Рубрика: Технологическая оснастка

В машиностроении наибольшее распространение получил токарно-винторезный станок мод. 16К20 (рис. 1). Все узлы этого станка смонтированы на станине. С левой стороны станины жест­ко закреплена передняя бабка 2, в которой размещена коробка скоростей, представляющая собой многоступенчатый зубчатый редуктор, обеспечивающий изменение частоты вращения шпин­деля 3. На переднем резьбовом конце шпинделя и в его отверстии, имеющем коническую форму, могут быть размещены различные приспособления для закрепления заготовок в процессе обработки. На направляющих станины, с правой стороны, расположена за­дняя бабка 9, которую можно перемещать вдоль этих направля­ющих и закреплять в заданном положении. В задней бабке распо­лагается пиноль, перемещающаяся в корпусе и имеющая кониче­ское отверстие для установки инструментов (сверла, зенкера, развертки) или приспособлений для крепления инструмента.

Оси отверстия шпинделя и пиноли задней бабки должны нахо­диться на одной линии, называемой линией центров. Расстояние этой линии от направляющих станины является основной техни­ческой характеристикой станка, определяющей максимально воз­можный диаметр обрабатываемой заготовки (для станка мод. 16К20 — 400 мм).

На боковой поверхности станины, с левой стороны, крепят ко­робку подач, представляющую собой многоступенчатый зубчатый редуктор, выходными элементами которой являются ходовой вал 5 и ходовой винт 4. Коробка подач связана со шпинделем зубчатой передачей (гитарой), которая закрыта кожухом 12.

На направляющих станины, между передней и задней бабками, расположен суппорт 6, который может перемещаться вдоль линии центров (продольная подача). На верхней каретке суппорта установ­лены поперечные салазки, которые могут перемещаться перпенди­кулярно линии центров (поперечная подача). На салазках смонтиро­ван верхний суппорт, который можно поворачивать вокруг верти­кальной оси и закреплять в заданном положении. Он состоит из двух частей, одну из которых можно перемещать относительно другой под утлом к линии центров, зависящим от угла поворота верхнего суппорта. На верхнем суппорте устанавливают четырех позицион­ный резцедержатель 7 для закрепления инструментов и последова­тельного их использования при повороте резцедержателя, а также для его закрепления в одном из четырех фиксированных положе­ний. Движение суппорту передается через ходовой вал или ходовой винт и зубчатые передачи фартука, закрепленного на суппорте стан­ка и перемещающегося вместе с ним.

Управление работой станка осуществляется при помощи рукоя­ток, расположенных на передней бабке и фартуке. Частоту вращения шпинделя устанавливают рукоятками 13 и 14 согласно табли­це, расположенной на передней бабке станка. Рукояткой 13 уста­навливают один из четырех диапазонов частот вращения шпинделя, а требуемую частоту вращения в выбранном диапазоне устанавливают рукояткой 14, которую перемещают в одно из ше­сти фиксированных положений.

Величину подачи устанавливают рукоятками 10 и 11. Каждая из рукояток имеет четыре фиксированных положения, обозначен­ных римскими цифрами (рукоятка 10) и латинскими буквами (ру­коятка 11). Величины подач и соответствующие им положения ру­кояток указаны в таблице, расположенной на передней бабке станка. При настройке станка следует учитывать, что поперечная подача составляет половину продольной, указанной в таблице. Электрическое питание к станку подводится через шкаф 1 с элек­трооборудованием.

Приспособления для токарной обработки.

Наиболее часто для закрепления заготовок для их обработки на токарном станке при­меняют трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны и центры.

Самоцентрирующийся трехкулачковый патрон (рис. 2, а) состоит из корпуса 3 с пазами, в которых перемещаются кулачки 1 и 2. Перемещение кулачков от периферии к центру патрона про­исходит при помощи спиральной нарезки, выполненной в диске 3 (рис. 2, б). Диск приводится во вращение специальным ключом, который устанавливают в отверстие зубчатого колеса 5. Это колесо находится в зацеплении с диском 3. Кулачки 1, 2 и 4 изготавли­вают ступенчатыми, позволяющими закреплять заготовки с бази­рованием по внутреннему диаметру. Для повышения износостой­кости кулачки подвергают закалке.

Различают два типа центров — жесткие и вращающиеся.

Жесткий центр (рис. 3) состоит из рабочей части 1, пред­ставляющей собой конус с углом при вершине 60°, хвостовой ча­сти 2, обеспечивающей соединение конуса со шпинделем или пи­нолью задней бабки. Для извлечения центра из отверстия шпин­деля и пиноли задней бабки служит опорная часть 3, диаметр которой меньше диаметра хвостовой части присоединительного конуса, что позволяет удалить центр без повреждения его кониче­ской части.

Вращающиеся центры (рис. 4) находят широкое примене­ние при обработке на токарно-винторезных станках, однако, сле­дует иметь в виду, что они снижают точность обработки.

Вращающийся центр состоит из корпуса 4 с коническим хво­стовиком, в котором установлены два шариковых 3 и 5 и один ро­ликовый 2 подшипники. В подшипниках устанавливают враща­ющийся центр 1.

Токарные резцы, их конструкция и назначение. Токарный ре­зец (рис. 5) состоит из головки, являющейся его рабочей частью, и стержня, служащего для закрепления резца в резцедержателе.

Рабочую часть резца изготавливают из материалов высокой твердости: быстрорежущие стали и твердые сплавы. Выбор мате­риала рабочей части зависит от твердости материала обрабатыва­емой заготовки и выбирается по справочным таблицам.

Для обеспечения процесса резания поверхности, ограничива­ющие рабочую часть резца, должны быть расположены под определенными углами: передняя поверхность под углом 1 …2° к гори­зонтали, главная и вспомогательная задние поверхности — соот­ветственно под углами 12… 15 и 7… 10° к вертикали.

Конструкция токарного резца (рис. 6) зависит от характера выполняемых ра­бот:

• проходные (прямой и отогнутый) — для обработки гладких ци­линдрических поверхностей (рис. 6, а и б);
• проходной упорный — для обработки ступенчатых цилиндри­ческих поверхностей (рис. 6, в);
• прорезной (отрезной) — для обработки канавок и отрезания за­готовок (рис. 6, г);
• фасонный — для обработки галтелей (рис. 6, д).

Режимы резания.

Режимы резания при токарной обработке ха­рактеризуются скоростью резания v, подачей S и глубиной реза­ния t.

Скорость резания — линейная скорость точки на поверхности заготовки, наиболее удаленной от оси ее вращения, — измеряется в метрах в минуту (м/мин) и рассчитывается по формуле v = πDn/1000, где π — постоянная величина, равная 3,14; D — диа­метр обрабатываемой заготовки, мм; п — частота вращения шпинделя, мин^-1; 1000 — постоянная величина, обеспечивающая пере­вод миллиметров, в которых измеряют диаметр заготовки, в ме­тры, так как скорость резания измеряется в метрах в минуту.

Подача — отношение расстояния, пройденного рассматривае­мой точкой режущего инструмента или заготовки вдоль траекто­рии этой точки в движении подачи, к соответствующему числу циклов, измеряется в миллиметрах на оборот заготовки (мм/об).

Глубина резания — толщина слоя материала, снимаемого с по­верхности заготовки за один ход инструмента, измеряют в милли­метрах (мм).

Выбор режимов резания заключается в определении значений скорости резания, подачи и глубины резания, позволяющих мак­симально использовать технологические возможности станка и режущего инструмента для получения поверхности с высокой точ­ностью геометрических размеров и формы и малой шероховато­стью обработанной поверхности.

Выбор режимов резания осуществляется, как правило, в следу­ющем порядке:

• выбирается глубина резания в соответствии с припусками на обработку, которая должна быть выполнена с минимальным ко­личеством ходов;
• определяется подача с учетом прочности механизма подач и жесткости заготовки (ддя черновой обработки), а также требуе­мой шероховатости поверхности, геометрии инструмента и ма­териала заготовки (для чистовой обработки);
• устанавливается допускаемая скорость резания с учетом глуби­ны резания и подачи, а также мощности станка, материала за­готовки;
• рассчитывается частота вращения шпинделя по формуле п = 1000v/(πD) и устанавливается на коробке скоростей станка. Причем, если величина частоты вращения, полученная расчет­ным путем, не совпадает с паспортными данными станка, то выбирают ближайшее, наименьшее по величине, её значение.

При определении режимов резания следует использовать спе­циальные справочные таблицы для определения глубины резания, подачи и скорости резания.

Работы, выполняемые на токарных станках. Токарные станки позволяют заменить трудоемкие ручные слесарные операции ме­ханизированной обработкой. На токарных станках может быть выполнена обработка цилиндрических и конических поверхно­стей (гладких и ступенчатых); подрезание торцов, протачивание канавок и отрезание заготовок; внутренних поверхностей (сквоз­ных и глухих) сверлением, зенкерованием, развертыванием; наре­зание наружных и внутренних резьб; накатывание рифлений; до­водка наружных и внутренних цилиндрических и конических по­верхностей; навивка пружин; рихтовка проволоки.

Организация рабочего места токаря.

Правильная организация рабоче­го места определяет порядок расположения приспособлений, ин­струментов, заготовок и обработанных деталей, при котором до­стигается наивысшая производительность труда при минимальных затратах физической, нервной и умственной энергии работника.

На рабочем месте не должно быть ничего, что не используется при выполнении работы. Все предметы, применяемые в процессе обра­ботки (заготовки, инструменты, приспособления), должны иметь по­стоянное место расположения, причем то, что используется чаще, должно располагаться ближе к зоне обработки в наиболее удобных местах. Правильно организованное рабочее место оказывает суще­ственное влияние на сокращение вспомогательного времени.

Планировка рабочего места зависит от ряда факторов, в том числе от типа станка и его размеров, размеров и формы обрабаты­ваемых заготовок, типа и организации производства. Наиболее часто применяют два типа планировки рабочего места:

• инструментальный шкаф (тумбочка) располагается справа от работающего, а стеллажи для заготовок и обработанных дета­лей — слева. Такая планировка целесообразна в тех случаях, когда обработка ведется в центрах и установка заготовок на станке осуществляется левой рукой;
• инструментальный шкаф (тумбочка) располагается слева от ра­ботающего, а стеллажи для заготовок и обработанных дета­лей — справа. Такая планировка используется в тех случаях, когда обрабатывают тяжелые или длинные заготовки, установ­ка которых осуществляется двумя руками.

Безопасность работ для токаря.

Для обеспечения безопасности выполне­ния работ необходимо:

• убедиться в наличии защитных ограждений и средств индиви­дуальной защиты;
• надежно закреплять обрабатываемую заготовку и режущий ин­струмент;
• отключать электрический привод в момент снятия и установки заготовки на станок;
• удалять стружку со станка только с использованием крючка и щетки;
• следить за исправностью электрической системы станка, в слу­чае возникновения неисправностей работу следует прекратить.

Обработка резьбовых поверхностей — это операция, которая осуществляется посредством снятия слоя материала (стружки) с обрабатываемой поверхности или без снятия стружки, т. е. пласти­ческим деформированием. В первом случае речь идет о нарезании резьбы, а во втором — о ее накатывании. При сборке и ремонте оборудования и проведении монтажных работ применяется нарезание или накатывание резьбы вручную или с помощью ручных механизированных инструментов.

Резьбовой стержень, имеющий на всей длине или на некоторой ее части винтовую поверхность, называют винтом, а отверстие, имеющее винтовую поверхность, — гайкой.

Элементы резьбы (рис. 1) — определенные числовые пара­метры, характеризующие резьбу.

Шаг резьбы Р — это расстояние в миллиметрах между верши­нами двух соседних витков резьбы, измеренное параллельно ее оси.

Высота профиля Н — расстояние от вершины резьбы до осно­вания профиля, измеренное в направлении, перпендикулярном оси резьбы.

Рис. 3.24. Элементы треугольной резьбы: а — угол профиля; Р — шаг резьбы; d — на­ружный диаметр резьбы; d₁ — внутренний диаметр резьбы; d₂ — средний диаметр резьбы; Н — высота профиля резьбы

Угол профиля α — угол между прямолинейными участками сто­рон профиля резьбы.

Наружный диаметр резьбы d — это наибольший диаметр резь­бы, который измеряют по ее вершинам в направлении, перпенди­кулярном оси.

Внутренний диаметр резьбы — это наименьшее расстояние между противоположными впадинами резьбы, измеренное пер­пендикулярно оси.

Средний диаметр резьбы d₂ — это диаметр условной окружно­сти, проведенной посередине профиля резьбы между дном впади­ны и вершиной выступа, измеренный в направлении, перпендику­лярном оси.

Инструменты и приспособления для нарезания наружной и внутренней резьбы вручную. Для нарезания наружной и внутрен­ней резьбы вручную применяют специальные резьбонарезные инструменты (метчики и плашки) и приспособления, позволя­ющие создать вращающий момент на инструменте, необходимый для обеспечения сил резания в процессе обработки.

Метчик (рис. 2) состоит из двух частей: рабочей, которая обе­спечивает процесс резания, и хвостовой, на конце которой выпол­нен квадратный выступ для установки воротка. Рабочая часть мет­чика включает в себя режущую (заборную) часть, которая обеспе­чивает удаление основного припуска на обработку, и калибрующую, осуществляющую окончательную обработку резьбы. Метчики для ручного нарезания резьбы изготавли­вают в виде комплектов из двух-трех штук (черновой, средний и чистовой), которые помечают круговыми риска­ми на хвостовой части (одна, две и три риски соответственно).

Для создания крутящего момента на режущем инструменте (метчике) применяют специальные приспосо­бления — воротки различных кон­струкций.

Универсальный вороток (рис. 3) представляет собой рам­ку с двумя сухарями — подвижным и неподвижным, образующи­ми квадратное отверстие и обеспечивающими закрепление хво­стовой части метчика.

Вороток с выключающимися кулачками (предохранительный) (рис. 4, а) позволяет предохранять метчик от поломок за счет выведения из зацепления кулачков корпуса и втулки, когда уси­лие, передаваемое воротком, превышает допустимое.

Торцевой вороток (рис. 4, б) применяют при нарезании резь­бы в труднодоступных местах, так как он позволяет работать одной рукой.

Вороток с трещоткой (рис. 4, в) служит для нарезания резь­бы в труднодоступных местах, когда за один раз вороток может быть повернут на небольшой угол.

Плашка — инструмент для нарезания наружной резьбы, состо­ящий из двух частей: заборной и калибрующей. Их назначение такое же, как и у соответствующих частей рабочей части метчика. При ручном нарезании резьбы применяют плашки различных конструкций.

Круглые плашки (рис. 5, а) представляют собой резьбовое кольцо с несколькими канавками для образования режущих кро­мок и отвода стружки. Их изготавливают цельными и разрезными. Благодаря своим пружинящим свойствам плашки позволяют регу­лировать величину среднего диаметра нарезаемой резьбы.

Квадратные плашки (рис. 5, б) состоят из двух половин, ко­торые укрепляют в специальной рамке с рукоятками — клуппе.

Клупп обеспечивает возможность регулирования среднего диаме­тра нарезаемой резьбы.

Для создания вращательного момента и обеспечения процесса резания при нарезании наружной резьбы плашками применяют специальные приспособления — воротки (для круглых плашек) и клуппы (для разрезных плашек).

Вороток для круглых плашек (рис. 6) представляет собой кру­глую рамку с выточкой, в которой помещается круглая плашка, удер­живаемая от проворачивания при помощи трех стопорных винтов. Четвертый винт позволяет регулировать средний диаметр резьбы при применении для ее нарезания разрезной круглой плашки.

Клупп (см. рис. 5, б) представляет собой квадратную рамку с выступами, в которые входят пазы плашки. Одну из половин плашки можно перемещать при помощи винта, регулируя величину среднего диаметра нарезаемой резьбы.

Ручной механизированный инструмент для нарезания вну­тренней резьбы может быть оснащен как пневматическим, так и электрическим приводом.

Резьбонарезатель с пневматическим приводом (рис. 7) пред­назначен для нарезания резьбы небольшого диаметра. Пневмати­ческий двигатель 1 приводит во вращение шпиндель 4. При нажа­тии на рукоятку 3 корпуса происходит нарезание резьбы. При ослаблении нажатия на рукоятку 3 шпиндель 4 под воздействием пружины смещается и происходит реверсирование его движения. При этом метчик 5 ускоренно вывинчивается из отверстия заго­товки 6. Включение инструмента осуществляется нажатием на ку­рок 2.

Резьбонарезатель с электрическим приводом (рис. 8) снаб­жен встроенным электрическим двигателем, реверсивным меха­низмом и редуктором.

Подготовка стержней и отверстий под нарезание резьбы. В процессе нарезания резьбы происходит не только удаление слоя материала с поверхности заготовки, но и пластическое деформирование обрабатываемой по­верхности, которое сопровождается выдавливанием части металла заготовки из впадин витков резьбы к вершинам. Это явление должно учитываться при определении диаметров стержней и отверстий под нарезание резьбы. Поэтому размеры заготовок целесообразно определять при помощи справочных таблиц, в которых они приводятся с уче­том всех факторов, влияющих на процесс резания.

На практике диаметр отверстия под резьбу выбирают равным ее номинальному размеру, уменьшенному на величину шага. На­пример при нарезании резьбы М10 диаметр отверстия должен быть 10 — 1,5 = 8,5 мм.

При нарезании наружной резьбы диаметр стержня должен быть меньше номинального диаметра резьбы на 0,1 …0,2 мм в за­висимости от ее размера.

При обработке наружной и внутренней резьбы необходимо придерживаться ряда правил.

1. Нарезание резьбы вручную необходимо выполнять при обильном смазывании метчика или плашки машинным маслом.
2. При нарезании резьбы вручную следует периодически сре­зать образующуюся стружку обратным ходом метчика или плаш­ки на 1/2 оборота.
3. После нарезания резьбы необходимо произвести контроль ее качества: внешним осмотром (не допуская задиров и сорванных ниток) и резьбовым калибром, проходная часть которого должна навинчиваться легко, от руки.

Правила нарезания наружной резьбы вручную сводятся к следу­ющему.

1. Проверить перед нарезанием резьбы диаметр стержня, который должен быть меньше номинального размера резьбы на 0,1 …0,2 мм.
2. Выполнить на вершине стержня заборную фаску таким об­разом, чтобы она была концентрична оси стержня. При этом ее диаметр не должен быть меньше внутреннего диаметра резьбы, а угол наклона относительно оси стержня должен составлять 60°.
3. Следует закреплять стержень в тисках прочно, проверяя его перпендикулярность зажимным губкам при помощи угольника.

Правила обработки внутренней резьбы вручную следующие.

1. Проверить соответствие диаметра отверстия размеру наре­заемой резьбы.
2. Проверить соответствие глубины отверстия требованиям чертежа при нарезании глухой резьбы.
3. Проверить при помощи угольника перпендикулярность оси мет­чика плоскости заготовки, в отверстии которой нарезается резьба.
4. Использовать при нарезании резьбы все метчики комплекта.
5. Периодически очищать от стружки глухие отверстия при на­резании в них резьбы.

Нарезание резьбы на трубах осуществляется с применением специальных инструментов — клуппов и резьбонарезных гребе­нок.

Клупп с раздвижными плашками (рис. 9) — устройство, наи­более часто применяемое для нарезания наружной резьбы на тру­бах. Клупп комплектуют набором раздвижных плашек для нареза­ния резьбы диаметром 1/2…3/4; 1…1¹/₄; и 1¹/₂ …2″. Клупп смонтиро­ван таким образом, что перемещающиеся в его корпусе 1 четыре плашки 5 могут одновременно приближаться к центру или расхо­диться от него. Перемещение плашек обеспечивается специаль­ным поворотным устройством, приводимым в действие рукоят­кой 4. Точная установка плашек на размер нарезаемой резьбы производится по лимбу, размещенному на корпусе, а установоч­ные перемещения осуществляются за счет червячной передачи 3. После установки положение плашек фиксируют специальным устройством — «собачкой». Усилие резания передается на инстру­мент при помощи рукояток 2.

Круглая резьбонарезная гребенка (рис. 10, а) применяется для нарезания трубной резьбы на токарных и сверлильных станках. Гребенки выпускаются комплектами из четырех штук. Нарезание резьбы производится с применением специальной винторезной самооткрывающейся головки (рис. 10, б).

Для облегчения работы инструмента, повышения качества по­лучаемой при нарезании резьбы применяют СОТС. Их выбор за­висит от материала обрабатываемой заготовки. Например, для охлаждения стальных заготовок (конструкционная, инструмен­тальная и легированная сталь) применяют эмульсию. Для охлаж­дения чугуна и алюминия следует использовать керосин. Нареза­ние резьбы в медных, латунных и бронзовых заготовках может производиться без охлаждения.

Развертывание — операция по обработке ранее обработанных отверстий с высокой степенью точности (до 6-го квалитета) и малой шероховатостью обработанной поверхности (до Ra 0,63 мкм). Обра­ботка развертыванием выполняется после предварительного сверле­ния, рассверливания и зенкерования. Осуществляется развертыва­ние как вручную, так и на станках, как правило, стационарных.

Для осуществления процесса развертывания отверстий приме­няют инструменты (ручные и машинные развертки) и специаль­ные приспособления, обеспечивающие смену режущего инстру­мента без изменения положения заготовки (быстросменные свер­лильные патроны) и ориентацию режущего инструмента отно­сительно оси обрабатываемого отверстия (самоцентрирующиеся сверлильные патроны и качающиеся оправки). В качестве стацио­нарного оборудования применяют радиально- и вертикально­сверлильные станки.

Инструменты и приспособления, применяемые при развер­тывании, выбирают в зависимости от способа обработки (ручное или машинное развертывание).

Развертки для ручного развертывания (рис. 1) имеют на кон­це квадратную часть, на которой устанавливается вороток для вра­щения развертки в обрабатываемом отверстии. Применяют руч­ные развертки для обработки отверстий диаметром 3…50 мм в заготовках из материалов невысокой твердости (конструкционная сталь, чугун, медные и алюминиевые сплавы).

Вороток (рис. 2) применяют при развертывании отверстий вручную для создания вращающего момента на режущем инстру­менте. Он устанавливается на квадратной части ручной развертки и вращается вручную, передавая вращательный момент и усилие резания на обрабатывающий инструмент.

Машинные развертки бывают цельными и насадными. Их из­готавливают из быстрорежущей стали или армируют пластинами из твердого сплава. Цельные машинные развертки применяют при обработке отверстий диаметром 3…100 мм, насадные — при обработке отверстий диаметром 25…300 мм и отверстий в труднообрабатываемых материалах (рис. 3).

Приспособления для установки инструментов. Для соединения инструмента со шпинделем вертикально- или радиально-свер­лильного станка целесообразно применять специальные приспо­собления, которые обеспечивают совпадение оси вращения раз­вертки с осью обрабатываемого отверстия.

Быстросменный сверлильный патрон (рис. 4) используется в тех случаях, когда осуществляется последовательная обработка отвер­стия сверлением, зенкерованием и развертыванием. Он позволяет производить замену режущего инструмента без изменения положе­ния обрабатываемой заготовки, что в свою очередь обеспечивает со­впадение осей обрабатываемого отверстия и режущего инструмента.

Самоустанавливающийся сверлильный патрон (рис. 5) при­меняют при обработке зенкерованием и развертыванием предва­рительно просверленных отверстий. Он обеспечивает центриро­вание инструмента вдоль оси отверстия.

Качающаяся оправка (рис. 6) легко принимает положение, совпадающее с осью обрабатываемого отверстия.

Развертывание вручную и на вертикально- и радиально-свер­лильных станках следует выполнять, придерживаясь ряда правил.

1. Необходимо точно соблюдать величину припуска на развер­тывание, руководствуясь справочными таблицами.
2. Сверление, зенкерование и развертывание отверстий на сверлильном станке машинной разверткой необходимо произво­дить с одной установки заготовки.
3. В процессе развертывания отверстия в стальной заготовке необходимо обильно смазывать обрабатываемую поверхность маслом.
4. Чугунные заготовки следует обрабатывать всухую.
5. В процессе обработки следует периодически очищать раз­вертку от стружки.
6. Ручное развертывание следует выполнять в два приема: вна­чале черновое, а затем чистовое.
7. Ручное развертывание следует осуществлять только по часо­вой стрелке.

При машинном развертывании весьма важным является пра­вильное определение режимов обработки (скорость резания, ча­стота вращения шпинделя сверлильного станка, подача инстру­мента) .

Режимы резания при обработке отверстий с применени­ем стационарного оборудования выбирают в зависимости от твердости обрабатываемого материала и материала инструмен­та, а также от требований, предъявляемых к точности обработки и шероховатости обработанной поверхности. Выбор режимов резания в зависимости от этих параметров осуществляют, пользуясь справочными таблицами для соответствующего вида обра­ботки (сверление, рассверливание, зенкерование, развертыва­ние).

В такелажных работах применяют канаты, цепи, грузозахват­ные устройства и стропы.

Типы канатов и полиспастов и их назначение.

Канаты находят широкое применение в качестве тягового органа в грузоподъемных устройствах. Чаще пользуются стальными канатами. Канаты из органических волокон (пеньковые, хлопчатобумажные) и кана­ты, изготовленные из синтетических материалов, применяют, как правило, только для обвязывания грузов и крепления их к крюку грузоподъемного механизма.

Классификация и назначение стальных канатов.

Стальные ка­наты работают бесшумно и позволяют поднимать грузы с большой скоростью. Их изготавливают из высокоуглеродистой, обладающей высокой прочностью стальной проволоки диаметром 0,2…3 мм. В грузоподъемных устройствах применяют канаты двойной свив­ки. Проволоки свивают в пряди, которые навивают на стальной сердечник.

Конструкция грузового каната определяется числом составляю­щих его прядей и числом проволок в каждой из этих прядей. Кон­струкция каната обозначается следующими цифрами: первая циф­ра — число прядей в канате; вторая — число проволок в пряди. Если все пряди каната имеют одно и то же число проволок (на практике применяют именно такие канаты), то между цифрами, соответствующими числу прядей и числу проволок, ставят знак умножения «х». Если канат имеет сердечник, то после цифр ставят знак «+», а рядом с ним цифру, указывающую на число сердечни­ков. Буквы, стоящие после цифры, обозначающей число сердеч­ников, указывают на материал, из которого этот сердечник изготовлен, например: о. с. — органический сердечник; м.с. — метал­лический сердечник. Например, обозначение каната 6×36 + 1 о. с. означает, что канат состоит из шести прядей по тридцать шесть проволок в каждой пряди, имеет один органический сердечник, вокруг которого навивают пряди каната.

Грузоподъемность каната выбирают исходя из максимального рабочего усилия в его ветвях и запаса прочности каната по специ­альной, приводимой в справочниках таблице.

Минимально допустимый диаметр стального проволочного ка­ната, используемого для такелажной оснастки, выбирают по рас­четной разрывной силе R_p = SK, где S — наибольшая растягиваю­щая сила, действующая в ветви каната; К — коэффициент запаса прочности.

Чтобы обеспечить долговечность выбранного каната, определя­ют минимально допустимый диаметр блока, ограничивающий на­пряжение изгиба каната, из условия D_б = Kd_K, где К — коэффици­ент запаса прочности, который выбирают в зависимости от типа грузоподъемного устройства и режима его работы; d_K — диаметр каната. При использовании каната в грузоподъемных устройствах с ручным приводом К = 5…6; для канатов, применяемых в поли­спастах и чалочных канатов К = 6.

Классификация и назначение канатов из органических и син­тетических материалов.

Канаты из органических и синтетических материалов значительно удлиняются под воздействием нагрузки. Это существенно ограничивает область их применения. Уддинение может достигать 20 % у канатов из органических материалов и 50% — из синтетических при нагрузке близкой к нагрузке разрыва.

К канатам из органических волокон относятся пеньковые и сизалевые, которые в большинстве случаев применяют для растяжек и в качестве чалочных.

Пеньковые канаты изготавливают трехпрядными кручеными, бельными или пропитанными в трех исполнениях: специальные, повышенной прочности и обыкновенные.

Маркируют пеньковые канаты следующим образом: первые две буквы — наименование каната (канат пеньковый бельный — ПБ, канат пеньковый пропитанный (смоленый) — ПС); затем следуют цифры, обозначающие линейную плотность каната (плотность каната измеряется в килотексах, 1 ктекс — масса каната, кг/1000 м); две последние цифры — группа каната (специальный, повышенной плотности, обыкновенный).

Примеры обозначения пеньковых канатов:

• ПБ120ктексСп — канат пеньковый бельный, плотностью 120 ктекс, специальный;
• ПС144ктексПв — канат пеньковый пропитанный (смоленый), плотностью 144ктекс, повышенной прочности.

Пеньковые канаты изготавливают диаметром 10… 112 мм с разрывной нагрузкой 7900…537750 Н. Прочность пропитанных кана­тов приблизительно на 1…3 % меньше прочности бельных.

Сизалевые канаты, так же, как и пеньковые, изготавливают трехпрядными в трех исполнениях. Для отличия группы каната в них вводят цветные каболки (пряди): одну для канатов повышенной прочности и две — для специальных канатов. Канаты сизалевые обыкновенные цветных прядей не имеют.

В ряде случаев возможно применение комбинированных канатов, в которых пряди состоят из стальной проволоки и пеньковой смоленой или сизалевой пряжи. По конструкции такие канаты могут быть трех-, четырех- и шестипрядными. Число проволок диаметром 0,5… 1 мм в прядях может составлять 6—16. Канаты пенька— сталь изготавливают в двух вариантах: раскручивающие­ся и нераскручивающиеся, они подразделяются на две группы: по­вышенной и нормальной прочности.

Канаты из синтетических волокон (капроновые, полипропи­леновые, полиэфирные, полиэтиленовые) можно применять так­же для полиспастных систем в тех случаях, когда применение стальных канатов невозможно или нецелесообразно.

При помощи канатов осуществляется запаливание грузов. Вы­бор способа запаливания груза и применяемого при этом каната зависит от формы поднимаемого груза и его массы.

Для подъема грузов небольшой массы канат закрепляют на крюке грузоподъемного устройства одинарным (рис. 1, а) или двойным (рис. 1, б) крюковым узлом. Если требуется выполнить подъем крупногабаритных грузов большой массы, применяют за­крепление каната на крюке грузоподъемного устройства на двух (рис. 1, в) или на четырех (рис. 1, г) ветвях.

Полиспасты представляют собой устройства, состоящие из двух блочных обойм, соединенных между собой гибкой связью (канат, цепь). Верхняя блочная обойма полиспаста — неподвиж­ная, а нижняя — подвижная. Применение полиспастов при подъ­еме и опускании грузов обеспечивает выигрыш в силе.

Наиболее важным параметром полиспаста является его крат­ность i_п, которая определяется как отношение числа ветвей поли­спаста, на которых весит груз, к числу ветвей, наматываемых на барабан лебедки или другого грузоподъемного устройства.

При эксплуатации полиспаста возможен сход ветви полиспаста с блока, что создает аварийную ситуацию. Для того чтобы не произошло схода каната с блока, отклонение его ветвей от плоскости вращения канатных блоков не должно превышать 6°. При использовании полиспастов наибольшие нагрузки дей­ствуют на неподвижную верхнюю блочную обойму.

Конструктивно полиспаст (рис. 2) состоит из неподвижных 1 и подвижных 2 блоков, огибаемых гибким тяговым органом 3. Блоки полиспаста смонтированы в обоймах. Грузовой крюк кре­пится к нижней подвижной обойме, которую обычно называют крюковой подвеской. Прикладываемое усилие при использовании полиспастов

F= (G+ G_п)/(i_пη),

где G — масса груза; G_п — масса полиспаста; i_п — кратность поли­спаста; η — КПД.

Пример. Необходимо выбрать полиспаст для подъема груза массой 300 кг. Известно, что масса полиспаста равна 90 кг, его КПД составляет 0,96. При подъеме груза вручную рабочий при­кладывает усилие, не превышающее 60 кг. Используя приведенную выше формулу, определяем кратность полиспаста:

i_п = (G + G_n)/(Fη ) = (300 + 90)/(60 ⸳ 0,96) = 6,77,

т.е. для того чтобы поднять требуемый груз, понадобится много­блочный полиспаст, имеющий шесть ветвей для подвешивания груза.

Конструкция и назначение грузовых цепей.

Цепи в грузоподъ­емных механизмах используют в качестве грузовых или для изготовления стропов. Наиболее широкое применение находят грузо­вые пластинчатые (рис. 3, а) и круглозвенные сварные (рис. 3, б) цепи.

В зависимости от грузоподъемности цепи изготавливают раз­личных размеров. Основными параметрами, определяющими гру­зоподъемность пластинчатой цепи, являются размеры составляю­щих ее пластин (L — длина, В — ширина и t — шаг цепи). Грузо­подъемность круглозвенной стальной цепи зависит от калибра d, ширины В и шага t.

Конструкция и назначение грузозахватных устройств.

Гру­зозахватные устройства обеспечивают соединение перемещаемо­го груза с тяговыми органами грузоподъемного механизма. К та­ким устройствам относятся крюки, электромагниты, а также спе­циальные приспособления для захвата штучных грузов.

Конструкция грузозахватных устройств зависит от формы гру­за. Для подъема листового материала и профильного проката применяют струбцины различных конструкций: универсальные (рис. 4, а, б) и специальные (рис. 4, в, г). Подъем крупнога­баритных деталей осуществляется при помощи стандартных рым-болтов (рис. 4, д) и грузовых штырей (рис. 4, е, ж), а деталей цилиндрической формы — с помощью клещевых захватов (рис. 4, з).

Конструкция и назначение стропов.

Стропы используют для подъема грузов при помощи кранов или специальных грузоподъ­емных приспособлений. Изготавливают стропы из стальных кана­тов или из цепей.

Стропы из стальных канатов изготавливают из отрезков ка­натов.

Одноветвевой строп типа 1СК (рис. 5, а) состоит из трех зве­ньев: подвески 2, канатной ветви 1 и грузового крюка 3, который в свою очередь состоит из палочного крюка и предохранительного замка. Предохранительный замок предотвращает самопроизволь­ное соскальзывание груза с палочного крюка.

Двухветвевые 2СК (рис. 5, б), трехветвевые ЗСК (рис. 5, в) и четырехветвевые 4СК (рис. 5, г) грузовые канатные стропы помимо перечисленных элементов имеют общую подвеску — коуш для одновременного подвешивания всех стропов к крюку грузоподъемного устройства. Коуш применяют для того, чтобы предохранить петли канатов от резких перегибов и перетирания в процессе эксплуатации.

Наиболее широкое распространение для строповки грузов на­ходят универсальные стропы, которые изготавливают в двух ис­полнениях: в первом случае это одноветвевой строп СКП1 из ка­ната 4 без коуша и крюка (рис. 5, д), а во втором — СКК2 — кольцевой элемент, концы каната которого соединены между собой специальным соединительным узлом (рис. 5, е).

Грузоподъемность строп зависит от длины стропа и диаметра каната, из которого они изготовлены. Диаметр каната выбирают в зависимости от массы поднимаемого груза и типа изготовляемого стропа.

При подборе стропов по грузоподъемности следует учитывать угол между его ветвями, который зависит от способа строповки груза.

При подъеме и перемещении грузов при помощи многоветве­вых стропов следует обязательно учитывать возможность нерав­номерного нагружения стропов. Для учета неравномерности на­гружения вводят специальные коэффициенты неравномерности: для двухветвевого стропа К = 1; при числе стропов три и более К = 0,75.

Стропы из цепей (рис. 6) по сравнению с канатными имеют существенные недостатки; они тяжелее, дороже и быстрее изна­шиваются.

Все стропы, как цепные, так и канатные, должны отвечать определенным требованиям: они должны легко надеваться на крюк, сниматься с крюка и, кроме того, без труда освобождаться от груза.

Для того чтобы обеспечить одинаковое натяжение строп при подъеме груза, применяют специальные винтовые стяжки — тал­репы (рис. 9.17).

Талрепы изготавливают трех типов: с открытой штампованной муфтой (ОШ), с открытой сварной муфтой (ОС) и закрытой свар­ной муфтой (ЗС). Выбор того или иного типа талрепа зависит от силы нагружения: талрепы типа ОШ рассчитаны на нагрузки 1…25 кН; типа ОС — на 2…200 кН; типа ЗС — на 1…16 кН. Изго­тавливают талрепы из углеродистых сталей.

Полуавтоматические стропы применяют при монтаже техно­логического оборудования. Полуавтоматические стропы (рис. 8) снабжены специальными замками 3, обеспечивающими освобожде­ние стропов 2, удерживающих груз, с рабочего места слесаря-сборщика.

Сигналы на поднятие, перемещение и опускание грузов подают­ся крановщику, строповщику и лицам, ведущим наблюдение за пе­ремещением грузов, движениями кисти правой руки (рис. 9).

Поверхности, по которым перемещаются подвижные части ме­ханизма при поступательном движении, называют направляющи­ми. В большинстве случаев направляющие размещаются на кор­пусных деталях, например суппорт токарного станка располагает­ся на направляющих, которые находятся на станине.

В зависимости от назначения машины направляющие имеют различную форму и конструкцию. Служат направляющие для пе­ремещения подвижных частей в горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях. В машинах должно быть предусмотре­но, как правило, не менее двух направляющих различного профи­ля. Такая комбинация надежно обеспечивает движение исполни­тельного узла относительно базовой детали оборудования. На­правляющие могут быть выполнены как единое целое с базовой деталью, так и отдельно от нее в виде накладных направляющих, устанавливаемых на базовую деталь в процессе сборки механиз­ма. Накладные направляющие изготавливают из материалов, об­ладающих низким коэффициентом трения в паре с направляющи­ми исполнительного узла и достаточно высокой износостойкостью (сталь, гетинакс, капрон, винипласт, текстолит). Стальные направ­ляющие крепят на базовой детали винтами с потайными головка­ми, а направляющие из пластических масс — на клею или пласт­массовыми штифтами.

Нормальная работа направляющих зависит от их прямолиней­ности, состояния сопрягаемых поверхностей и наличия смазочных устройств.

Точность изготовления направляющих и их износостойкость оказывают существенное влияние на качество работы оборудова­ния. В зависимости от характера трения при перемещении по­движного узла относительно неподвижного различают направля­ющие скольжения, качения, гидростатические и аэродинамические.

Направляющие скольжения.

Направляющие скольжения (рис. 1, а) отличаются большим разнообразием конструктивных реше­ний. Если поверхность направляющих выпуклая, то на ней плохо удерживается смазка, поэтому такие направляющие применяют при малых скоростях перемещения исполнительных узлов. Одна­ко, выпуклые направляющие просты в изготовлении, и, кроме того, стружка не задерживается на их поверхности, что предупреждает возможность преждевременного изнашивание направляющих.

Направляющие, образующие в поперечном сечении вогнутый профиль, более пригодны к использованию в механизмах с высо­кими скоростями перемещения исполнительных узлов, так как хо­рошо удерживают смазку, но их необходимо тщательно защищать от попадания стружки и других загрязняющих материалов. Наи­более простыми в изготовлении являются плоские направляющие, но они плохо удерживают смазку и легко загрязняются, что суще­ственно ограничивает их применение.

В целях упрощения конструкции узлов поступательного движе­ния используют комбинированные направляющие в виде сочета­ния плоских и призматических направляющих. В некоторых слу­чаях применяют круглые направляющие, которые относительно просты как в изготовлении, так и в эксплуатации.

Форма поперечного сечения направляющих зависит от назна­чения узла.

Плоские направляющие (см. рис. 1, а) применяют при нор­мальных требованиях к точности перемещения. Они просты в из­готовлении, хорошо удерживают смазку, но требуют более слож­ных устройств для компенсации зазора по сравнению с призмати­ческим направляющими.

Призматические направляющие используют для горизон­тальных перемещений исполнительного узла при небольших ско­ростях. В сечении такие направляющие имеют равнобокую или неравнобокую трапецию. Призматические направляющие обеспе­чивают точное перемещение исполнительного узла и хорошее удаление стружки; саморегулирующиеся. По мере изнашивания зазор компенсируется за счет опускания перемещающегося узла.

Направляющие типа «ласточкин хвост» используются для горизонтальных, вертикальных и наклонных перемещений при небольших скоростях и небольших расстояниях перемещения. Отличаются простотой регулирования, достигаемого за счет при­менения клиньев и планок; просты в изготовлении. Условия смаз­ки не очень благоприятны, потому велики потери на трение.

Круглые направляющие используют в основном для верти­кальных перемещений при небольших скоростях. Наиболее про­сты в изготовлении. Хорошо удаляется стружка и грязь.

V-образные направляющие применяют для обеспечения гори­зонтального перемещения исполнительного механизма, когда тре­буется высокая скорость и точность перемещения. Такие направ­ляющие обеспечивают наилучшие условия смазки среди всех на­правляющих скольжения.

Направляющие качения.

Особенностью направляющих каче­ния (рис. 1, б) является то, что между перемещающимся испол­нительным узлом и базовой деталью располагаются тела качения — шарики или ролики, заключенные в сепаратор. Направляющие качения позволяют с высокой точностью совершать быстрые пе­ремещения исполнительного узла и его установочные перемеще­ния. Такие направляющие находят широкое применение в метал­лорежущих станках (особенно повышенной точности и прецизи­онных) .

При качении шариков или роликов по замкнутым направляю­щим наблюдается трение качения, сила которого значительно меньше силы трения скольжения. Применение направляющих ка­чения позволяет снизить коэффициент трения, в связи с чем их изнашивание значительно меньше, чем при использовании на­правляющих скольжения. Кроме того, направляющие качения обеспечивают более плавное движение, так как при их использо­вании отсутствует эффект прилипания, характерный для направ­ляющих скольжения.

Гидростатические направляющие.

При необходимости высо­кой точности перемещения исполнительного узла механизма при­меняют гидростатические направляющие (рис. 1, в). Наиболее часто эти направляющие используют в прецизионных станках и станках с программным управлением, где требуется высокая точ­ность перемещения исполнительных узлов. Сопрягаемые детали благодаря наличию между ними масляного слоя толщиной в не­сколько микрометров работают почти без трения, в связи с чем КПД гидростатических направляющих практически равен едини­це (0,99).

При использовании гидростатических направляющих подвиж­ный узел перемещается как бы на масляной подушке, которая соз­дается за счет подачи масла под давлением от насоса 1 в зазор между подвижным и неподвижным узлами по специальным кана­лам 2 и 3, выполненным в неподвижном узле.

Аэродинамические направляющие.

В аэродинамических на­правляющих сопрягаемые поверхности разделены воздушной по­душкой, создаваемой за счет непрерывной подачи в зону сопряжения сжатого воздуха. Аэродинамические направляющие обе­спечивают мгновенную остановку исполнительного узла при прекращении подачи сжатого воздуха.