CC BY
17
ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «АРНОГО. СЕРИЯ: ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ»
№ 6 2015
УДК 67
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРЕССОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ В РЕДУКТОРАХ АВТОМОБИЛЕЙ
Шандров Борис Васильевич
кандидат технических наук
Булавин Игорь Александрович
кандидат технических наук
Салтыкова Любовь Владимировна
студент
Палишкина Юлия Вадимовна
студент
Московский государственный машиностроительный университет
(МАМИ), Москва
аиШг@арпоп-]оигпа!. ги
Аннотация. В данной статье приведены конструктивные варианты технологической оснастки для выполнения прессовых соединений наружных и внутренних колец подшипников соответственно с корпусом и валом в редукторах автомобилей. Дано обоснование конструктивных решений с учетом теоретических схем базирований соединяемых деталей до сборки и технических требований по точности взаимного расположения колец подшипников после окончательной сборки. Приводятся конструктивные решения для выполнения прессовых соединений с гарантированным натягом для других деталей редуктора.
Ключевые слова: технологическая оснастка, подшипники, редуктор, гарантированный радиальный натяг, погрешности взаимного положения колец.
INDUSTRIAL EQUIPMENT FOR PERFORMANCE OF PRESSOVY CONNECTIONS OF RINGS OF BEARINGS IN REDUCERS OF CARS
Shandrov Boris Vasilyevich
candidate of technical sciences
Bulavin Igor Aleksandrovich
candidate of technical sciences
Saltykova Lyubov Vladimirovna
student
Palishkina Yulia Vadimovna
student
Moscow state machine-building university (MAMI), Moscow
Abstract. In this article constructive options of industrial equipment for performance of pressovy connections of external and internal rings of bearings according to the case and shaft are given in reducers of cars. Justification of constructive decisions taking into account theoretical schemes of basings of connected details before assembly and technical requirements on accuracy of a relative positioning of rings of bearings after final assembly is given. Constructive decisions for performance of pressovy connections with the guaranteed tightness for other details of a reducer are provided.
Key words: industrial equipment, bearings, the reducer, the guaranteed radial tightness, errors of mutual provision of rings.
В редукторах ведущих мостов автомобилей по условиям эксплуатации при монтаже наружных и внутренних колец подшипников должна быть обеспечена их полная неподвижность. Проворот колец подшипников в процессе работы редуктора не допускается. Это обусловлено тем, что проворот колец неизбежно приводит к потере осевого преднатяга подшипников и к нарушению параметров зацепления (бокового зазора и пятна контакта) конической передачи и к нарушению работоспособности редуктора в целом. Наружные кольца подшипников ведущей шестерни редуктора (рисунок 1) устанавливаются в корпус (стакан подшипников) по посадкам 0140р и 0150^, которые обеспечивают гарантированный
радиальный натяг в диапазоне от 0,03 до 0,09 мм. Расчет требуемых сил запрессовки и экспериментальная проверка показывают, что сила при выполнении таких соединений будет в пределах 20...40 кН.
а) б)
Рис. 1. Конструктивные схемы редукторов ведущих мостов автомобилей:
\ WWW A W
а) редуктор с ведущей шестерней, установленной по 2-х опорной схеме;
б) редуктор с ведущей шестерней, установленной по 3-х опорной схеме.
Внутреннее кольцо б0льшего подшипника, расположенного непосредственно у конической шестерни, имеет посадку 070, которая также обеспечивает гарантированный натяг в диапазоне 0,02.. .0,04 мм. Для выполнения этого соединения сила запрессовки составляет 10.20 кН. Внутреннее кольцо малого подшипника ведущей шестерни (065j6)
устанавливается по посадке с гарантированным зазором. Это обеспечивает возможность разборки узла в процессе ремонта. От проворота это кольцо удерживается за счет его фиксации по торцам между распорной втулкой и карданным фланцем с помощью осевой силы, создаваемой гайкой хвостовика при окончательной сборке.
Внутренние кольца подшипников ведомой шестерни также напрессовываются на чашки дифференциала по посадкам с гарантированным натягом (080j|).
В Московском государственном машиностроительном университете (МАМИ) на кафедре «Технология машиностроения» входе совместных работ с заводами отрасли (ОАО «ГАЗ», АМО «ЗИЛ», ОАО «КАМАЗ», ОАО «КААЗ») разработан комплекс технологической оснастки для выполнения различных прессовых соединений при сборке редукторов ведущих мостов автомобилей.
В технических условиях на сборку наружных колец с корпусом регламентируется биение противобазовоготорца колец после запрессовки, которое не должно превышать 0,05 мм. Однако проконтролировать этот параметр в производственных условияхне всегда удается. Поэтому первоначально была разработана контрольная технологическая оснастка, которая позволяет проконтролировать не только биение торцев колец после запрессовки, но и определить погрешность формы поверхности качения наружных колец подшипников (рисунок 2). Конструкция этой установки базируется на кинематической схеме контроля, показанной на рисунке 3.
Рис. 2. Контрольная технологическая оснастка для проверки точности запрессовки наружных колец подшипников
Рис. 3. Кинематическая схема контроля точности запрессовки колец
подшипников в корпус
Характерной особенностью конструкции наружных колец подшипников является малая ширина (высота) при относительно большом диаметре. Отношение У составляет для некоторых колец от 8 до 12. Это
обуславливает их склонность к перекосу при выполнении прессовых соединений.
В ходе НИР проводились исследования зависимости погрешностей формы на поверхностях качения от перекоса. При запрессовке с перекосом возникает неравномерное распределение гарантированного диаметрального натяга в соединении кольцо-корпус, которое приводит к погрешности формы на поверхности качения наружных колец в виде «почки». На рисунке 4 для различных вариантов перекоса колец после запрессовки показаны круглограммы поверхностей качения, записанные с помощью кругломера «Калибр-290» (рисунок 5). Анализ результатов исследований показывает, что даже при минимальном перекосе в 0,1 мм погрешность формы поверхностей качения может превышать исходную погрешность на подшипниках в состоянии поставки 0,001...0,002 мм в 10.12 раз. А при запрессовке с перекосом в 0,4 мм погрешность формы на поверхностях качения составляет ЛК = 30.40 мкм.
Рис. 4. Влияние перекоса колец при запрессовке в корпус на точность формы поверхности качения
Анализ технических требований на сборку подшипниковых узлов (по конструкторской документации) показывает, что эта погрешность вообще не оговаривается. Однако совершенно очевидно, что такого рода погрешности сборки неизбежно приведут к нарушению работы самих подшипников и к нарушению работоспособности редукторов в целом.
Рис. 5. Исследование точности формы поверхности качения после запрессовки колец в корпус на кругломере «Калибр-290»
Погрешности формы на поверхностях качения колец подшипников приводят к изменению характеристики момента трения, по которой осуществляется регулировка осевого преднатяга. Созданный по такой характеристике «фальш-преднатяг» приведет к нарушению работы конической передачи редуктора, к появлению шума, вибраций и к перегреву.
В ходе разработки технологической оснастки для выполнения прессовых соединений с гарантированным натягом использовались изобретения, на которые имеются авторские свидетельства СССР №№ 1733944 [5], 1157286 [7]. При разработкетехнологической оснастки для выполнения прессовых соединений, основное внимание уделялось правильному выбору базирования соединяемых деталей до выполнения
7
соединения. При этом центрирование колец перед запрессовкой выполнялось по конической поверхности, а силовой фактор при запрессовке передавался через противобазовый торец колец.
На рисунке 6 показана технологическая оснастка для запрессовки наружных колец подшипников в стакан ведущей шестерни. Наружные кольца устанавливаются на базовых конусах с небольшим зазором, а стакан подшипников базируется на плавающей плите.
Рис. 6. Технологическая оснастка для запрессовки наружных колец в корпус
На рисунке 7 показана технологическая оснастка для запрессовки наружных колец в стакан. Кольца перед запрессовкой также устанавливаются на базовых конусах с небольшим зазором. Основная сила от пресса передается через противобазовые торцы. Для более точного
8
центрирования в конструкции предусмотрена центральная скалка, соединяющая верхнюю и нижнюю части приспособления. Корпус подшипникового узла также базируется на плавающей плите. Конусы для базирования колец сменные. На рисунке 8 показана технологическая оснастка для запрессовки, плавающая плита которой установлена на 4-х стойках. Кроме того для более точного центрирования колец используются плавающие конусы и центральная скалка. Это приспособление установлено на 10-ти тонном гидравлическом прессе. Четыре направляющие скалки для плавающей плиты предъявляют повышенные требования к точности их изготовления и сборки. На рисунке 9 показан промышленный образец данного приспособления.
Рис. 7. Приспособление для запрессовки колец подшипников
с направляющей скалкой
По аналогичной схеме для запрессовки колец подшипников в картер редуктора заднего моста автомобиля «Газель» разработано приспособление, конструктивная схема которого показана на рисунке 10.
Рис. 8. Приспособление для запрессовки колец подшипников
с плавающими конусами
Рис. 9. Промышленный образец технологической оснастки для запрессовки колец подшипников в корпус с плавающей плитой
Рис. 10. Технологическая оснастка для запрессовки колец подшипников в картер редуктора автомобиля «Газель»
Для запрессовки наружных колец в картер редуктора автомобиля «Волга» разработано приспособление, показанное на рисунке 11.
Рис. 11. Технологическая оснастка для запрессовки колец подшипников в картер редуктора автомобиля «Волга»
Картер устанавливается на плавающей плите на два пальца. Сама плита перемещается на двух скалках. Наружные кольца центрируются с помощью плавающих конусов. Также предусмотрена центральная неподвижная скалка.
На рисунке 12 показана технологическая оснастка для запрессовки наружных колец подшипников с двумя боковыми скалками, плавающей плитой на пневмопружинах для базирования корпуса и плавающими конусами для базирования колец подшипников. Данное приспособление
установлено на гидравлическом прессе и обеспечивает лучший доступ для установки и снятия колец и корпуса, т.к. нет центральной скалки.
НИ
Рис. 12. Технологическая оснастка для запрессовки колец подшипников в стакан ведущей шестерни редуктора автобуса ПАЗ «Аврора»
На рисунке 13 и 14 показана технологическая оснастка для запрессовки внутренних колец подшипников на шейку вала-шестерни. Для более точного центрирования предлагается перед запрессовкой шестерню фиксировать в двух плавающих центрах.
Рис. 13. Технологическая оснастка для запрессовки внутреннего кольца подшипника на вал-шестерню редуктора автобуса «ЛиАЗ»
Рис. 14. Технологическая оснастка для запрессовки внутреннего кольца подшипника на вал-шестерню редуктора автобуса ПАЗ «Аврора»
Для запрессовки внутренних колец подшипников на чашку дифференциала с одновременной запрессовкой ведомой шестерни разработаны приспособления, конструктивные схемы которых показаны на рисунках 15 и 16. В конструкции предусмотрен плавающий конус - опора для базирования самой чашки и центрирования ведомой шестерни.
I Р3=Ю.З кН
( I I. ___ "! I 1
Рис. 15. Технологическая оснастка для запрессовки внутреннего кольца подшипника и ведомой шестерни на чашку дифференциала редуктора
автомобиля «КАМАЗ»
/
Рис. 16. Технологическая оснастка для запрессовки внутреннего кольца подшипника и ведомой шестерни на чашку дифференциала редуктора
автомобиля «Газель»
На рисунке 17 показан пневматический пресс для запрессовки манжетных уплотнений в крышку картера редуктора. Гидравлические прессы, используемые для выполнения прессовых соединений, показаны на рисунке 18.
Рис. 17. Пневмопресс для запрессовки манжетных уплотнений в крышку
картера редуктора автомобиля
Рис. 18. Гидравлические прессы (10т = 100кН) для выполнения прессовых соединений в технологических процессах сборки редукторов ведущих мостов автомобилей
Разработанная технологическая оснастка позволяет повысить точность выполнения прессовых соединений и сократить трудоемкость сборки редукторов, связанную с повторными разборками и сборками отдельных узлов редуктора.
Список использованных источников
1. Булавин И.А., Груздев А.Ю., Будыкин А.В. Влияние силовых и деформационных факторов при сборке подшипниковых узлов редукторов автомобилей на точность регулирования преднатяга подшипников // Машиностроитель. 2009. № 7.
2. Булавин И.А., Груздев А.Ю., Будыкин А.В. Влияние сил и деформаций звеньев при сборке подшипниковых узлов редукторов автомобилей на точность регулировки преднатяга подшипников // Техника машиностроения. 2009. № 2. С. 32-36.
3. Булавин И.А, Будыкин А.В. Повышение точности сборки подшипниковых узлов с преднатягом в редукторах ведущих мостов автомобилей // Международный симпозиум «Автотракторостроение 2009» 65-я Международная научно-техническая конференция ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров».
4. Авторское свидетельство СССР на изобретение № 1733944, автор Булавин И.А.: «Способ создания осевого предварительного натяга в подшипниковом узле». Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР15.01.1992 г.
5. Авторское свидетельство СССР № 1250891 «Способ определения длины компенсаторной втулки при сборке партии редукто-ров».Авторы Булавин И.А. и др. Выдано 15.04.1986 г.
6. Авторское свидетельство СССР № 1157286 «Способ монтажа подшипника качения в корпус». Авторы Булавин И.А., Воронин А.В. и др. Выдано 22.01.1985 г.
