Автор: Администратор

Трубопроводные системы применяют в силовых установках (для подвода воды и топлива), станках и в другом технологическом оборудовании (для подвода масла к местам смазки и зажимным устройствам и охлаждающей жидкости в зону обработки), в прес­совом оборудовании (для подвода жидкостей и газов к силовым цилиндрам).

Трубопровод состоит из труб, соединяемых между собой и с конструктивными элементами оборудования при помощи специ­альных соединительных элементов, крепежных деталей и арма­туры.

В зависимости от назначения различают трубопроводы высо­кого, среднего и низкого давления. Для всех видов трубопроводов общим требованием является чистота проходного отверстия, пол­ная непроницаемость, долговечность и простота обслуживания.

В зависимости от назначения трубопроводной системы исполь­зуют чугунные, стальные, медные, латунные, алюминиевые и пла­стиковые трубы. Наиболее распространено применение стальных труб. В зависимости от способа изготовления различают цельно­тянутые (бесшовные) и сварные трубы.

Для передачи охлаждающей жидкости используют, как прави­ло, обычные водопроводные трубы. Для передачи горячей воды и пара — бесшовные трубы, для рабочих жидкостей в системах ги­дравлического привода — стальные цельнотянутые трубы, для подвода смазывающих масел — медные трубы.

Соединения трубопроводов могут быть неподвижными разъем­ными и неподвижными неразъемными (однако в некоторых слу­чаях используют подвижные соединения элементов трубопрово­дов). К неподвижным разъемным соединениям относятся соеди­нения на резьбе, выполненные с помощью специальных соединительных элементов — фитингов и фланцев (рис. 1, а—ж), а к неподвижным неразъемным соединениям относятся соедине­ния, выполняемые сваркой, напрессовкой, отбортовкой и разваль­цовкой (рис. 1, з—к).

Все операции, выполняемые при сборке трубопроводных си­стем, могут быть подразделены на заготовительные и сборочные.

К заготовительным операциям относятся разметка, отрезка, очистка, гибка труб, отбортовка, развальцовка, сварка и сборка дета­лей в сборочные единицы, проверка и контроль по размерам, форме и внешнему виду, гидравлические испытания и маркировка.

Наиболее сложная операция — гибка труб, кото­рая может производиться как вручную, так и механическим спо­собом с наполнителем или без него. Наиболее важным является выбор радиуса гибки, так как он оказывает существенное влияние па работу трубопровода. Радиус гибки выбирают в зависимости от диаметра трубы и толщины ее стенки,

На сборочные операции сборочные единицы поступают в под­готовленном виде, т.е. соответствующей длины и с нарезанной на концах трубы резьбой. Соединительные элементы, крепежные де­тали и арматура, поступающие на сборку, также должны быть окончательно подготовлены и проверены для монтажа в трубо­проводной системе.

При сборке необходимо обеспечить соосность соединяемых груб, а также параллельность торцов труб и соединительных флан­цев. Несоблюдение этих условий является причиной возникнове­ния нагрузок, которые могут вывести трубопровод из строя.

В зависимости от назначения трубопроводных систем различа­ются технологические процессы их сборки.

Сборка трубопроводных систем на фитингах.

Стальные трубы, на концах которых нарезана резьба, соединяют между собой специальными соединительными элементами — фитингами, которые изготавливают стальными или из ковкого чугуна. Применение фитингов при сборке обеспечивает соединение труб под различными углами, предусматривает выполнение отведений и обеспечивает переход от одного диаметра трубы к другому.

Герметичность соединения при помощи фитингов достигается за счет смазывания резьбовой части соединяемых деталей перед сборкой свинцовым суриком или цинковыми белилами с предва­рительной подмоткой резьбы льняной или пеньковой пряжей.

Магистральные трубы, соединяемые при помощи прямых со­единительных муфт, имеющих на наружной поверхности ребра для захвата их трубным ключом, могут иметь короткую или длин­ную резьбу.

При сборке труб с короткой резьбой (рис. 2, а) на конце тру­бы 2 нарезается резьба такой длины, чтобы она была на 2 — 3 вит­ка меньше половины длины соединительной муфты 1. Сбег в кон­це резьбы при сборке заклинивает муфту, что обеспечивает плот­ность соединения. Соединения труб с короткой резьбой применя­ют только для неразъемных трубопроводов, так как после сборки такие соединения разъединить невозможно.

Сборка труб на сгоне (рис. 2, 6) производится, если по услови­ям работы трубопроводную систему необходимо разбирать. В этом случае одна из труб имеет короткую резьбу, а вторая длинную. Участок трубы с длинной резьбой называют сгоном. Длину этого участка выбирают таким образом, чтобы после установки на нем соединительной муфты и гайки остался участок резьбы не менее чем с двумя нитками. Соединения на сгоне можно применять толь­ко при сборке трубопроводов с цилиндрической резьбой.

При помощи соединений на фитингах монтируют водяные, па­ровые и некоторые другие трубопроводы, работающие при давле­нии, не превышающем 16 МПа. Для соединения труб при помощифитингов применяют трубные ключи различных конструкций (рис. 3, а — д).

Сборка трубопроводных систем на фланцах.

При сборке труб­ных соединений на фланцах их закрепляют на трубе сваркой, на резьбе, развальцовкой или отбортовкой (см. рис. 1, з—к). При этом необходимо обеспечить соосность трубопроводов и парал­лельность торцевых поверхностей фланцев. В процессе сборки между фланцами устанавливают прокладки, которые обеспечива­ют герметичность соединения. Фланцы крепят между собой, ис­пользуя болты или шпильки. Прокладки вырезают так, чтобы они но форме соответствовали фланцу. Изготавливают прокладки из уплотняющего материала и промазывают с двух сторон гермети­зирующим составом (олифа, белила, специальные герметизирую­щие пасты — герметики). Соединения затягивают гайками, кон­тролируя при этом параллельность торцевых поверхностей флан­цев при помощи щупа.

В различных конструкциях трубопроводов широко применяют плоские уплотняющие прокладки. В зависимости от назначения различают прокладки:

• мягкие эластичные из однородного материала (картон, бумага, войлок, асбест, резина, паронит, свинец);
• мягкие эластичные комбинированные (металлические с асбестовой сердцевиной, асбестопрорезиненные);
• пасты и мастики.

От материала и толщины прокладки зависит надежность соеди­нения.

Выбор того или иного прокладочного материала зависит от на­значения трубопроводной системы.

Сборка трубопроводных систем развальцовкой.

При сборке труб развальцовкой (рис. 4) концы развальцованных труб 4 со­единяют штуцером 1 и закрепляют при помощи гайки 2 и ниппе­ля 3. В некоторых случаях в этих соединениях используются мед­ные прокладки, повышающие его герметичность.

Соединение трубопроводных систем с использованием клеев.

Для соединения труб в трубопроводных системах при помощи клеев применяют соединения бандажного типа, клеемеханические соединения, соединения муфтой и враструб (рис. 5).

Клеевые соединения бандажного типа (рис. 5, а и б) вы­полняют путем многослойной намотки на концы стыка стальных труб ленты из стеклоткани с нанесенным на ее поверхность слоем эпоксидного клея. Фиксация взаимного положения концов стыку­емых труб обеспечивается за счет применения струбцин с приз­матическими поверхностями рабочей части. Зачистка труб перед склеиванием осуществляется на участках длиной не менее 0,7 диа­метра трубы. Зачищенные поверхности перед склеиванием обез­жиривают ацетоном или бензином. Намотка подготовленной лен­ты с нанесенным на нее клеевым составом на концы соединяемых груб осуществляется вручную, туго и без перекосов. Середина ленты при этом должна располагаться в месте стыка труб. Для по­лучения необходимой прочности и герметичности соединение должно быть выдержано при температуре окружающего воздуха 5… 17 °C в течение четырех суток или при температуре 17…25°С в течение двух суток. Для сокращения времени выдержки и увели­чения прочности клеевого соединения применяют искусственные условия, выдерживая соединение в течение трех часов при темпе­ратуре 80 °С или в течение полутора часов при температуре 120 °С . Соединенные клеевым методом трубы можно перемещать только их переноской, категорически запрещается их перемещение волочением или сбрасывание с высоты.

Клеемеханическое соединение трубопроводов (рис. 5, в) выполняют, нанося клей на наружную поверхность конца трубы и внутреннюю поверхность раструба или муфты. После нанесения клея конец трубы вводится в раструб или в муфту и обжимается по периметру. После обжатия соединение выдерживается до по­лимеризации клея. Длина участка трубы, входящего в раструб или в муфту, должна составлять не менее 1,2 ее диаметра.

Соединения труб муфтой и враструб (рис. 5, г) отличают­ся от клеемеханических тем, что обжатие муфты или раструба не выполняется.

Сборка винипластовых трубопроводов. Сборка таких трубо­проводов производится при помощи раструбов привариваемыми или резьбовыми муфтами, а также при помощи фланцев, закреп­ляемых сваркой или отбортовкой.

Соединения винипластовых труб при помощи раструбов могут быть неподвижными, выполняемыми при помощи сварки и клеев, или подвижными, выполненными с использованием резино­вых колец. Подвижные соединения трубопроводов, выполненных из винипластовых труб, используют в целях компенсации темпера­турного изменения длины трубопровода. Раструбные соединения для винипластовых труб выпускаются диаметром 8… 150 мм.

Соединение винипластовых труб сваркой встык не получило широкого распространения, так как прочность сварного шва для винипласта составляет всего 65…80% от прочности самого мате­риала, что приводит при выполнении сварных соединений к по­явлению слабых (непрочных) мест в системе трубопровода. Изготовление раструбов и оттягивание бортов трубы из винипласта производится с предварительным нагревом. Нагрев осуществляют в ванне, наполненной глицерином или минеральным маслом, при температуре 150… 170°C. После нагрева трубу закрепляют в ти­сках, а в ее нагретую часть вводят стальную оправку соответству­ющего диаметра и формы, разогретую до температуры 100… 120 °C. Образующийся раструб охлаждают и после этого извлекают оправку из трубы. Длина раструба зависит от диаметра трубы.

Для склеивания винипластовых трубопроводов используют 20%-ный раствор перхлорвиниловой смолы в ацетоне или раствор дихлорэтана.

Сборка полиэтиленовых труб производится при помощи рас­трубов, муфт, металлических гаек сваркой или склеиванием. Проч­ность швов при стыковой сварке всего на 10% ниже прочности основного материала, что не приводит к существенному сниже­нию прочности такого соединения.

Полиэтиленовые трубы склеивают после их обработки хромо­вой кислотой, что позволяет изменить полярность полиэтилена, в результате чего он приобретает способность склеиваться обычны­ми клеями.

Для защиты от коррозии деталей, находящихся в контакте с по­лиэтиленом, нельзя использовать масляные краски и битумные лаки.

Трубопроводы после сборки испытывают на прочность и гер­метичность. При испытании трубопровод наполняют водой и от­мечают те места, в которых наблюдается утечка жидкости. Затем воду выпускают и уплотняют отмеченные места. При гидравличе­ских испытаниях трубопровода проверяют прочность всех его элементов и герметичность соединений под давлением, предусмо­тренным техническими условиями на сборку.

Резьбовые соединения являются самыми распространенными и составляют до 25% общего числа соединений, что объясняется их простотой и надежностью, удобством регулирования усилия за­тяжки, а также возможностью разборки и последующей сборки. Основными деталями резьбового соединения являются крепеж­ные и стопорящие устройства, предупреждающие самопроизволь­ное отвинчивание резьбовых соединений в процессе эксплуата­ции.

Крепежными деталями являются болты, винты, шпильки и гай­ки, а стопорящими — шайбы и шплинты.

Болт — металлический стержень с резьбой для гайки на одном конце и головкой на другом. Болтами скрепляют детали относи­тельно небольшой толщины, а также детали, изготовленные из ма­териалов, не обеспечивающих требуемую надежность резьбы, на­пример из мягких металлов (медь, алюминий) или пластических масс.

Винт — металлический стержень, обычно с головкой на одном конце и резьбой на другом, которым он ввинчивается в одну из соединяемых деталей. Винты применяют, когда одна из деталей соединения имеет достаточно большую толщину или отсутствует место для размещения гаек, а также при необходимости уменьше­ния массы резьбового соединения.

Винты классифицируют по форме головки под инструмент для сборки резьбового соединения и форме хвостовой части.

Шпилька — металлический стержень с резьбой на обоих кон­цах. Одним концом шпильку ввинчивают в одну из соединяемых деталей, а на другой конец навинчивают гайку. Шпильки применя­ют вместо винтов в тех случаях, когда материал соединяемых деталей не обеспечивает требуемой долговечности резьбы при ча­стых сборках и разборках резьбового соединения.

Длина ввинчиваемого в корпусную деталь резьбового конца шпильки и длина нарезанной под гайку резьбы различны. Для резьбовых отверстий в корпусных деталях, выполненных из ста­ли, бронзы, латуни и титановых сплавов, длина резьбовой части шпильки, ввинчиваемой в это отверстие, должна быть равна ее диаметру, а для корпусных деталей, выполненных из серого и ков­кого чугуна, она должна составлять не менее 1,25 номинального диаметра резьбы шпильки. Для корпусных деталей, выполненных из легких сплавов, это соотношение должно быть не менее 2.

Гайка — деталь с резьбовым отверстием, навинчиваемая на болт или шпильку и служащая для силового замыкания соедине­ний с использованием этих крепежных деталей.

В зависимости от конструкции соединения и его назначения применяют различные типы гаек.

Стопорящими деталями резьбового соединения являются шай­бы и шплинты.

Шайбы применяют для предупреждения самопроизвольного отвинчивания резьбовых соединений. В зависимости от конструк­ции резьбового соединения шайбы выбирают, пользуясь справоч­ником.

Шплинты — отрезки проволоки одновременно вставляемые в отверстия болта (шпильки) и гайки. Шплинты и стопорные шайбы с лапками принято называть гаечными замками.

Все вилы резьб, применяемых в соединениях, можно класси­фицировать по соответствующим признакам (рис. 1).

К резьбовым соединениям предъявляются следующие техниче­ские требования:

• детали соединения должны быть хорошо пригнаны друг к другу;
• оси резьбовых деталей должны быть перпендикулярны плоскостям деталей соединения;
• размеры поперечного сечения и длина всех винтов, болтов и шпилек одного соединения должны быть одинаковы;
• гайки, головки болтов и винтов в соединении должны иметь одинаковую высоту;
• концы болтов и шпилек должны выходить из гаек на одинаковую величину;
• в головки утопленных винтов и болтов не должны высту­пать из деталей соединения;
• шайбы должны быть ровными и не иметь перекоса;
• головки винтов и болтов не должны быть скручены, а их грани смяты;
• прорези на головках винтов не должны быть смяты;
• резьба не должна быть сорванной;
• торцевые поверхности шайб, гаек, головок винтов и бол­тов должны быть гладкими.

Болтовые (винтовые) соединения и их сборка.

Процесс сборки болтовых соединений включает в себя следующие этапы:

• подача деталей на сборку;
• установка резьбовых деталей и их предварительное ввер­тывание;
• подвод и установка инструмента;
• затягивание резьбового соединения;
• установка шплинтов или другая операция, обеспечиваю­щая предотвращение самопроизвольного отвинчивания деталей резьбового соединения.

Отверстия в сопрягаемых деталях под установку болтов свер­лят по разметке или по кондуктору, причем оси отверстий в сопря­гаемых деталях должны совпадать. При одноболтовых соединени­ях допускается несовпадение осей отверстий в сопрягаемых дета­лях, но не более чем на 0,4 мм на каждые 10 мм диаметра резьбового соединения. Для ответственных соединений эта вели­чина не должна превышать 0,15 диаметра болта. Наиболее опти­мальной следует считать обработку отверстия в одной из деталей соединения при использовании в качестве кондуктора второй де­тали этого соединения.

Шпилечные соединения и их сборка.

При выполнении шпилеч­ного соединения в одну из деталей ввинчивают шпильку, затем на нее накладывают вторую деталь соединения и навинчивают гайку. Крутящий момент, прикладываемый к гайке при ее завинчивании, частично передается на шпильку. Для того чтобы обеспечить непод­вижность шпильки при навинчивании на нее гайки, необходимо ввернуть шпильку в деталь плотно и до конца, т. е. обеспечить натяг между шпилькой и деталью, в которую она ввернута. Завинчивание шпилек — операция трудоемкая и, в достаточной степени, сложная. Эта операция может быть реализована двумя способами:

• на свободный конец шпильки навинчивают две гайки, затем, вращая при помощи ключа верхнюю гайку, ввин­чивают шпильку в резьбовое отверстие (однако, следует учитывать, что при свинчивании гаек происходит ослаб­ление посадки шпильки в резьбовом отверстии, что сни­жает надежность шпилечного соединения, выполненно­го этим способом);
• на конец шпильки навинчивают специальное приспосо­бление — солдатик, которое представляет собой высо­кую шестигранную гайку, стопорящуюся на конце шпильки специальным винтом, диаметр которого мень­ше диаметра шпильки.

В тех случаях когда необходимо установить большое число шпи­лек, целесообразно механизировать этот процесс, используя пнев­матический или электрический механизированный инструмент (рис. 2). На шпильку навинчивают сменную гайку 1 так, чтобы шарик 2 касался ее. При ввертывании шпильки шарик 2 поднима­ется вверх до упора в пяту 3 и при контакте с ней начинает про­буксовывать. Шпильковерт в этом случае следует включить на ре­версивное вращение. Хвостовик 4 служит для соединения инстру­мента с ручным механизированным инструментом.

Шпильки можно также ввинчивать на сверлиль­ном станке, используя специальный патрон (рис. 3). Шпилька 1 в головке 4 зажимается специальными роликами 2, помещенными в сепараторе 3. При вра­щении головки 4 по часовой стрелке поверхности спиральных канавок сдвигают ролики к центру, и шпилька оказывается закрепленной с трех сторон. После того как шпильку ввинтят в резьбовое отвер­стие детали 5, станок выключают, а головку патрона слегка поворачивают против часовой стрелки, и шпилька освобождается.

Если при сборке шпилечного соединения шпилька сломалась в резьбовом отверстии, то она может быть извлечена из него не­сколькими способами:

• опиливанием граней на выступающей из отверстия части шпильки и извлечением ее при помощи гаечного ключа;
• использованием специального при­способления — бора или экстракто­ра (рис. 4), если сломанная часть шпильки не выступает над поверх­ностью детали;
• электроискровым сверлением на специальной установке;
• травлением азотной кислотой, если корпусная деталь изготовлена из алюминия или его сплавов.

Для сборки резьбовых соединений применя­ют ручные и механизированные инструменты. Основными ручными инструментами являют­ся гаечные ключи и отвертки. Во многих случаях надежность и долговечность резьбового соединения зависят от правильной затяжки в процессе сборки. В этом случае устанавливают обязательные регламентированные моменты затяжки. Наиболее часто требуемое усилие затяжки регулиру­ют, применяя специальные крепежные детали со встроенным индикатором усилия затяжки. При затяжке высту­пы индикаторной шайбы упираются в обычную шайбу и, расплющиваясь, за­полняют зазор между ними, что обе­спечивает заданное усилие затяжки при заполнении зазора. Одна­ко более часто при затяжке резьбовых соединений применяют спе­циальные ключи с регулируемым крутящим моментом.

К механизированным инструментам для сборки резьбовых со­единений относятся различные гайковерты преимущественно с пневматическим или электрическим приводом. Применение этих инструментов позволяет повысить производительность труда в 2 — 3 раза. Срок окупаемости устройств механизированной сбор­ки резьбовых соединений не превышает 1,5 года.

Гайковерты с ударно-импульсными муфтами обеспе­чивают передачу крутящего момента с помощью ударных им­пульсов. При работе таких гайковертов практически отсутствует реактивный момент, что позволяет применять их при сборке круп­ногабаритных резьбовых соединений. Для затяжки резьбовых соединений диаметром 12… 16 мм применяют как электрические, так и пневматические гайковерты, которые по сравнению с элек­трическими имеют меньшие габаритные размеры и массу.

Для затягивания круглых гаек большого диаметра возможно применение специального приспособления (рис. 5), которое со­стоит из подвижной обоймы 3 и неподвижной траверсы 1 с закре­пленными на ней двумя цилиндрами 4. Устройство устанавливают на навернутую и предварительно затянутую гайку Пи центриру­ют винтами 2. Зубчатую поверхность упоров 8 устанавливают на обойме 3, подводя к гайке 11, и фиксируют винтами 10. Масло под давлением 20 МПа от насосной станции 7 подают в штоковую полость гидравлических цилиндров 4, в результате чего происходит поворот обоймы. При этом упоры 8, поворачиваясь вокруг оси 9, вращают гайку. И в направлении, противоположном направлению вращения обоймы 3. Усилие затягивания контролируют по мано­метру 6, после затяжки штоки цилиндров возвращаются в исход­ное положение с помощью золотникового распределителя 5, при этом обойма 3 разворачивается, а упоры 8 освобождаются. Одной из конструктивных мер борьбы с самопроизвольным отвинчиванием в процессе эксплуатации машин является стопоре­ние резьбовых соединений. Наиболее распространены следующие методы стопорения:

• создание дополнительных сил трения путем осевого или радиального давления (контргайка, винт, самоконтрящаяся гайка);
• и взаимная фиксация относительного положения болта и гайки (стопорение шплинтованием, пружинными и де­формируемыми шайбами, проволокой);
• местное пластическое деформирование (обжатие, кер­нение).

Широкое распространение также получили методы стопорения и уплотнения резьбовых соединений с помощью анаэробных кле­ев. Миниатюрная капсула, наполненная специальной жидкостью, в процессе сборки резьбового соединения разрушается, а вытека­ющая из нее жидкость превращается в клей, обеспечивающий прочное соединение резьбовых деталей (полимеризация клея про­исходит при комнатной температуре). Разборка таких соединений производится обычными методами и не вызывает разрушения де­талей соединения. После разборки возможно повторное использо­вание резьбовых деталей. Кроме того, клей обеспечивает защиту деталей соединения от коррозии.

Наиболее распространенные способы стопорения резьбовых соединений показаны на рис. 6, а порядок затягивания резьбовых деталей в различных по конструкции соединениях на рис. 7.

Особым видом резьбовых соединений являются самоформирующиеся резьбовые соединения. Эти соединения получают с помо­щью самоформирующихся винтов, предназначенных главным об­разом для соединения деталей из стального листа с корпусными деталями. Такие крепежные детали могут быть использованы без предварительного сверления, что позволяет избежать погрешно­стей из-за несоосности отверстий. Этими винтами можно свер­лить сталь толщиной 0,8… 1,2 мм. Различают два вида самоформирующихся винтов: самонарезающиеся и самовыдавливающие. Са­мо нарезающиеся винты образуют резьбу нарезанием за счет удаления излишков материала (рис. 8, а), они применяются для соединения деталей из хрупких материалов и изготавливаются двух типов: тип А, имеющий несколько (более двух) режущих кро­мок, и тип Б, имеющий одну, реже две, режущие кромки. Самовы­давливающие винты, применяемые для соединения деталей из пластичного материала, образуют резьбу без удаления слоя материа­ла (рис. 8, б). Они также изготавливаются двух типов: тип А — для соединения деталей без предварительного сверления отверстия и тип Б — для соединения деталей с предварительным сверлением отверстия.

Контроль резьбовых соединений проводится в целях определе­ния их надежности и долговечности, которые в значительной сте­пени определяются правильностью затягивания деталей резьбово­го соединения в процессе сборки. В технических условиях на сборку ответственных резьбовых соединений указывают предель­ные значения крутящих моментов затя­гивания гаек и винтов, которые обычно устанавливают в зависимости от диаме­тра резьбы и материала деталей резьбового соединения. Контроль резьбовых соединений является важ­ной частью технологического процесса их сборки. На практике наиболее удобный способ контроля усилия затягивания — приме­нение предельных и динамометрических ключей.

Сварка — процесс соединения металлических деталей с ис­пользованием сил молекулярного сцепления, происходящего при сильном местном нагреве соединяемых деталей до расплавления (сварка плавлением) или пластического состояния с одновремен­ным применением механического воздействия (сварка давлени­ем). Затвердевший после сварки металл, соединяющий сваривае­мые детали, называют сварным швом.

Основными достоинствами, определяющими широкое примене­ние сварных соединений в машиностроении, являются следующие:

• существенная экономия металла;
• значительное снижение трудоемкости изготовления корпусных деталей;
• возможность изготовления конструкций сложной фор­мы из отдельных деталей, полученных ковкой, прокат­кой, штамповкой.

Наряду с этим сварным соединениям присущи следующие не­достатки:

• появление остаточных напряжений по окончании про­цесса сварки;
• коробление деталей в процессе сварки;
• плохое восприятие знакопеременных нагрузок, особен­но вибраций;
• сложность и трудоемкость контроля.

Из всего разнообразия методов сварки в сборочном производ­стве применяют ручную дуговую сварку плавящимся электродом, стыковую, точечную и шовную сварку.

При ручной дуговой сварке кромки соединяемых частей изде­лия расплавляются электрической (вольтовой) дугой, образую­щейся между электродом и свариваемым металлом. Перемещение электрода вдоль шва осуществляется вручную. При сварке плавя­щимся электродом электрод расплавляется и служит дополнитель­ным материалом, заполняющим сварной шов.

Шовную и точечную сварку применяют для соединения тонко­стенных деталей.

В зависимости от расположения соединяемых сваркой деталей различают стыковые, нахлесточные, с накладками, угловые и тав­ровые сварные швы (рис. 1). Из всех видов сварных соединений наиболее распространенными являются соединения со стыко­выми швами. Конструкции, выполненные с помощью этих соеди­нений, по параметрам аналогичны литым. В зависимости от формы подготовленных под сварку кромок на деталях различают парал­лельные, V-, X- и К-образные стыковые швы (рис. 2). По харак­теру выполнения стыковые швы могут быть односторонними с подваркой с другой стороны, односторонними со стальными при­варенными или медными съемными прокладками с другой сторо­ны, двусторонними.

Угловые швы различают в зависимости от формы подготовки кромок: без скоса кромок, со скосом одной кромки, со скосом двух кромок. По характеру выполнения угловые швы могут быть одно- и двусторонними.

Оборудование для разделки кромок, зачистки швов и отделки сварных соединений.

В процессе выполнения сварных соедине­ний ряд операций связан с подготовительными работами перед сваркой, специальными работами непосредственно в процессе сварки и работами по отделке сварных соединений. К таким операциям относятся разделка кромок перед сваркой, зачистка де­фектных мест, зачистка сварных швов и основного металла после сварки.

Эти операции выполняются с использованием соответствую­щего оборудования. Наиболее широко применяют ручной механи­зированный инструмент, у которого главное движение осущест­вляется с помощью двигателя, а вспомогательное движение и управ­ление инструментом вручную. По характеру главного движения различают инструменты с возвратно-поступательным и враща­тельным движением (шлифовальные крути, проволочные щетки или напильники). По виду привода различают пневматический и электрический инструмент.

К пневматическим механизированным инструментам относят­ся прямые, угловые и торцевые шлифовальные машины, зачист­ные пневматические машины, ручные пневматические молотки.

Прямая пневматическая шлифовальная машина, у которой ось шпинделя соосна с валом двигателя (рис. 3), состоит из кор­пуса 3, с вмонтированным в него ротационным двигателем, руко­ятки 5 с пусковым механизмом и плоского шлифовального круга 6, расположенного на шпинделе 1 и закрытого кожухом 2. Пуск ма­шины осуществляется нажатием на курок 4 пускового механиз­ма, при этом открывается доступ воздуха к ротационному двигателю.

Угловая пневматическая шлифовальная машина отличается от прямой пневматической машины тем, что ее шпиндель распо­ложен под углом 90° к основной рукоятке. Это приводит к необхо­димости использования в приводе конической зубчатой передачи.

Торцевые шлифовальные машины оснащены чашечными шлифовальными кругами и работают торцом, а не периферией круга, как прямые и угловые машины.

Зачистные пневматические машины аналогичны шлифо­вальным. На них устанавливают щетки из пружинной проволоки диаметром 0,3…0,5 мм для очистки поверхностей от грязи, ржав­чины, окалины.

Ручной пневматический молоток (рис. 4) применяют для зачистки швов и прилегающей к швам зоны основного металла соединяемых деталей от шлака и брызг расплавленного металла. Молоток состоит из ствола 8, ударника 7, воздухораспределитель­ного 5 и пускового 3 устройств с рукояткой 1. В корпусе пускового устройства смонтированы клапан 4 и штуцер 2, в конце ствола за­прессована концевая втулка 10, в которую входит хвостовик 9 зу­била. Возвратно-поступательное движение ударника осуществляет­ся при поочередной подаче воздуха в полости цилиндра по каналам воздухораспределительного устройства и ствола. Подача воздуха в полости цилиндра переключается автоматически с помощью золот­ника 6. Частота ударов зубила составляет 2800…3000 мин¹. Если заменить зубило на чекан, молоток можно использовать для про­ковки швов.

Для гашения вибраций при использовании молотка применяют специальные защитные рукоятки, изолированные от корпуса коль­цами и амортизаторами, а для снижения шума служит глушитель. В целях предупреждения вылета инструмента при холостых ходах (как и во всех инструментах ударного действия) предусмотрено специальное устройство.

В тех случаях когда отсутствует централизованная система сжа­того воздуха, применяют электрические шлифовальные машины или шлифовальные головки, связанные с расположенным отдельно приводом (электрическим двигателем) с помощью гибкого вала.

Пневматический инструмент более удобен в эксплуатации, так как его включают непосредственно в цеховую магистраль сжатого воздуха. При использовании электрического инструмента, кото­рый в целях безопасности рассчитан на напряжение 42 В, необхо­димо применять понижающие трансформаторы и преобразовате­ли частоты тока. Кроме того, электрический инструмент имеет большую массу на единицу мощности по сравнению с пневмати­ческим. К достоинствам электрического инструмента относится то, что он потребляет меньшую мощность и имеет больший коэф­фициент полезного действия (КПД). Коэффициент полезного дей­ствия для электрического инструмента составляет 0,4…0,6, а для пневматического — 0,07…0,11.

Приспособления и оборудование для сборки частей изделия перед сваркой.

Для качественной сборки частей сварных соедине­ний требуется правильная взаимная установка и закрепление со­ставляющих их частей, С этой целью применяют различные сбо­рочные приспособления — переносные и стационарные.

К переносным сборочным приспособлениям, которые приме­няют, как правило, в условиях мелкосерийного и единичного про­изводства, относятся струбцины, стяжки, распорки, винтовые домкраты, электромагнитные фиксаторы и др.

Струбцины (рис. 5, а) используют для соединения двух и бо­лее частей собираемого изделия между собой или для установки и закрепления частей в определенном положении.

Стяжки обеспечивают правильное взаимное расположение кромок соединяемых частей изделия. Винтовая стяжка (рис. 5, б) состоит из двух винтовых струбцин 1 и 3, соединенных винтами 2 и 4, каждый из которых имеет правую и левую резьбу. Струбцины закрепляют на кромках соединяемых частей, после чего винтом 4 выравнивают взаимное положение кромок, а винтом 2 стягивают части изделия для обеспечения необходимого при сварке зазора.

Распорки предназначены для выравнивания кромок частей со­бираемого изделия. Винтовая распорка состоит из двух винтов с правой и левой резьбой и предназначена для исправления формы сварного соединения путем создания давления в различных сече­ниях обечайки. Кольцевая винтовая распорка разжимает обечай­ку в нескольких точках, равномерно расположенных по окружно­сти.

Винтовые домкраты применяют для сборки при точной уста­новке тяжелых деталей и их закрепления.

Электромагнитные фиксаторы используют для выравнивания кромок при стыковой сварке и фиксации зазоров между кром­ками соединяемых частей изделия (рис, 5, в), а также для сборки перед сваркой частей изделия в угловых соединениях (рис. 5, г).

К стационарным сборочным приспособлениям относится мани­пулятор, который применяется для установки свариваемых изде­лий в положение, удобное для сварки.

Манипулятор (рис. 5, д) состоит из корпуса 7, установлен­ного на опорах 8, поворотного стола 5 с планшайбой 6 и механиз­ма вращения. Внутри корпуса манипулятора находится механизм наклона планшайбы. Кинематические схемы механизмов враще­ния и наклона манипулятора показаны на рис. 5, е, ж. Механизм вращения приводится в движение от электрического двигателя М, который связан через зубчатые колеса 15 и червячные редукторы 9 и 10 с тахогенератором 14.

Механизм наклона также приводится в движение от электриче­ского двигателя М через ременную передачу, червячный редуктор 13 и зубчатый сектор 12, который поворачивает стол 11 манипулятора на заданный угол. В крайних положениях механизм наклона от­ключается автоматически с помощью конечных выключателей.

Соединение деталей с натягом обеспечивается силами трения, которые зависят от давления, определяемого натягом. В зависимо­сти от сил, которые должно выдерживать соединение в процессе работы, соединения выполняют с помощью посадок с гарантиро­ванным натягом или переходных посадок.

Прочность прессового соединения зависит от многих факторов, в том числе от натяга, качества сборки и состояния сопрягаемых поверхностей.

Принцип сборки прессовых соединений основан на пластиче­ском деформировании соединяемых деталей. Сборка достигается за счет создания в соединяемых деталях напряжений, превышаю­щих предел упругости материала этих деталей. Поэтому методом пластического деформирования могут быть собраны только дета­ли, изготовленные из пластичных материалов. В прессовых соеди­нениях нельзя применять детали из таких хрупких материалов, как бронза, чугун и т.п.

Соединения с гарантированным натягом (прессовые соединея) могут быть получены несколькими способами:

• продольной сборкой за счет приложения осевого усилия;
• поперечной сборкой за счет нагрева или охлаждения одной из сопрягаемых деталей, что дает возможность свободного соединения деталей в процессе сборки;
• комбинацией продольной и поперечной сборок.

Способы получения соединений с гарантированным натягом основаны на применении следующих методов: запрессовки, тер­мического воздействия, глубокого охлаждения и гидропрессовой сборки.

Метод запрессовки.

Метод запрессовки — метод, который при­меняют при продольной сборке за счет осевого усилия. Процесс сборки состоит в том, что к одной из сопрягаемых деталей, охва­тываемой (валу) или охватывающей (втулке), прикладывается осе­вая сила, которая обеспечивает надвигание одной детали на дру­гую. Так как в таких соединениях диаметр охватываемой детали больше внутреннего диаметра охватывающей детали, то в процес­се сборки происходит деформирование металла. Вследствие натя­га на поверхности контакта возникает давление, величина которого определяет характер деформации соединяемых деталей. Такие деформации могут быть либо упругими, либо упругопластичными. Оборудование, приспособления и инструменты для выполнения этой операции выбирают в зависимости от силы, необходимой для запрессовки.

Для запрессовки используют ручные, гидравлические и пнев­матические прессы, при выборе которых следует руководствовать­ся следующим:

• площади стола и ползуна пресса должны позволять про­изводить установку деталей соединения;
• оборудование должно создавать необходимое для за­прессовки усилие;
• оборудование должно обеспечивать запрессовку требуе­мого количества подлежащих сборке соединений.

Если небольшие детали необходимо запрессовать в тяжелые корпусные, применяют домкраты с ручным или пневматическим приводом. Вместо домкратов возможно использование специаль­ных приспособлений (винтовых или гидравлических), которые при выполнении соединений не требуют больших трудовых за­трат и обеспечивают плавность и надежность запрессовки.

Для уменьшения усилия при запрессовке применяют смазку, в качестве которой используют сульфид молибдена и машинное масло, наносимые на поверхности сопрягаемых деталей. Приме­нение смазки обеспечивает при разборке прессового соединения отсутствие задиров на сопрягаемых поверхностях. Кроме того, применение молибденовой смазки позволяет уменьшить усилие запрессовки приблизительно на 30 %.

Запрессовку следует производить осторожно, обеспечивая пра­вильное направление прессуемой детали. В некоторых случаях на­правление деталям при запрессовке удобно задавать путем бази­рования охватываемой и охватывающей деталей на оправках или в специальных направляющих приспособлениях. Материал опра­вок должен быть мягче материала сопрягаемых деталей.

Запрессовку выполняют медленно, с небольшим усилием, что­бы обеспечить правильное направление охватываемой детали в охватывающей, затем усилие постепенно увеличивают, доводя до расчетного значения к окончанию процесса запрессовки, чтобы обеспечить плотную установку охватываемой детали.

Процесс выполнения соединения с гарантированным натягом методом запрессовки осуществляется в следующей последователь­ности:

• проверяют соответствие размеров сопрягаемых деталей требованиям чертежа;
• оценивают состояние сопрягаемых поверхностей (ше­роховатость поверхности, отсутствие задиров и заусен­цев);
• производят смазывание сопрягаемых поверхностей;
• устанавливают охватываемую деталь на охватывающую так, чтобы оси деталей совпадали (в случае необходимо­сти применяют центрирующие приспособления);
• осуществляют процесс прессования.

Метод термического воздействия.

Метод термического воздей­ствия — метод, применяемый при поперечной сборке соединений с гарантированным натягом. Сущность метода состоит в том, что на одну или обе детали соединения оказывается термическое воз­действие: охватывающую деталь нагревают, а охватываемую охлаждают. Прочность соединения, собранного с применением теплового воздействия в 1,5 — 2 раза превышает прочность соеди­нения, собранного на прессе, так как при использовании теплово­го воздействия микронеровности на сопрягаемых поверхностях не сглаживаются, а обеспечивают лучшее удерживание охватываемой детали в охватывающей. Кроме того, при использовании термического воздействия при сборке соединений с гарантиро­ванным натягом требования, предъявляемые к качеству обработ­ки сопрягаемых деталей, значительно ниже, чем при сборке тех же соединений прессовым методом, что позволяет значительно снизить стоимость изготовления деталей соединения.

Наиболее целесообразно применять сборку методом термиче­ского воздействия с общим и местным подогревом охватывающей детали. Этим методом пользуются при соединении деталей боль­шого диаметра с малой площадью сопряжения. Нагрев деталей не­больших и средних размеров производится в масляных и водяных ваннах. Для крупногабаритных деталей применяют местный подо­грев участков, примыкающих к посадочному отверстию. Местный подогрев может быть осуществлен при помощи газовой горелки, устройств со спиралью или индуктора токов высокой частоты (ТВЧ). В зависимости от требуемого натяга температура нагрева колеблется в пределах 75…400°C. При автоматической сборке на­грев деталей производится в специальных тоннельных печах. Для нагрева деталей типа колец применяют специальные индукцион­ные устройства.

Нагрев деталей для выполнения соединений с гарантирован­ным натягом осуществляют в следующей последовательности:

• проверяют соответствие размеров соединяемых деталей требованиям чертежа;
• помещают охватывающую деталь в масляную ванну для нагрева;
• устанавливают нагретую охватывающую деталь на охва­тываемую и выдерживают соединение до достижения им комнатной температуры.

Метод глубокого охлаждения.

Метод глубокого охлаждения — метод, применяемый при поперечной сборке соединений с гаран­тированным натягом, но по сравнению с методом термического воздействия имеет ряд преимуществ:

• обеспечивает высокую прочность соединения;
• уменьшает деформацию охватываемой детали;
• уменьшает возможные изменения формы, возникающие при сборке с термическим воздействием.

Глубокое охлаждение деталей производится в жидком азоте (-195,6 °C) или в твердой углекислоте (-78,5°C). При работе с охлаждающими средами следует строго соблюдать меры безопас­ности. Для охлаждения деталей жидким азотом применяют специ­альные металлические сосуды — сосуды Дьюара, Сосуды имеют двойные стенки, уменьшающие интенсивность теплообмена с окружающей средой, и отверстия в крышке для выхода газа, об­разующегося в результате испарения хладоносителя.

Охлаждение деталей, подлежащих сборке, осуществляется сле­дующим образом:

• очищают детали от грязи и масла, промывают и проти­рают насухо;
• оценивают состояние поверхностей соединяемых дета­лей, убеждаясь в отсутствии заусенцев и задиров;
• загружают детали в емкость с хладоносителем, исполь­зуя специальные клещи (детали типа валов загружают вертикально; при загрузке деталей массой более 10 кг сле­дует пользоваться специальными приспособлениями — хомутами, струбцинами, рым-болтами, облегчающими последующее извлечение детали из емкости с хладоно­сителем) ;
• заполняют сосуд хладоносителем так, чтобы он полно­стью покрывал детали (при использовании в качестве хладоносителя жидкого азота его заливают в емкость таким образом, чтобы уровень жидкости был выше деталей на 80…100 мм; по мере испарения жидкость необходимо доливать, поддерживая ее уровень постоянным).

Время выдержки деталей в охлаждающей жидкости зависит от их размеров и массы. Примерное время выдержки деталей, мин, в жидком азоте следующее:

Тонкостенные детали с толщиной стенки 7… 10 мм…………………. 8… 10

Втулки с толщиной стенки 20.,,30 мм………………………………………… 15…20

Толстостенные детали с толщиной стенки 40.„50 мм……………….. 35.„50

Если выдержка деталей (при охлаждении до -195,6 °C) состав­ляет 25…35 мин, то количество жидкого азота выбирают из рас­чета 0,6 л на 1 кг охлаждаемых деталей. Если температура, до кото­рой охлаждают детали, выше -195,6 °C, то количество жидкого азота определяют из того расчета, что для охлаждения 1 кг дета­лей на 1 ’С требуется 3 мл жидкого азота или пользуются справоч­ными таблицами.

При использовании твердой углекислоты («сухой лед») охлаж­дение производится в специальном термосе. Для улучшения охлаждения «сухой лед» помещают в жидкую среду, например в метиловый или в денатурированный спирт. При этом в сосуд сна­чала заливают жидкость, а потом добавляют «сухой лед».

Наиболее существенным недостатком метода глубокого охлаж­дения является уменьшение ударной вязкости деталей, подверг­шихся охлаждению, что необходимо учитывать при выборе по­садок в соединениях, собираемых методом глубокого охлажде­ния.

Если в соединении предусмотрены значительные натяги, то ре­комендуется применение комбинированного метода — нагрев охватывающей детали и охлаждение охватываемой.

Метод гидропрессовой сборки.

Гидропрессовая сборка пред­ставляет собой комбинацию продольной и поперечной сборки и находит все большее применение. Сущность этого метода, схема­тически показанного на рис. 1, состоит в том, что под воздей­ствием высокого давления (до 200 МПа) масла, подводимого в зону соединения через специальные каналы в валу или во втулке, про­исходит упругое деформирование деталей соединения. Такое деформирование обеспечивает получение гарантированного натяга в результате возвращения размеров к исходным величинам после снятия давления.

Метод пластического деформирования (вальцевание) — про­цесс расширения конца трубы, вставленной в отверстие корпус­ной детали. Этот метод применяют в основном для соединения груб с корпусными деталями. Такое соединение отличается проч­ностью и герметичностью. Перед началом вальцевания зазор меж­ду трубой и поверхностью отверстия корпусной детали не должен превышать 1 % диаметра трубы. Отклонение отверстия корпусной детали от круглости и цилиндричности не должно превышать 0,2 мм. После того как труба, подлежащая развальцовке, установлена в отверстии корпусной детали, приступают непосредственно к осу­ществлению самого процесса вальцевания.

Под воздействием инструмента (вальцовки) в металле трубы происходят пластические деформации, в результате которых ее диаметр увеличивается и труба закрепляется в отверстии, при этом деформируется только труба. При дальнейшем вальцевании груба начинает давить на стенки отверстия, вызывая в них упру­гие деформации, которые и обеспечивают после снятия нагрузки прочность и плотность соединения. Прочность соединения значительно увеличивается, если концу вальцуемой трубы придают коническую форму.

Для вальцевания применяют косые вальцов­ки: крепежные (КВК) и бортовочные (КВБ). Бор­товочная вальцовка (рис. 1) состоит из корпу­са 2 с выполненными в нем прорезями, вальцовочных роликов 3, конуса 4 и бортовочных роликов 1.

При вращении конуса 4 наклонные торцы роликов 3 давят на корпус 2, обеспечивая перемещение вальцовки по внутренней по­верхности трубы. Одновременно ролики, обкатывая конус, стре­мятся продвинуть его относительно корпуса вальцовки вперед. Продвигаясь вперед, конус раздвигает ролики, а ролики при этом расширяют трубу. Происходит вальцевание. Бортовочные ролики обеспечивают отбортовку конца трубы на 15°.

В качестве привода для вальцовок используют пневматические и электрические ручные механизированные инструменты (дрели).

Контроль качества вальцовки осуществляется визуально и на слух. При качественном вальцевании труба не должна качаться в отверстии, а при ее обстукивании не должно возникать дребезжа­щего звука.