Механизмы преобразования движения

Механизмы преобразования движения 1. ВСТУП. Ми живемо в оточеннi машин i так до них звикли, що не можемо уявити собi, як обiйтись без цих багаточисленних помiчникiв, якi полегшують нашу працю, наше життя. Далеко не завжди ми вiддаємо собi звiт в тому, скiльки рiзноманiтних машин iснує поряд з нами. Тiльки деякi з них знаходяться перед нашими очима, а скiльки є машин про iснування яких ми навiть не здогадуємось. Що вiдомо нам про машини, за допомогою яких були витканi тканини, спечений хлiб, запакованi консерви, надрукованi кноги i журнали! А цi машини зв"язанi з iншими – тi, завдяки яким вони з"явились на свiт. Кожен рiк, кожен день iнженери-конструктори працюють над новими машинами, реконструють старi. Можливо, першою машиною в сучасному розумiннi, був водяний млин, не що iнше, як перетворення енергiї водяного потока в енергiю обертання. Першi млини з"явилися на гiрських рiчках i швидко розповсюдились всюди, де можна було зробити перепону води. Іншими галузями дiяльностi людини, в результатi якої виникли машини, було будiвництво i водозабеспечення. З"являються пристосування для пiдйому i перемiщення вантажiв, принцип дiї яких залишився в сучасних вантажопiдйомних пристроях i машинах. Важко визначити час винаходу тих чи iнших машин, можливо, що вони винаходились неодноразово. З"явилися машини, якi можна назвати пневматичними, тому що вони служили для перетворення не сили, а руху. Їх можна назвати автоматами, походження яких дуже давнє. За допомогою таких автоматiв проводились театралiзованi i релiгiйнi дiйства, поряд з машинами автоматами були i великi, керуючi рухом статуй. Винахiд пневматики зв"язаний з iменем Александрiйського механiка Ктесибiя. Вiн винайшов двохцилiндровий пожежний насос, водяний годинник, водяний орган, а також аеротрон-воєнну машину, в якiй роль упругого тiла вiдiграє стиснуте повiтря. Згадаємо, що великий математик i механiк Архiмед, один iз самих визначних вчених в iсторiї людства досяг дуже багато. В математицi вiн винайшов бинегральне числення, набагато випередивши свiй час. Вiн винайшов гвинт, використовував зубчасте колесо, знайшов закон який носить його iм"я, винайшов багато нових машин. Пiд час осади рiдного мiста римлянами вiн винайшов новi вiйськовi машини, якi надовго затримали набагато сильнiшу армiю римлян пiд стiнами сиракуз. Але всеж мiсто пало, i один з римських солдат убив Архiмеда. Останнiми словами великого вченого були : "Не трогай моих чертежей". Полiйон написав "десять книг про архитектуру". Цого твором користувалися пiвтори тисячi рокiв. Десята книга твору присвячена машинам, i тут дано, мабуть, перше означення машини, "Машина є совокупнiсть з"єднаних разом дерев"яних частин, якi мають велику силу для перемiщення вантажiв". В арабських країнах велике поширення мало ткацьке виробництво. Перетворення поступального руху в рух обертовий за допомогою педального механiзму, використане в конструкцiї гончарного круга, зробило кращою якiсть пряжi i прискорило виробництво. Мабуть бiля ІІ ст. до н. е. в Китаї був винайдений станок з рухомими шнурами для пiдняття i опускання ниток пiсля кожного перельоту човника. Цей станок був освоєний ткачами Середньої Азiї. i Близького Сходу. В Х-ХІ ст. був винайдений годинник. Винахiдником годинника називають математика Герберта Орiйянського, який завiв у Європi "арабськi" цифри. Можна сказати, що винахiд i виготовлення годинникiв допомоголо становленню механiки. Очевидно, наприклад, що зубчастi колеса широко поширилися в технiцi завдяки винаходу годинника. Перша унiверсальна парова машина була винайдена механiком Коливано-Вознисенських заводiв Іваном Івановичем Ползуновим. Парова машина дала можливiсть стоворити механiчний транспорт. Перший локомотив в 1814 роцi побудував Джордж Стефенсон. У вереснi 1810 роцi була вiдкрита перша в свiтi 40-км пасажирська лiнiя Лiверпуль-Манчестер. Одночасно проходило i становлення механiзованного водного транспорту. В 1818 роцi перший пароплав перетнув Атлантичний океан. Це була "Саванна", яка мала довжину 30,5 м. i ширину 7,9 м. В 1822 роцi англiчанин Г. Огль збудував жатку в якiй використав принцип зрiзки. В 1826 роцi П. Белл винайшов машину, придатну для збору урожаю. "являються новi типи машин. В 1879 роцi механiк К. Бенц винайшов двохтактний двигун. Перший автомобiль Бенца був трьохколесним, вiн мав максимальну швидкiсть 16 км/год. В той самий рiк Готлiб Даймлер побудував мотоцикл, на якому встановив малогабаритний двигун власної конструкцiї. В 1892 роцi свiй перший автомобiль побудував американський механiк Генрi Форд. Вiн органiзував в детройтi великий концерн по виробництву автомобiлiв i став одним iз засновникiв американської автомобiльної промисловостi. Перша свiтова вiйна переключила машинобудiвнi заводи на виробництво зброї. Виникають новi вiйськово-транспортнi засоби, артилерiйськи системи, будують механiзми для артилерiйських систем. Були винайденi броне-автомобiлi, а в 1916 роцi в бою на рiчцi Соммi англiйцi вперше використали танки. Найстарiшим iз транспортного машинобудування було локомотивобудування. В 1924 роцi радянський iнженер Яков Модестович Гаккель спроектував i побудував перший в свiтi магiстральнийтепловоз, а в 1933 роцi Кололипський завод почав його серiйнийне виробництво. Авiацiя в нашiй країнi швидко досягла по всiх показниках великих успiхiв. В 12\923 роцi пiд керiвництвом радянського авiаконструктора Костянтина Александровича Калiнiна в Харковi був побудований пасажирський лiтак К-1. В 30-х роках було побудовано велике сiмейство лiтакiв АНТ, побудованих пiд керiвництвом авiаконструктора Андрiя Миколайовича Туполева, учня Жуковського. На лiтаку АНТ-25 був вперше здiйснений безпосадковий перелiт Москва-Пiвнiчний полюс-Ванкувер (США). В серединi 20-х рокiв пiд керiвництвом Аркадiя Дмитровича Швидова був побудований перший авiацiйний двигун з водяним охолодженням. Це значно прискорило дальший розвиток авiацiї. Сiльске господарство в 20-х роках повiльно почало механiзуватися. Побiльшало число тракторiв, з"являються машини нових типiв. з початку 30-х рокiв Запорiзький завод "Комунар" почав випуск комбайнiв своєї конструкцiї. Тодi ж почали дiяти Саратовський завод комбайнiв i Ростовський завод сiльскогосподарських машин, на якому було почато виробництво збиральних комбайнiв. З"явились канавокапальнi машини для збирання овочiв. Швидкий розвиток машинобудування поставив новi завдання перед металургiєю : радянськi заводи почали виробництво важкої металургiчної технiки. Швидкими темпами закiнчилась реконструкцiя Старокраматорського машинобудiвного заводу, почав працювати Новокраматорський завод. В 30-х роках на цьому заводi для "Запорiжсталi" був побудований потужний прокатний стан-блюмiнг. "ятирiчок кiлькiсть пресiв i механiчних молотiв вiтчизняного виробництва значно вирiс. Був освоєний випуск парових молотiв з вагою подаючих частин 1-3 тони i кривошипних пресiв до 900 т., а також ножиць для рiзкi металу, горизонтально-ковальських машин. Зрозумiло, що для приведення в дiю маких потужних машин необхiдна була вiдповiдна енергетична база. Основною енергетичною машиною стала турбiна. Так, що в 30-тi роки на Ленiнградському металiчному заводi була побудована турбiна потужнiстю 100 МВт. Механiзацiя в гiрськiй справi швидко розвивалась в роки першої та другої п"ятирiчки. Був налагоджений випуск врубових i навалочних насосiв, бурових машин. Побудова вугiльних комбайнiв була великим кроком вперед. Практично до 40-х рокiв радянська вугiльна промисловiсть за рiвнем механiзацiї зайняла перше мiсце в свiтi. Виробництво будiвельних i дорожних машин в значнiй мiрi були поставленi в першi роки п2ятирiчки. Вiтчизнянi заводи освоїли виробництво бетонометалiв, розчинометалiв i почали серiйний випуск екскаваторiв. "ятирiчки на будiвництвi з"явились стрiчковi транспортери, спочатку iмпортного, а потiм i вiтчизняного виробництва. На багатьох заводах освоїли виробництво пневмотичних компресорiв, що дозволило пiдвищити рiвень механiзацiї важких робiт i забезпечити їх безпечнiсть. Структура машин i механiзмiв в 30-40-вi роки має деякi змiни : в якостi структурних елементiв, в їх склад поряд з жорсткими i гручкими елементами починають входити рiдкi, газоподiбнi, електромагнитнi, а потiм i електроннi елементи. Друга свiтова вiйна внесла значнi корективи в розвиток машинобудування, iнженерна думка працювала в основному в напрямку вдосконалення мехнiки для ведення вiйни, але разом з тим вона не з меньшим успiхом використовувалась у мирнiй працi. В 70-х роках в нашiй країнi була побудована машина для дiагностики вроджених порокiв серця. Вона працювала за методом порiвняння того, що закладено було в її пам"ять, з данними, одержаними при обстеженнi хворого. З цiєї машини почалось використання ЕОМ в медицинськiй практицi. В повоєннi роки значнi змiни вiдбулися в авiацiї : поршневi двигуни поступилися мiсцем реактивним, що дало можливiсть пiдняти паралельну висоту польотiв до 35 км., швидкiсть польоту до 25 тис. км/год. Звичайно що при цьому змiнювався не тiльки двигун, а i весь лiтак. Поряд з реактивними i турбореактивними почали використовувати i турбогвинтовi, високоекономiчнi i надiйнi. в 50-х роках був збудований перший турбогвинтовий двигун, який зайняв одне з перших мiсць в громадськiй авiацiї. Тодi ж почався серiйний випуск турбореактивного лайнера Ту-104 конструкцiї Туполева. цей лайнер на висотi 10 км розвивав швидкiсть 800 км/год. В 60-тi роки колектив пiд керiвництвом Олега Костянтиновича Антонова збудував самий великий в свiтi транспортний лiтак АН-22 ("Антей") – цiльнометалiчний моноплан з високодинамiчним крилом, на якому встановили чотири турбогвинтовi двигуни. Звичайно, управлiння такими гiгантами можливе лише при дуже високому рiвнi автоматизацiї. Зросли габарити i енергетичних машин. в кiнцi 50-х рокiв в Харковi були спорудженнi паровi турбiни потужнiстю 100МВт. Цi турбiни успiшно пропрацювали на вiтчизняних теплових електростанцiях. В 70-х роках потужнiсть парових турбiн в одному агрегатi збiльшилась в 15 раз. в агрегатi. Тiльки три десятилiття потому в США був виданий патент на автомат, який вперше назвали прромисловим роботом. Тепер Японiя перша країна по виробництву промислових роботiв. В нашiй країнi збудованi роботи як унiверсального так i спецiалiзованного використання. Сiм"я роботiв i манiпуляторiв перiодично поповнюються новими зразками. Лише декiлька десяткiв рокiв вiдокремлює нас вiд того часу, коли на мiсяцi почала працювати радянська космiчна станцiя, яка мала змогу дослiдити супутник Землi завдяки системi штучного зору. В 1970 роцi на Мiсяць був закинутий автоматичний мiжпланетний радянський самохiдний аппарат "Луноход-1", який мав шассi високої прохiдностi i приймав команди iз Землi. Через 3 роки вже почав працювати "Луноход-2"-автоматичний аппарат з цiлим рядом удосконалень. Взагалi ж машини автоматичної дiї -це машини майбутнього. Поступово вони освоюють все бiльше i бiльше функцiй людини i живого органiзму. Очевидно з їх допомогою будуть вирiшенi не тiльки спецiальнi завдання машинної технiки, а i важливе i спiльне багатьма галузями промисловостi завдання - механiзацiя важких 2. ТЕОРИТИЧНА ЧАСТИНА. 2. 1. Призначення, галузь використання, позитивн i якостi та недолiки механiзмiв ; Механiзмом називають сукупнiсть рухливо поєднаних тiл (ланок), якi здiйснюють пiд дiєю докладених зусиль певнi доцiльнi рухи. Рухомi ланки, що утворюють механiзм, поєднанi мiж собою кiнематичними парами i нерухомою ланкою. Робота механiзму пов"язана або з передачею енергiї з одного вала на iнший i змiною кутових швидкостей (зубчаста, ремiнна, ланцюгова та iншiпередачi), або з перетворенням одного виду механiчного руху в iнший, наприклад обертального у зворотно-поступальний, i навпаки (кривошипно-шатунний, кулачковий та iншi механiзми). перетворення руху). Основнi види механiзмiв перетворення руху : 1. Ексцентриковий механiзм. 4. Храповий механiзм. Всi зазначенi вище механiзми використовуються майже в кожнiй сферi дiяльностi людини. Важко перерахувати всi галузi дiяльностi людини в який застосовуються механiзми перетворення руху, це i машинобудування, i приладобудування, авiацiйна та автомобiльна промисловiсть та iншi, i навiть така високотехнологiчна галузь як космiчна промисловiсть. Але найширше застосування цi механiзми отримали в верстатобудуваннi. зараз нема жодного верстата, в якому не був би застосований хоч один з механiзмiв перетворення руху. вiд довгостроковостi i якостi роботи кожного з елементiв механiзму i якщо хоч один з елементiв механiзму втрачає свої початковi параметри, то i весь механiзм починає працювати з вiдхиленням вiд норми, або перестає працювати взагалi. Кожна з частин механiзму має складну форму i процес виготовлення коштує чималi кошти. Також не аби яке значення має досить дороге i працеємне обслуговування цих механiзмiв пiд час роботи. Саме тому ремонт деталей цих механiзмiв коштує часто дорожче, нiж виготовлення нових, тому в кожному конкретному випадку судять про доцiльнiсть i метод ремонту. До недолiкiв цих механiзмiв можно також вiднести вiдносну дорожнечу матерiалiв з яких вини виготовляються. Але якими не булиб недолiки механiзмiв перетворення руху, замiнити їх iншими механiзмами не має можливостi. І саме в цьому є їх головний недолiк. Але якщо викрислити цi механiзми з побудови обладнання та машин, в яких вони використовуються, останнi просто втратять свою працездатнiсть. Що стосується матерiалiв, з яких виготовляються деталi механiзмiв, то перелiк цих матерiалiв досить значний, тому зазначимо лише основнi iз них : а) Механiзм гвинт-гайка. Гвинти звичайно виготовляють з середньовуглецевих марок (У10 i У12) або iнструментальних марок (45 i 50) сталей; гайки – з олов"янистих бронз (Бр. ОНФ 10-1-1 або Бр. ОЦС 4-4-17) або атифрикцiйного чавуну (АЧК-1, АЧК-2). - сiрий (СЧ 30-35) - високомiцний (ВЧ 50-100) - ковкий (КЧ 45-80) Сталi - середньовуглецевi та високовуглецевi конструкцiйнi (30-85) - середньовуглецевi легованi (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН) в) Храповий механiзм. 40ХН, 45ХН), а також високовуглецевої сталi конструкцiйної сталi (60-85). г) Кулiсний механiзм. Серги, кулiсний камiнь та кулiса найчастiше виготовляються зi середньовуглецевої легованої сталi (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН) та сталей 55Г, 60Г2, 65С2ВА. Зубчасте колесо зi сталей зазначених в п. б. д) Кулачковий механiзм. Кулачок найчастiше виготовляють з високовуглецевої конструкцiйної сталi (60-85), та низьковуглецевої легованої сталi (15Х, 15ХА, 20Х, 20ХН3А). Ролик або наконечник на кiнцi штовхача виготовляють з матерiалiв зазначених вище, а також середньовуглецевих конструкцiйних сталей (30-58). е) Ексцентриковий механiзм. Ексцентрик та ролик найчастiшевиготовляють iз сталей зазначених в п. д. 2. 2. 2. 2. 1. Ексцентриковий механiзм. В ексцентриковому механiзмi (мал. 1), ексцентрик 7 становить собою круглий диск, вiсь якого змiщена вiдносно осi обертання вала, на якому вiн закрiплений. Коли вал 8 обертається, ексцентрик 7 впливає на ролик 9, перемiщуючи його i пов"язаний з ним стержень 10вгору. До низу ролик повертається пружиною 11. Отже, обертальний рух вала 8 перетворюється ексцентриковим механiзмом у поступальний рух стержня 10. 2. 2. 2. Кулачковий механiзм. мал. 2 в механiзм становить собою кулачок 12, який має на торцi канавку 13 складної форми; у канавку помiщено ролик 14, з"єднанийз повзуном 15 стержнем 16. В результатi обертання кулачка 12 (на рiзних його дiлянках) повзун 15 рухається з рiзними швидкостями прямолiнейно зворотно-поступально. 2. 2. 3. Кулiсний механiзм. Кулiсний механiзм широко застосовується, наприклад, у поперечно-стругальних i довбальних верстатiв. Показаний на мал. 3 повзун 17, на якому закрiплено супорт з рiжучим iнструментом. щарнiрно пов"язана за допомогою серги 18 кулiса 20, яка коливається праворуч i лiворуч. Знизу вона закрiплена в шарнiрному з"єднаннi 22 й обертається навколо цiєї осi пiд час коливання. Коливається кулiса в результатi зворотно-поступальних перемiщень в її пазу так званого кулiсного каменя 21. який одержує рух вiд з"єднаного з ним зубчастого колеса 19. яке називається колесом, закрiпленим на ведучому валу. Швидкiсть обертального руху кулiсного колеса регулюється коробкою швидкостей, пов"язанною з електродвигуном. Довжина ходу повзуна 17 залежить вiд того, в якому мiсцi встановлено на кулiсний шестернi кулiсний камiнь : чим далi вiд центра шестернi вiн розташований тим бiльший кут коливання кулiси i довший хiд повзуна i навпаки. Храповi механiзми дозволябть у широкому дiапазонi змiнювати величину перiодичних перемiщень робочих органiв машини. Типи храпових механiзмiв i галузi їхнього застосування рiзноманiтнi. У храповому механiзмi є диск 2 (мал. 4) з пазом, в якому закрiплюютьвiсь 3, яка регулюється за вiдстанню Х, храповик 6 зi скошеними в один бiк зубами, важелi 4 i 8, з"єднанi з диском i храповиком шарнiрно, i собачка 5, яка вiльно сидить на спецiальнiй осi, закрiпленiй на важелi 8. Диск i храповик нерухомо закрiпленi вiдповiдно на осях 1 i 7. При обертаннi диска вiсь 3 описує коло i перемiщує важиль 4, надаючи важелю 8 коливального руху. При цьому в залежностi вiд напрямку коливання а-б собачка ковзає по заокругленiй частинi зуба храповика i потрапляє в його западину пiд дiєю сили тяжiння або спецiальної пружини ; упираючись у зуб, собачка штовхає його вперед. В результатi кожного обертання диска храповик з веденим валом здiйснює уривчастий (кроковий) рух (обертання). Розмiр кроку може бути малим (через кожен зуб) i великим (через два i бiльше зубiв), що досягається перевстановленням кута коливання а-б важеля 8. 2. 2. 5. Механiзм гвинт-гайка. Основними деталями механiзму є гвинт 1 i гайка 2 (мал. 5). Механiзм широко застосовують у найрiзноманiтнiших машинах для перетворення обертального руху у поступальний або навпаки. Особливо часто їх застосовують у верстатах для здiйснення прямолiнейного допомiжного (подача) або установочного (пiдведення, вiдведення, затискання) руху таких складальних одиниць як столи, супорти, каретки, шпiндельнi бабки, головки тощо ( гвинти у цьому випадку називають ходовими). Крiм того, гвинтовий механiзм служить також для пiдняття вантажiв або взагалi передачi зусиль. З цiєю метою його застосовують у домкратах, гвинтових стяжках тощо (гвинти в цьому випадку називають вантажними). Звичайно у гвинтових механiзмах (передача гвинт-гайка) рух передається вiд гвинта 1 до гайки 2, тобто обертальний рух гвинта перетворюється у поступальний рух гайки. Але iснують i конструкцiї, в яких рух передається вiд гайки 2 до гвинта 1 а також передачi в яких обертання гвинта перетворюється у поступальний рух того ж гвинта при закрiпленiй нерухомо гайцi. Прикладом такого механiзму може служити гвинтова передача верхньої частини фрезерного верстата (мал. 6). При обертаннi рукояткою 6 гвинта 1 у гайцi 2, закрiплений гвинтом 3 у полозках 4 стола 5, гвинт 1 починає рухатися поступально. Разом з ним рухається по напрямних полозках стiл 5. 2. 2. 6. Реечний механiзм. Основними деталями механiзму є зубчасте колесо 2 i зубчаста рейка 1 (мал. 5). Механiзм широко застосовують у найрiзноманiтнiших машинах для перетворення обертального руху у поступальний iнколи навпаки. Особливо часто їх застосовують у верстатах для здiйсненя прямолiнейного продольного або поперечного руху деталей верстата. Зубчасте колесо 2 виконуючи обертальний рух навколо своєї осi, передає за допомогою зубчастого счеплення рух рейцi 1, яка виконує прямолiнейний рух. Напрямок руху рейки 1 залежить вiд напрямку руху зубчастого колеса 2. Зубчастi колеса та рейки виготовляють з прямими. косими i кутовими (шевронними) зубами. 2. 3. Технiчний прогрес висуває все бiльш високi вимоги до якостi сучасних механiзмiв та машин. Пiд якiстю машин та механiзмiв розумiють сукупнiсть властивостей, якi визначають її придатнiсть до використання за призначенням. Кретерiї оцiнки якостi механiзму можуть бути подiленi на двi основнi групи – виробничо-технологiчнi й експлуатацiйнi. До виробничо – технологiчних показникiв належать собiвартiсть механiзму, маса тощо. З експлуатацiйних показникiв найважливiшим є надiйнiсть, бо вона характеризує стабiльнiсть якостi. iншi експлуатацiйнi показники якостi механiзмiв (продуктивнiсть. економiчнiсть, ступiнь механiзацiї й автоматизацiї тощо) без забеспечення належної надiйностi втрачають своє значення. До кожної деталi, складальної одиницi, механiзму, машини в цiлому висовуються певнi вимоги щодо надiйностi. його працездатнiстю, довговiчнiстю i ремонтопридатнiстю. - працездатнiсть – стан виробу, при якому вiн здатний виконувати заданi функцiї з параметрами. встановленними вимогами технiчної документацiї. - безвiдмовнiсть - властивiсть виробу зберiгати працездатнiсть протягом певного наробiтку без вимушених перерв. Наробiток -–тривалiсть або обсяг роботи виробу, якi вимiрюються в годинах, циклах, деталях тощо. Для металорiзних верстатiв наробiток, як правило, вимiрюється в годинах чи оброблених деталях. Розрiзняють наробiток за певний перiод, до першої вiдмови, мiж вiдмовами тощо. Вiдмова – це явище, яке полягає в порушеннi працездатностi виробу. Для металообробного устаткування вiдмовами є поломки деталей, розрегулювання, вихiд будь-яких параметрiв за межi встановленi ГОСТами чи ТУ, внаслiдок чого устаткування не може виконувати поставлене перед ним завдання тощо. металорiзнi верстати належать до вiдновлюваних виробiв. - – стан механiзму, при якому вiн не вiдповiдає хоча б однiй з вимог технiчної документацiї. - довговiчнiсть - властивiсть механiзму зберiгати працездатнiсть до граничного стану з необхiдними перервами для технiчного обслуговування i ремонтiв. (Граничний стан механiзму визначається неможливiстю його подальшої експлуатацiї чи зниження ефективностi використання нижче допустимого рiвня). - ремонтопридатнiсть – властивiсть виробу, яка полягає в його пристосуваннi до попередження, виявлення й усунення вiдмов i несправностей шляхом проведення технiчного обслуговування i ремонтiв. Кiлькiсно ремонтоздатнiсть визначається витратами часу i засобiв на усунення вiдмов. Витрати часу на усунення вiдмови включають в себе час, необхiдний для виявлення вiдмови, вiдшукування несправностi, пiдготовки запасних деталей для ремонту, замiни чи вiдновлення несправного сполучення, пiсля ремонтного налагоджування, перевiрки якостi ремонту, а також органiзацiйнi втрати часу. Отже, ремонтопридатнiсть характеризується пристосованнiсть машини до вимог щодо лiквiдацiї пошкоджень, ремонтодоступнiстю i ремонтоздатнiстю. - придатнiсть вiдшукування пошкоджень i помилок обслуговуючого персоналу, а також пристроїв, якi сигналiзують про пошкодження. - – оцiнюється зручностями монтажу i доступу до деталей i складових одиниць з метою їхнього огляду чи замiни, а також для обслуговування системи ; ремонтодоступнiсть залежить вiд типу i виду закрiплення деталей i складальних одиниць, наявнiсть вiльних (зручних) роз"ємiв, кiлькостi й маси деталей, що знiмаються для ремонту, ступенем складностi рухiв при оглядах i ремонтах. - – визначається наявнiстю технологiчних баз для вiдновлення висхiдних координат, наявнiстю компенсаторiв спрацювання фрикцiйних муфт,тощо ; конструктивними особливостями спрацьованих деталей, якi забеспечують їхню придатнiсть до вiдновлення ; наявнiсть пристроїв, якi захищають вiд корозiї i проникнення в механiзм емульсiї, а також служать для вiдведення стружки i захисту поверхонь, що труться, вiд пошкоджень ; можливiстю замiни деяких деталей i складальних одиниць при модернiзацiї устаткування. Ремонтопридатнiсть чинить значний вплив на рiвень витрат, пов"язаних з експлуатацiєй промислового устаткування, i є одним з найважливiших засобiв забеспечення надiйностi i довговiчностi роботи машин. 3. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА. 3. 1. Дефект – це вiдхилення будь яких параметрiв деталi механiзму вiд встановлених нормативiв та ГОСТiв на цю деталь, а також усiх параметрiв встановленних на прцес ззаємодiї мiж деталями механiзму, тобто змiна розмiрiв форми маси або стану його поверхонь в наслiдок спрацювання. Основнi види дефектiв деталей механiзмiв : - спрацьовуванiсть робочих поверхонь (змiни розмiрiв i геометричної форми деталей); - наявнiсть викришування, трiщин, сколiв, пробоїн, подряпин, задирiв тощо ; - залишковi деформацiї у виглядi вигину, перекосу ; - змiни фiзико-механiчних властивостей у результатi впливу температури, вологи тощо ; Основнi причини виникнення дефектiв механiзмiв : - перевищення встановленного строку експлуатацiї механiзму ; - неправильна експлуатацiя та обслуговування механiзму ; - недолiки виникаючи пiд час виготовлення деталей з подальшою їх експлуатацiєю ; Процес виявлення дефектiв називається дефектування. Пiд час дефектування кожну деталь спочатку оглядають, потiм вiдповiдним перевiрочним та вимiрювальним iнструментом контролюють її форму i розмiри. В окремих випадках перевiряють взаємодiю даної деталi з iншими, сполучуваними з нею, щоб встановити, що доцiльнiше - її ремонт чи замiна новою. В процесi дефектування користуються рiзноманiтними способами для всебiчного обстеження деталей i виявлення рiзноманiтних дефектiв. 1. Зовнiшнiй огляд – дозволяє виявити значну частину дефектiв : пробоїни, ум"ятини, явнi трiщини, сколи, значнi вигини i перекоси, зiрванi рiзьби, порушення зварних, паяльних i клейових з"єднань, викришування в пiдшипниках i зубчастих колесах, корозiю тощо. 2. При перевiрцi на дотик – визначають спрацювання i зминання рiзьби, легкiсть прокручування пiдшипникiв кочення i цапф вала в пiдшипниках ковзання, легкiсть перемiщення шестерень по шлiцах, наявнiсть i вiдносну величину зазорiв сполучуваних деталей, щiльнiсть нерухомих з"єднань. 3. Легке простукування "якого металу або рукояткою молотка здiйснюється з метою виявлення трiщин, про наявнiсть яких свiдчить деренчливий звук. 4. – здiйснюється з метою виявлення трiщин та її кiнцiв. Деталь або занурюють на 15-20 хв. до гасу, або гасом змащують передбачуване дефектне мiсце, ретельно потiм протирають i покривають крейдою. Гас, що виступає з трiщин, зволожує крейду i чiтко виявляє межi трiщин. 5. Вимiри 6. 7. Гiдравлiчне (пневматичне) – випробування служить для виявлення трiщин i раковин у корпусних деталях. З цiєю метою в корпусi заглушують всi отвори, крiм одного через який нагнiтають рiдину пiд тиском 0,2-0,3 МПа (тiч або запотiвання стiнок засвiдчує наявнiсть трiщин. Можно також нагнiтати повiтря в корпус, занурений у воду ( поява бульбашок повiтря свiдчить про наявнiсть нещiльностi). 8. – заснований на змiнi значення i напрямку магнiтного потоку, який проходить через деталь, у мiсцях з дефектами. Ця змiна визначається нанесенням на випробувану деталь сухого чи завислого в гасовi (трансформаторне мастилi) феромагнiтного порошка : порошок осiдає по кромцi трiщин. Спосiб використовується для виявлення прихованих трiщин i раковин у сталевих та чавуних деталях за допомогою стацiонарних i переносних магнiтних дефектоскопiв. При дефектуваннi важливо знати й умiти призначити граничне спрацювання для рiзноманiтних деталей устаткування, а також допустимi граничнi розмiри (наприклад, допустиме зменьшення дiаметра рiзьби ходових гвинтiв – 8%). - придатнi для подальшої експлуатацiї - тi, що вимагають ремонту або вiдновлення - непридатнi, якi пiдлягають замiнi Ремонту та вiдновленню пiдлягають звичайно трудомiсткi й дорогi у виготовленнi деталi. Ремонтована деталь повинна бути надiлена запасом мiцностi, який дозволяє вiдновлювати або змiнювати розмiри сполучуваних поверхонь ( за системою ремонтних розмiрiв), не знижуючи (а в рядi випадкiв пiдвищуючи) їхньої довговiчностi, зберiгаючи чи покращуючи експлутацiйнi якостi складальної одиницi (деталi). Деталi пiдлягають замiнi, якщо зменшення їхнiх розмiрiв в результатi спрацювання порушує нормальну роботу механiзму, або викликає подальше iнтенсивне спрацювання, яке приводить до вихроду механiзму з ладу. При ремонтi устаткування замiнюють деталi з граничним спрацюванням, а також зi спрацюванням менше допустимого, якщо вони за пiдрахунками не витримують строку експлуатацiї до чергового ремонту. Строк служби деталей визначають з урахуванням граничного спрацювання у фактичних умовах експлуатацiї. Деталi. якi пiдлягають замiнi, зберiгаються до завершення ремонту механiзму, бо вони можуть знадобитися для складання креслень або виготовлення зразкiв нових деталей. 3. 2. 1. Ремонт деталей реечного механiзму. Деталi роеечного механiзму, що надходять у ремонт, можуть мати такi дефекти : спрацювання зубiв по робочому профiлю, один або декiлька зламаних зубiв, одну або декiлька трiщин у вiнцi, спицi або ступицi, жмакання поверхонь отвору або шпоночної канавки в ступицi, зминання шлiцiв i заокруглень торцiв зубiв. Деталi механiзму зi спрацьованими зубами, як правило, не вiдновлюють, а замiнюють новими. Однак для невеликих ремонтних пiдприємств, неоснащених необхiдним устаткуванням для виготовлення нових колiс, рекомендуються описанi нижче способи ремонту зубчастих колiс великого дiаметра iз великим модулем. Колеса зi спрацьованням зубiв по товщинi, яке не виходить за межi допустимого, можна залишити в механiзмi, бо вони не погрiшують його роботу. цилiндричне колесо з однобоким спрацюванням зубiв 2 у правого торця (мал. 8) можна вiдремонтувати так : у колеса пiдрiзати частину 3 , а з iншого боку приварити кiльце 1, яке точно вiдповiдає вилученiй частинi 3 ; потiм кiльце встановити так, щоб у перемиканнi брала участь лiва (неспрацьована) частина зубiв. Деталi зi зламаним або викривленим зубом не можна залишати в механiзмi – це може призвести до поламання зубiв сполученої рейки й аварiї складальної одиницi. Таку деталь у вiдповiдальних передачах необхiдно замiнити придатним. У менш вiдповiдальних тихохiдних передачах пошкодженнi зуби економiчно вигiдно вiдновлювати. Зубчастi колеса та рейки можна ремонтувати наплавленням спрацьованих зубiв, встановленням зубчастих вкладишiв, якi закрiплюють гвинтами або зварюванням (мал. 9), або вкрутнiв тощо. Обробка наплавлених зубiв досить складна. Для її полегшення зуби колiс середнiх i великих модулiв наплавляють за допомогою пари мiдних шаблонiв 6 (мал. 10), якi маючи форму западин мiж зубами, утворюють боковi поверхнi зуба. Перед наплавленням мiднi шаблони з"єднують мiж собою планками 5 i прикрiплюють до вiнця колеса планками 7. Планки 7 можна замiнити струбцинами або будь-яким iншим пристроєм. У зв"язку з тим, що метал, який наплавляється, не приварюеться до шаблонiв внаслiдок високої теплопровiдностi мiдi, шаблони легко виймаються. Пiсля наплавлення колесу дають повiльно прохолонути, зариваючи в гарячий пiсок все колесо або ту його частину, де наплавлено зуб. Вiдновлення зубiв наплавленням доцiльне лише в тому випадку, коли iншi способи застосувати неможливо. Спрацьованi деталi, ремонт яких визнано недоцiльним, необхiдно замiнювати новими парами, навiть в тих випадках, коли одна деталь в парi, що замiнюється, спрацювання не має. Це пояснюється тим, що замiна обох деталей кожної пари, як правило, виготовляється одним i тим самим iнструментом на одному i тому ж верстатi ; використання нової деталi в сполученнi зi старою, небажане, бо зуби нової деталi не забеспечують нормального контакту з зубами, що вже приробилися, що виявляється по появi пiдвищеного шуму при роботi механiзму. Крiм того, необхiдно також переконатися в тому, що на посадочних поверхнях немає задирiв, вм"ятин та iнших пошкоджень, якi перешкоджають нормальнiй посадцi колеса на вал або iншi деталi. Якщо такi пошкодження є, їх обов"язково усувають розточуванням посадочного отвору i встановленням перехiдної втулки, а при незначному спрацюваннi – зачищенням отвору наждачним папером. а) ремонт гвинтiв. а гвинти з прямокутною рiзьбою замiнюють новими. Зiгнутi гвинти правлять, рихтують за допомогою хомутикiв, стяжок, важелiв та iншими способами ; при правленнi гвинт встановлюють у чентрi й визначають мiсця його найбiльшого биття. Несправнi центровi гнiзда гвинта вiдновлюють на токарних верстатах, пiдрiзуючи його торцi. Спрацьовану трапецеїдальну рiзьбу ходових гвинтiв ремонтують, якщо її спрацювання не перевищує 10% початкової товщини витка. Ремонт виконують, вивiряючи i проточуючи або шлiфуючи гвинт (мал. 11, а,б) по зовнiшньому дiаметру рiзьби так, щоб ширина витка пiсля заглиблення канавки ( i лiквiдацiї спрацювання) була нормальною ( на малунку показана штриховою лiнiєю), тобто вiдповiдала по ширинi початковому розмiру. на 180° i здiйснити прицьому вiдповiдне проточування шийок, а при необхiдностi встановити перехiднi втулки. Вiдремонтований ходовий гвинт необхiдно перевiрити на точнiсть кроку спецiальним пристроєм (мал. 12). Для контролю пристрiй встановлюють на гвинт призмами 1 i 4 i розташовують кульовi наконечники (змiннi). Закрiпленi на нiжках так, щоб вони помiстилися мiж витками рiзьби гвинта 6 на вiдстанi 8-10 її крокiв ; це положення фiксують iндикатором 3. Потiм пристрiй перевстановлюють на рiзнi дiльницi рiзьби гвинта i читають показники iндикатора (при неправильному кроцi гвинта нiжка, що коливається, з наконечником 5 нахилиться на величину, яку покаже iндикатор). б) ремонт гайок. Гайки гвинтiв супортiв зi спрацьованою рiзьбою замiнюють новими. Металомiсткiсткi й складнi гайки ходових гвитнiв звичайно вiдновлюють, розточуючи в них отвори i встановлюючи компенсатор спрацювання, який являє собою втулку, зовнiшнiй дiаметр якої виконаний зi щiльним посадженням по розточеному отвору гайки i внутрiшнiм рiзьбовим отвором по вiдновленiй рiзьбi ходового гвинта. Розточування виконують з попередньою розмiткою з метою центр\ування осi рiзьби гайки з осями отворiв, в яких встановлено гвинт. зовнiшнiй дiаметр рiзьби гвинта. Потiм по всiй довжинi гайки виконують розмiтку двох поздовжнiх рисок - бокової 8 i верхньої 7 (мал. 14), якi слугуватимуть базою при встановленнi гайки на верстатi для розточування i нарiзування рiзьби. Для розмiтки як базу використовують напрямнi полозок : при нанесеннi риски 8 базою служить поверхня 5, а риски 7 - поверхнi 5 i 6. Розмiтку виконують рейсмусом 9 зi спецiальною пiдставкою 4. Пiсля проведення цих робiт можна з певною точнiстю встановити гайку на верстатi для розточування в нiй отвору i нарiзування рiзьби. За круговою рискою на торцi гайки здiйснюють точне встановлення в горизонтальному та вертикальному положеннях ; пiсля цього отвiр розточують i нарiзають на ньому рiзьбу. Положення нарiзаного в гайцi отвору по висотi i паралельнiсть його осi базовим поверхням буде в точностi вiдповiдати положенню сполучуваного з гайкою гвинта, забезпечуючи їхню сооснiсть. Точнiсть розташування в гайцi рiзьбового отвору перевiряють перед монтажем складальної одиницi за двома нанесеними на гайку поздовженiми рисками. Для цього гайку 11 нагвинчують на гвинт 10 i встановлюють разом з ним двi однаковi за висотою призми 13, розташованi на контрольнiй плитi 12 (мал. 15) ; при цьому гайку повертають на гвинт так, щоб бокова i верхня риски розташувалися одна за одною в горизонтальнiй площинi. Проводячи вiстрям реймуса 14 по рисках, контролюють паралельнiсть їм осi отвору. Пiсля цього встановлюють вiстря реймуса у верхнiй точцi кругової риски А i провертають гайку разом з гвинтом вручну : якщо вiстря реймуса не окреслює коло, яке точно збiгається з колом, накресленим на торцi гайки, це означає, що гайка нарiзана неправильно. Застосування розмiтки скорочує трудомiсткiсть складання гвинтової пари, бо вiдпадає необхаднасть у припасуваннi гайки по мiсцю i пiдвищує її якiсть. 3. 2. 3. Ремонт деталей кулiсного механiзму. У кулiсному механiзмi спрацьовуються кулiса, кулiсний камiнь, повзун з пальцем, гвинт i гайка перемiщення повзуна, кулiсне зубчасте колесо. В кулiсi спрацьовуються поверхнi паза, в якому перемiщується кулiсний камiнь, i отвори, якими кулiса з"єднується з сергами. В кулiсного камня спрацьовання зазнають поверхнi, якi ковзають у пазу кулiси, й отвiр пiд вiсь повзушки, а у повзуна - поверхня основи, боковi похилi поверхнi, а також вiсь. У кулiсного зубчастого колеса спрацьовуються напрямнi на його торцi. шабруванням. При шабруваннi зафарбовують одну зi стiнок паза, використовуючи прицьому контрольну лiнiйку, i знiмають метал за вiдбитками фарби, здiйснюючи контроль за iндикатором. Для цього в неспрацьованi отвори кулiси встановлюють контрольнi оправки, кiнцi яких повиннi виступати з отворiв на 150-200 мм. Кулiсу з оправками встановлюють боком на перевiрочну плиту так, щоб кiнцi кожної оправки спиралися на двi кiнцевi мiри довжини. Потiм на плиту ставлять стiйку з iндикатором, пiдводячи його стержень для вимiрювання перемiщувався по ширинi паза, досягаючи її паралельностi першiй з допустимими вiдхиленнями не бiльш 0,03 мм ; перевiрку на паралельнiсть здiйснюють кiнцевими мiрами довжини. це пов"язано зi зняттям значного шару металу, який загрожує послабити кулiсу, то знiмають у отворах мiнiмальний шар металу, а кулiсу з"єднують з сергами за допомогою осей збiльшеного дiаметра. оправцi). Спрацьований кулiсний камiнь звичайно змiнюють новим, який припасовують шлiфуванням або шабруванням по пазу кулiси (камiнь повинен перемiщуватися по всiй довжинi паза без заїдань). Отвiр каменя, який не має втулки, виконують по вiдремонтованiй осi повзуна, а при його наявностi - пiд нову втулку. В каменi проточують також мастильнi канавки. Напрямнi на торцi кулiсного зубчастого колеса (поверхнi1 i 5 на мал. 16.) ремонтують шабруванням за кутовою лiнiйкою i повзуном (вiл\дремонтованим або виготовленим заново). Поверхню 1 обов"язково перевiряють iндикатором на паралельнiсть торцю кулiсного зубчастого колеса 3, перемiщуючи стiйку 4 з iндикатором 5 по перевiрочнiй плитi поверхню основи повзуна, перевiряючи перiодично контрольним косинцем перпендикулярнiсть осi 7 основi повзуна 6 у двох взаємно перпендикулярних напрямках - поздовжньому i поперечному. Косинець встановлюють на точнiй плоско-паралельнiй плитцi 9. Мiж косинцем i вiссю повинен бути рiвномiрний просвiт. При подальшому шабруваннi бокових похилих поверхонь повзуна досягають взаємопаралельностi їхнiх твiрних з допуском 0,02 мм по всiй довжинi поверхонь. Вiдремонтований повзун сполучають з постiйною напрямною кулiси i клином, який у бiльшостi випадкiв виготовляють заново. Повзун повинен перемiщуватися по напрямних кулiсного колеса без коливання. 2. 2. 4. Ремонт деталей кулачкового механiзму. В кулачковому механiзмi в залежностi вiд його типу спрацьовуються торцева канавка 13, ролик 14 та повзун 15 (мал. 2) або канавка в кулачоку 2, ролик 3 та повзун (мал. 2-а). Спрацювання деталей кулiсного механiзму вiдбувається пiд впливом сил тертя. В плоских (мал. 2) кулачкових механiзмах строк експлуатацiї деталей достатньо великий. Виготовлення деталей 12, 14,15 не потребує великих грошових витрат, i тому у випадку спрацювання будь-якої деталi механiзму її просто замiнюють на нову, або замiнюють пару кулачок-ролик. В просторових (мал. 2-а) кулачкових механiзмах ремонт кулачка доцiльний тiльки в тому випадку, коли кулачок має складну форму канавки. В такому випадку, якщо спрацьовується канавка на кулачку, її розточують на фрезерувальному верстатi з подальшим шабруванням. І в залежностi вiд того на скiльки розширено канавку, встановлюють належного дiаметру ролик. Але i в просторовому механiзмi в разi спрацювання тiльки ролика його замiнюють новим. Якщо казати взагалi, то при ремонтi кулачкових механiзмiв ремонт деталей економiчно невиправданий, i тому в бiльшостi випадкiв спрацьованi деталi замiнюють новими. 3. 2. 5. Ремонт деталей ексцентрикового механiзму. Ексцентриковий механiзм за своєю конструкцiєю дуже схожий на плоский кулачковий механiзм. В механiзмi вiд впливом сил тертя спрацьовуються ексцентрик 7 i ролик 9 (мал. 1). В разi спрацювання цих деталей, їх ремонт майже не використовують. В разi порушення точностi роботи механiзму замiнюють ролик 9 або ексцентрик 7, або усю пару. В раза замiни ексцентрика необхiдно, також, переконатися в тому, що на посадочних поверхнях немає задирiв, вм"ятин та iнших пошкоджень, якi перешкоджають нормальнiй посадцi колеса на вал або iншi деталi. Якщо такi пошкодження є, їх обов"язково усувають розточуванням посадочного отвору i встановленням перехiдної втулки, а при незначному спрацюваннi – зачищенням отвору наждачним папером. 3. 2. 6. Ремонт деталей храпового механiзму. Основнi деталi якi спрацьовуються в храповому механiзмi є храповик 6 i собачка 5 (мал. 4) Храповик можна розглядати як зубчасте колесо зi скошеними в один бiк зубами. Тому для його ремонту можна використовувати всi методи ремонту звичайного зубчастого колеса, описанi в п. 3. 2. 1. Ремонт собачки виправдовується лише в разi виникнення дефекту, який називається зализування. В усiх iнших випадках собачку доцiльнiше замiнювати на нову. В разi зализування зубiв храповика їх перезаточують на на поперечно-стугальних верстатах. В разi виникнення важких дефектiв доцiльнiше пошкодженнi деталi храпового механiзму замiнювати на новi.