, можна повернути на180° іздійснити прицьому відповідне проточування шийок, а при необхідності встановитиперехідні втулки.
Відремонтований ходовий гвинт необхідно перевірити наточність кроку спеціальним пристроєм (мал. 12). Для контролю пристрійвстановлюють на гвинт призмами 1 і 4 і розташовують кульові наконечники(змінні). Закріплені на ніжках так, щоб вони помістилися між витками різьбигвинта 6 на відстані 8-10 її кроків; це положення фіксують індикатором 3. Потім пристрій перевстановлюютьна різні дільниці різьби гвинта і читають показники індикатора (принеправильному кроці гвинта ніжка, що коливається, з наконечником 5 нахилитьсяна величину, яку покаже індикатор).
б) ремонт гайок.
Гайки гвинтів супортів зі спрацьованою різьбою замінюютьновими. Металомісткісткі й складні гайки ходових гвитнів звичайно відновлюють,розточуючи в них отвори і встановлюючи компенсатор спрацювання, який являєсобою втулку, зовнішній діаметр якої виконаний зі щільним посадженням порозточеному отвору гайки і внутрішнім різьбовим отвором по відновленій різьбіходового гвинта. Розточування виконують з попередньою розміткою з метоюцентр\ування осі різьби гайки з осями отворів, в яких встановлено гвинт.
У простіших випадках розмітку виконують кернером 1 (мал.13), пропущеним через отвір каретки 3 супорта: некернюють центр на торці гайки 2 і з нього проводять циркулем колодіаметром, дещо більшим, ніж зовнішній діаметр різьби гвинта. Потім по всійдовжині гайки виконують розмітку двох поздовжніх рисок — бокової 8 і верхньої 7(мал. 14), які слугуватимуть базою при встановленні гайки на верстаті длярозточування і нарізування різьби. Для розмітки як базу використовують напрямніполозок: при нанесенні риски 8базою служить поверхня 5, а риски 7 — поверхні 5 і 6. Розмітку виконуютьрейсмусом 9 зі спеціальною підставкою 4.
Після проведення цих робіт можна з певною точністювстановити гайку на верстаті для розточування в ній отвору і нарізуваннярізьби. За круговою рискою на торці гайки здійснюють точне встановлення вгоризонтальному та вертикальному положеннях; після цього отвір розточують і нарізають на ньому різьбу. Положеннянарізаного в гайці отвору по висоті і паралельність його осі базовим поверхнямбуде в точності відповідати положенню сполучуваного з гайкою гвинта,забезпечуючи їхню соосність.
Точність розташування в гайці різьбового отвору перевіряютьперед монтажем складальної одиниці за двома нанесеними на гайку поздовженімирисками. Для цього гайку 11 нагвинчують на гвинт 10 і встановлюють разом з нимдві однакові за висотою призми 13, розташовані на контрольній плиті 12 (мал.15); при цьому гайку повертаютьна гвинт так, щоб бокова і верхня риски розташувалися одна за одною в горизонтальнійплощині. Проводячи вістрям реймуса 14 по рисках, контролюють паралельність їмосі отвору. Після цього встановлюють вістря реймуса у верхній точці круговоїриски А і провертають гайку разом з гвинтом вручну: якщо вістря реймуса не окреслює коло, яке точно збігається з колом,накресленим на торці гайки, це означає, що гайка нарізана неправильно.Застосування розмітки скорочує трудомісткість складання гвинтової пари, бовідпадає необхаднасть у припасуванні гайки по місцю і підвищує її якість.
3.2.3. Ремонт деталей кулісного механізму.
Укулісному механізмі спрацьовуються куліса, кулісний камінь, повзун з пальцем,гвинт і гайка переміщення повзуна, кулісне зубчасте колесо. В кулісіспрацьовуються поверхні паза, в якому переміщується кулісний камінь, і отвори,якими куліса з»єднується з сергами. В кулісного камня спрацьованнязазнають поверхні, які ковзають у пазу куліси, й отвір під вісь повзушки, а уповзуна — поверхня основи, бокові похилі поверхні, а також вісь. У кулісногозубчастого колеса спрацьовуються напрямні на його торці.
Поверхніпаза куліси при їхньому спрацюванні більше 0,3 мм і наявність на них глибокихзадирів ремонтують фрезеруванням з наступним з наступним шабруванням; при меньшому спрацюванні обмежуються однимшабруванням. При шабруванні зафарбовують одну зі стінок паза, використовуючиприцьому контрольну лінійку, і знімають метал за відбитками фарби, здійснюючиконтроль за індикатором. Для цього в неспрацьовані отвори куліси встановлюютьконтрольні оправки, кінці яких повинні виступати з отворів на 150-200 мм.Кулісу з оправками встановлюють боком на перевірочну плиту так, щоб кінцікожної оправки спиралися на дві кінцеві міри довжини. Потім на плиту ставлятьстійку з індикатором, підводячи його стержень для вимірювання переміщувався поширині паза, досягаючи її паралельності першій з допустимими відхиленнями небільш 0,03 мм; перевірку напаралельність здійснюють кінцевими мірами довжини.
Приспрацюванні в куліси отворів під серги спочатку ремонтують стінки паза,орієнтуючись за найменш спрацьованними дільницями на їхніх кінцях, а потімрозточують отвори для встановлення у них втулок. Якщо це пов«язано зізняттям значного шару металу, який загрожує послабити кулісу, то знімають уотворах мінімальний шар металу, а кулісу з»єднують з сергами за допомогоюосей збільшеного діаметра.
Приобробці отворів куліси необхідно досягати паралельності їхніх осей між собою, атакож їхньої паралельності стінкам паза (допустиме відхилення 0,04 мм надовжині 300 мм, виміряній по вставленій в отвір оправці).
Спрацьованийкулісний камінь звичайно змінюють новим, який припасовують шліфуванням абошабруванням по пазу куліси (камінь повинен переміщуватися по всій довжині пазабез заїдань). Отвір каменя, який не має втулки, виконують по відремонтованійосі повзуна, а при його наявності — під нову втулку. В камені проточують такожмастильні канавки.
Напрямніна торці кулісного зубчастого колеса (поверхні1 і 5 на мал. 16.) ремонтуютьшабруванням за кутовою лінійкою і повзуном (віл\дремонтованим або виготовленимзаново). Поверхню 1 обов«язково перевіряють індикатором на паралельністьторцю кулісного зубчастого колеса 3, переміщуючи стійку 4 з індикатором 5 поперевірочній плиті поверхню основи повзуна, перевіряючи періодично контрольнимкосинцем перпендикулярність осі 7 основі повзуна 6 у двох взаємноперпендикулярних напрямках — поздовжньому і поперечному. Косинець встановлюютьна точній плоско-паралельній плитці 9. Між косинцем і віссю повинен бутирівномірний просвіт. При подальшому шабруванні бокових похилих поверхоньповзуна досягають взаємопаралельності їхніх твірних з допуском 0,02 мм по всійдовжині поверхонь. Відремонтований повзун сполучають з постійною напрямноюкуліси і клином, який у більшості випадків виготовляють заново.
Повзунповинен переміщуватися по напрямних кулісного колеса без коливання.
2.2.4. Ремонт деталей кулачкового механізму.
В кулачковому механізмі в залежності від йоготипу спрацьовуються торцева канавка 13, ролик 14 та повзун 15 (мал. 2) абоканавка в кулачоку 2, ролик 3 та повзун (мал. 2-а). Спрацювання деталейкулісного механізму відбувається під впливом сил тертя.
В плоских (мал. 2) кулачкових механізмах строк експлуатаціїдеталей достатньо великий. Виготовлення деталей 12, 14,15 не потребує великихгрошових витрат, і тому у випадку спрацювання будь-якої деталі механізму їїпросто замінюють на нову, або замінюють пару кулачок-ролик.
В просторових (мал. 2-а) кулачкових механізмах ремонткулачка доцільний тільки в тому випадку, коли кулачок має складну формуканавки. В такому випадку, якщо спрацьовується канавка на кулачку, їїрозточують на фрезерувальному верстаті з подальшим шабруванням. І в залежностівід того на скільки розширено канавку, встановлюють належного діаметру ролик.Але і в просторовому механізмі в разі спрацювання тільки ролика його замінюютьновим.
У повзуна спрацьовується поверхня основи, бокові похиліпеверхні. Ремонт поверхонь повзуна виконують шабруванням.
Якщо казати взагалі, то при ремонті кулачкових механізмівремонт деталей економічно невиправданий, і тому в більшості випадківспрацьовані деталі замінюють новими.
3.2.5. Ремонт деталей ексцентрикового механізму.
Ексцентриковиймеханізм за своєю конструкцією дуже схожий на плоский кулачковий механізм. Вмеханізмі від впливом сил тертя спрацьовуються ексцентрик 7 і ролик 9 (мал. 1).В разі спрацювання цих деталей, їх ремонт майже не використовують. В разіпорушення точності роботи механізму замінюють ролик 9 або ексцентрик 7, або усюпару.
В раза заміни ексцентрика необхідно, також, переконатисяв тому, що на посадочних поверхнях немає задирів, вм»ятин та іншихпошкоджень, які перешкоджають нормальній посадці колеса на вал або інші деталі.Якщо такі пошкодження є, їх обов«язково усувають розточуванням посадочногоотвору і встановленням перехідної втулки, а при незначному спрацюванні –зачищенням отвору наждачним папером.
3.2.6. Ремонт деталей храпового механізму.
Основнідеталі які спрацьовуються в храповому механізмі є храповик 6 і собачка 5 (мал.4)
Храповик можна розглядати як зубчасте колесо зі скошеними в один бік зубами. Тому дляйого ремонту можна використовувати всі методи ремонту звичайного зубчастогоколеса, описані в п. 3.2.1. Ремонт собачки виправдовується лише в разівиникнення дефекту, який називається зализування. В усіх інших випадках собачкудоцільніше замінювати на нову. В разі зализування зубів храповика їхперезаточують на на поперечно-стугальних верстатах. В разі виникнення важкихдефектів доцільніше пошкодженні деталі храпового механізму замінювати на нові.