ГЛАВА VI
МЕТОДЫ СБОРКИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ ЛОКОМОТИВОВ
§ 18. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТОДОВ СБОРКИ
При сборке машин выполняют слесарно-пригоночные работы, осуществляют соединение составных частей, регулирование, контроль и испытания собранных узлов и изделий в целом. Слесарно-пригоночные операции — опиливание, шабрение, притирка, обработка отверстий «по месту» и т. д. — являются трудоемкими и требуют, как правило, высокой квалификации рабочих. Слесарную обработку деталей применяют главным образом в единичном и мелкосерийном производствах, при этом используют соответствующие средства механизации. Слесарно-пригоночные работы в серийном локомотивостроении занимают еще сравнительно большой объем, поэтому совершенствование технологии станочной обработки в механических цехах с целью повышения качества поступающих на сборку деталей является актуальной задачей.
Соединения деталей, выполняемые при сборке машин, делятся на подвижные и неподвижные, разъемные и неразъемные. к подвижным относятся цилиндрические и другие соединения с гарантированным зазором, а также соединения шаровых, конических и винтовых поверхностей, к неподвижным разъемным — резьбовые, шпоночные, шлицевые и штифтовые, соединения, к неподвижным неразъемным — цилиндрические конические соединения с гарантированным натягом, а также соединения, выполненные развальцовыванием, клепкой; сваркой, пайкой и склеиванием.
Трудоемкость сборки соединений с натягом в машиностроении составляет в настоящее время до 16% общей трудоемкости сборочных работ. Эти соединения разделяют на продольно- и поперечно-прессовых в зависимости от технологии их формирования. Сборка продольно-прессовых соединений осуществляется запрессовкой охватываемой детали в охватывающую на прессах; в ряде случаев запрессовка производится с подачей масла под высоким давлением в зону контакта сопрягаемых деталей (гидропрессовая сборка).
Формирование поперечно-прессовых соединений выполняется с помощью теплового воздействия на сопрягаемые детали. Сборку с тепловым воздействием производят с общим или местным нагревом охватывающей или охлаждением охватываемой детали. Нагрев небольших и средних деталей ведут в масляных или водяных ваннах, а для деталей типа колец (например, при монтаже роликоподшипников), а также цельнокатаных железнодорожных колес, бандажей, зубчатых колес используют индукционные нагреватели. Местный нагрев крупногабаритных деталей осуществляют газовой горелкой, спиральными электронагревателями и индукторами. Охлаждение охватываемых деталей ведут в жидком азоте (температура — 195,8° С) или с использованием сухого льда (—78,5° С). При автоматической сборке в технологическую линию включают холодильную установку, обслуживаемую специальным конвейером.
Способ и технология формирования соединений с гарантированным натягом оказывают значительное влияние как на эксплуатационные характеристики соединения (несущая способность, коррозионно-усталостная прочность и т. д.), так и на технико-экономические показатели процесса сборки. Ниже, в § 19, эти вопросы подробно изложены применительно к сборке одного из наиболее ответственных узлов локомотивов — колесной пары.
Развальцовывание полых охватываемых деталей при сборке герметичных неразъемных соединений осуществляют механическим (роликовым или шариковым) инструментом вручную, а также на сверлильных и специальных станках и установках. Для повышения качества соединений, с целью механизации и автоматизации процесса развальцовывания применяют электро- и другую специальную технологию; например запрессовку труб ведут с использованием энергии теплового электрического взрыва или взрыва взрывчатых материалов, способом осевой гидроопрессовки и т. п. Некоторые прогрессивные способы запрессовки труб в трубных досках рассмотрены в § 51 применительно к сборке охлаждающих элементов (трубных пучков) водомасляных теплообменников тепловозов.
Одним из самых распространенных способов получения неразъемных соединений металлических конструкций в локомотивостроении является сварка. Сваркой обеспечивается значительная экономия конструкционных материалов, а также снижение трудоемкости изготовления и себестоимости изделий. Существует большое количество разнообразных способов выполнения сварных соединений. Характеристика наиболее распространенных способов сварки приведена в табл. 6. Наряду с традиционными в машиностроении в настоящее время используются новые прогрессивные технологические процессы — сварка ультразвуком, взрывом, трением, электронным лучом в вакууме, с индукционным нагревом (в том числе токами радиочастоты — до 450 кГц) свариваемых деталей, а также плазменная, диффузионная, световым лучом и др., что позволяет получать сварные соединения трудно- свариваемых, в том числе и разнородных, материалов; новыми специальными способами сварки можно соединять термопластичные пластмассы, керамические детали, металлы с керамикой и полупроводниками. В локомотивостроении наряду с ручной дуговой наибольшее применение находят полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа, автоматическая и полуавтоматическая под слоем флюса, а также точечная и шовная контактная сварка.
Для выполнения неразъемных соединений деталей используют также пайку — ручную, механизированную и автоматическую. Пайка может быть произведена с нагревом соединяемых деталей, паяльником или газовой горелкой (как правило, в единичном и мелкосерийном производствах), в ваннах и газовых печах; широко применяется электронагрев, в том числе индукционный. Перспективна технология пайки металлов и неметаллических материалов ультразвуком. При изготовлении теплообменных аппаратов локомотивов находит применение пайка газовой горелкой, погружением в расплавленный припой, а также методом спекания в электропечи на механизированной конвейерной линии (см. § 51). Широко используется пайка в электромонтажных работах при общей сборке локомотивов.
В тех случаях, когда нагрев соединяемых деталей нежелателен, а также при сборке конструкций из разнородных материалов, сварка и пайка которых традиционными методами затруднительна, для выполнения прочных и герметичных неразъемных соединений применяют клепку — горячую или холодную, механизированную, полуавтоматическую и автоматическую.
Таблица 6
Характеристика основных способов сварки плавлением и контактной
Окончание табл. 6
* Определяется конструкцией сварочной машины.
Детали из самых разнообразных материалов, в том числе из разнородных, соединяют также склеиванием. При этом обеспечивается герметичность и коррозионная стойкость конструкции в местах контакта при отсутствии ее коробления, уменьшается масса и себестоимость изделия. Клеевые соединения хорошо работают на сдвиг, а также в условиях динамических и переменных нагрузок. К технологическим недостаткам клеевых соединений относится длительный процесс полимеризации, а к эксплуатационным — низкая прочность на несимметричный отрыв (отдир), невысокая в большинстве случаев тепловая стойкость, а также склонность к ползучести при продолжительном действии значительных по величине статических нагрузок.