§ 24. Применение дополнительных деталей

Дополнительные (добавочные) детали широко применяются для восстановления дефектных деталей. Сущность этого способа восстановления заключается в следующем. Изношенную или поврежденную часть детали подвергают механической обработке или удаляют, после чего на нее устанавливают или прикрепляют (сваркой, на резьбе и т. п.) к оставшейся исправной части специально изготовленную дополнительную деталь. После этого восстановления поверхности детали обрабатывают под требуемый размер. В качестве дополнительных деталей применяют гильзы, пластины, кольца, втулки, зубчатые венцы и т.п.

Резьбовые отверстия рассверливают и в них нарезают резьбу увеличенного размера под резьбовую втулку, внутреннее отверстие которой имеет резьбу нормального размера

Шейки валов, имеющих невысокую твердость, перед постановкой дополнительных деталей обычно обтачивают и затем шлифуют или только обтачивают, детали, отличающиеся высокой твердостью (термически обработанные) перед обтачиванием подвергают местному (ТВЧ) или общему (в печах) отжигу.

Плоскости перед постановкой дополнительной детали обрабатывают различными способами в зависимости от конструкций и назначения детали: протачиванием, шлифованием, фрезерованием.

При выборе материала для дополнительных деталей следует учитывать условия, в которых они будут работать. В ряде случаев по своим физико-механическим свойствам (прочности, износостойкости, теплопроводности и др.) этот материал должен соответствовать материалу основной детали. Если же от дополнительной детали требуется только высокая износостойкость или высокие антифрикционные свойства, то материал может быть подобран с учетом этих требований независимо от материала восстанавливаемой детали. Для восстановления гладких отверстий в чугунных деталях (картерах коробок передач и задних мостов, ступицах колес и т.п.) дополнительные детали изготовляют не только из чугуна, но и из стали (обычно стали 20), для обеспечения необходимой твердости рабочих поверхностей дополнительных деталей их подвергают термической обработке.

Для стальных втулок толщину стенок принимают не менее 2—2,5 мм, для чугунных — примерно в два раза большую. Очевидно, минимальная толщина втулки будет значительно больше износа восстанавливаемой детали. Поэтому для напрессовки дополнительной детали необходимо снять с восстанавливаемой детали определенный слой металла. Соединение гладкой дополнительной детали с основной осуществляется чаще всего путем посадки с гарантированным натягом по 2-му и 3-му классам точности.

Разрабатывая технологический процесс постановки дополнительной детали, нужно определять величину усилия запрессовки, по которому затем подбирают необходимое оборудование — прессы, приспособления и т. п.

Наибольшее усилие запрессовки определяем по формуле

где — коэффициент трения при запрессовке;

— номинальный диаметр поверхности сопряжения в см;

— длина поверхности сопряжения в см;

р— напряжение сжатия, получающееся на поверхностях сопряженных деталей в кГ/см.

Коэффициент трения при запрессовке зависит в первую очередь от шероховатости поверхностей их смазки, материала сопрягаемых деталей и напряжения сжатия (удельного давления).

Значения коэффициента трения (сталь по чугуну) при запрессовке со смазкой Г = 0,085, без смазки Г = 0,13.

Для определения величины усилия пресса величину расчетного усилия запрессовки детали умножают на коэффициент запаса, величина которого принимается равной 1,5—2,0. Качество соединений с гарантированным натягом контролируется по величине усилия запрессовки. Последнее на 10—15% меньше усилия распрессовки деталей.

Прочность соединения деталей зависит от величины натяга. В некоторых случаях для получения требуемого соединения охватывающую деталь нагревают. Разность между температурами охватывающей и охватываемой детали можно подсчитать по формуле

где — величина натяга в мк;

i — диаметральный зазор между охватывающей (нагретой) и охватываемой деталью в мк;

К — коэффициент линейного расширения материала охватывающей детали;

— номинальный диаметр отверстия охватывающей детали в мм.

Величина обычно принимается равной 0,05—0,1 мм в зависимости от размеров и веса деталей.

Детали нагревают в газовых или электрических печах в воздушной или жидкостной среде (воде, минеральном масле). Часто для этой цели используют специальные установки, в которых нагрев деталей осуществляется индукционными токами. В отдельных случаях для большей надежности крепления дополнительных деталей применяют сварку, установку стопорных штифтов, шпилек или винтов. диски и пластины соединяют с основной деталью винтами или заклепками с потайными головками или сваркой. После соединения с основной деталью дополнительные детали подвергают окончательной механической обработке, чаще всего под нормальный размер. Если в детали относительно сложной конфигурации повреждена одна ее часть, в то время как остальные её части годны к эксплуатации или изношены незначительно, то в ряде случаев дополнительную деталь устанавливают вместо дефектной части детали, дефектную часть удаляют, вместо нее изготовляют дополнительную деталь требуемой формы и размеров и соединяют ее основной частью сваркой, на резьбе или напрессовкой с после дующей сваркой или пайкой.

Особенно широко применяется этот способ для восстановления деталей у которых изношены шлицевые отверстия, поскольку ремонт последних другими способами затруднен или невозможен.

Этим же способом восстанавливают блоки шестерен и валы коробок передач, у которых изношены или повреждены зубья в отдельных местах. Блок шестерен или вал отжигают при температуре 900° С и охлаждают вместе с печью. Затем дефектные зубья срезают на токарном станке. Часто для того, чтобы не производить общего отжига всего блока шестерен, последний подвергают местному отжигу с нагревом дефектного зубчатого венца ТВЧ или срезают его на электроэрозионных станках. После этого зубчатый венец из той же стали, что и восстанавливаемая деталь устанавливают и закрегглятют на основной части детали.

Дополнительные детали используются для восстановления отверстий (гнезд) под подшипники качения и резьбовых отверстий в корпусных деталях, а также некоторых деталях класса валов и крестовин (крестовина дифференциала) и др. При этом представляется возможным восстанавливать детали с большим износом.

Вместе с тем указанный способ имеет ряд существенных недостатков, которые ограничивают возможности его применения и заставляют ремонтные предприятия заменять его, где это возможно, более прогрессивными способами восстановления деталей металлопокрытиями. Многие детали с небольшим износом (1 мм и менее) восстанавливать этим способом сложно и дорого. Кроме того, его применение снижает прочность деталей класса валов, особенно работающих при знакопеременных нагрузках, диаметры шеек которых уменьшаются на 4…6 мм. Усталостная прочность деталей, восстановленных постановкой втулок, значительно снижается. Во многих случаях этот способ восстановления деталей непригоден также по конструктивным соображениям (из-за недостаточной толщины тела детали).