Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Сборка неподвижных цилиндрических соединений 9
1.1. Сборка неподвижных цилиндрических соединений в машиностроении 9
1.2. Применение клеевых соединений в машиностроении при сборке неподвижных соединений 16
1.3. Технологический процесс сборки неподвижных клеевых соединений 22
1.4. Требования к выбору клеевых композиций при сборке неподвижных соединений в машиностроении 35
Выводы по главе 1 40
1.5. Выявленные проблемы процесса сборки неподвижных цилиндрических клеевых соединений. Цели и задачи исследования 41
ГЛАВА 2. Разработка и теоретическое исследование процесса сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений 43
2.1. Разработка технологического процесса сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений 43
2.2. Физические параметры формирования клеевого слоя 51
2.3. Физико-механические процессы в поверхностном слое клеевого сопряжения 56
2.4. Методика проектирования сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений 59
Выводы по главе 2 67
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование процесса сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений 68
3.1. Анализ современных клеевых композиций для сборки цилиндрических соединений в машиностроении 68 Стр.
3.2. Разработка экспериментальной установки для выявления технологических параметров сборки 72
3.3. Исследование технологических параметров сборки регулируемого цилиндрического клеевого соединения 76
3.3.1. Экспериментальное выявление параметров сборки соединений с клеевыми композициями при условии варьирования вязкости 76
3.3.2. Экспериментальное выявление параметров сборки соединений с клеевыми композициями при условии варьирования зазора 91
3.4. Разработка методики сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений на основе эмпирических зависимостей 96
Выводы по главе 3 99
ГЛАВА 4. Назначение условий по внедрению метода сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений в машиностроении 101
4.1. Назначение конструкторско-технологических рекомендаций по обеспечению качества сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений 101
4.2. Исследование структуры трудоемкости метода сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений 105
4.3. Экономическое исследование внедрения метода сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений 110
Выводы по главе 4 114
Общие выводы и заключение 115
Список литературы
- Технологический процесс сборки неподвижных клеевых соединений
- Физические параметры формирования клеевого слоя
- Исследование технологических параметров сборки регулируемого цилиндрического клеевого соединения
- Исследование структуры трудоемкости метода сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений
Введение к работе
Актуальность работы. Снижение трудоемкости и себестоимости изготовления продукции, повышение качества сборки цилиндрических соединений является важным условием развития современного машиностроения. Сборочные операции в машиностроении характеризуют как самые трудоемкие и ответственные, так как именно на этом этапе формируется окончательное качество получаемой продукции. Цилиндрические соединения, встречающиеся в машиностроении, превышают половину всей номенклатуры собираемых изделий. Доля клеевых соединений постоянно увеличивается, приводя к замещению клеевыми соединениями таких традиционных методов сборки как сварку, пайку и соединения с натягом. Клеевые цилиндрические соединения встречаются в современном машиностроении при установке подшипников в корпуса и на валы, установке втулок, звездочек, роторов, шкивов на валы и т.д. В настоящее время при сборке цилиндрических клеевых соединений существуют особенности связанные с перерасходом клеевой композиции, получаемым качеством изделия, возможностью регулирования взаимного положения сопрягаемых деталей, что приводит к увеличению трудоемкости и себестоимости изготовления продукции. Таким образом, исследование, направленное на повышение качества сборки цилиндрических клеевых соединений является актуальным.
Перспективным путем решения актуальной задачи повышения качества сборки клеевых цилиндрических соединений является создание оригинального метода сборки и методики проектирования сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений.
Цель работы. Технологическое обеспечение машиностроительного производства при сборке регулируемых цилиндрических клеевых соединений.
Основные задачи исследования:
-
Разработка и исследование метода сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений.
-
Технологическая отработка конструкции регулируемых цилиндрических клеевых соединений.
-
Проектирование методики сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений.
-
Изучение технико-эксплуатационных показателей регулируемых цилиндрических клеевых соединений.
Научная новизна состоит в выявлении закономерностей выполнения и управления процессом сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений, установлении влияния конструкционно-технологических параметров изделия на эксплуатационные характеристики регулируемых цилиндрических соединений.
Практическая значимость работы заключается в разработке и внедрении
оригинального способа сборки и методики проектирования сборки, регулируемых
цилиндрических клеевых соединений в условиях машиностроительного
предприятия. Реализация указанного способа сборки позволила сократить
трудоемкость технологического процесса сборки цилиндрических клеевых соединений, с возможностью регулирования их взаимного положения в 2 раза по
сравнению с существующими способами сборки цилиндрических клеевых соединений. Внедрение данного способа, привело к уменьшению себестоимости изготовления продукции на 357521 руб. в год, что подтверждено актом о внедрении.
Методы исследования. Использовались фундаментальные и прикладные
положения технологии машиностроения, гидравлики, теории адгезии,
инструменты математической статистики, программное обеспечение для обработки экспериментальных результатов.
На защиту выносятся следующие положения:
- методика проектирования сборки регулируемых цилиндрических клеевых
соединений с возможностью регулирования взаимного положения сопрягаемых
деталей в требуемом положении;
- результаты экспериментального исследования конструкторско-
технологических параметров, обеспечивающих качество сборки регулируемых
цилиндрических клеевых соединений;
- рекомендации по определению экономической целесообразности
внедрения в производство разработанного оригинального метода сборки
регулируемых цилиндрических клеевых соединений.
- экспериментальные закономерности формирования технико-
эксплуатационных зависимостей выполнения технологического процесса сборки.
Личный вклад автора:
Автором разработан оригинальный метод сборки регулируемых
цилиндрических клеевых соединений (патент № 2017117296), позволяющий обеспечить требуемое качество изделия в цеховых условиях.
Произведена отработка конструкции регулируемых цилиндрических
клеевых соединений на технологичность. Разработана методика сборки
регулируемых цилиндрических клеевых соединений. Изучены технико-
эксплуатационные показатели регулируемых цилиндрических клеевых
соединений.
Все результаты диссертационной работы получены лично автором или при его непосредственном участии в результате проведения экспериментальных и расчетных работ. Во всех необходимых случаях заимствования чужих результатов в диссертации приведены ссылки на литературные источники.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на:
Международной научно-технической конференции «Страна живет, пока работают
заводы». Курск, 2015; IV Международной научной конференции IV
Международного балтийского морского форума «Морская техника и технологии.
Безопасность морской индустрии». Калининград, 2016; II Международной
научно-технической конференции «Металлообрабатывающие комплексы и
робототехнические системы - перспективные направления научно-
исследовательской деятельности молодых ученых и специалистов». Курск, 2016; II Международной научно-технической конференции «Современные достижения в области клеев и герметиков: материалы, сырье, технологии». Нижний Новгород, 2016; V Международной научной конференции V Международного балтийского
морского форума «Морская техника и технологии. Безопасность морской индустрии» Калининград, 2017. Результаты исследования частично получены и применялись в рамках выполнения научного проекта по гранту РФФИ 15-08-06447.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 10 научных работах, из которых 2 – в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, общим объемом 3,11 п.л.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы. Общий объем работы составляет 127 страниц, в том числе 116 страница текста, 44 рисунков, 13 таблиц, списка литературы из 106 наименований.
Технологический процесс сборки неподвижных клеевых соединений
Технологический процесс сборки неподвижных клеевых соединений Опыт применения современных клеевых композиций позволил сформировать, применимый для всех клеевых соединений технологический процесс сборки. Технологический процесс сборки клеевых соединений, независимо от сочетания склеиваемых материалов состоит из шести основных этапов: 1) Подготовка поверхности под склеивание, 2) Выбор и приготовление клея, 3) Нанесение клея, 4) Монтаж соединения, 5) Отверждение клея, 6) Контроль качества соединения. [36, 58, 67] 1 ) Подготовка поверхности под склеивание является одним из самых длительных, трудоемких и ответственных из всех этапов технологического процесса сборки клеевых соединений. Существует ряд требований, предъявляемых к поверхностному слою изделий, подлежащих дальнейшей клеевой сборке: а) На поверхности деталей не должно быть дефектов, таких как трещины, загрязнения, следы масла, так как они приводят к возникновению концентраторов напряжений в клеевом шве и дальнейшему разрушению соединения. б) Поверхность деталей, под склеивание, должна быть очищена от заусенцев, следов ржавчины, окалины, масла, остатков СОЖ, защитных покрытий. Максимально допустимая концентрация загрязнений, которая не сказывается на адгезии, составляет от 0,01 до 1 мг на 1,5 см площади поверхности. в) Механическую обработку поверхности под склеивание следует проводить не менее чем за 24 часа, чтобы предотвратить образование оксидной пленки. г) При наличии гальванического покрытия, ограничиваются обезжириванием поверхности. Механическая обработка в данном случае не производится. [6, 8, 10, 29, 30, 36]
Различают физическую и химическую обработку поверхностей под дальнейшую клеевую сборку. Физическая обработка включает следующие виды: 1)механическую (лезвийную; абразивную; обработка металлической щеткой; песко - и дробеструйную); 2)облучением (у - лучами; УФ - лучами; ИК - лучами; ионная бомбардировку); 3)ультразвуком; 4)статическим и высокочастотным разрядом; 5)газопламенную; 6)сушку.
Физической обработкой удаляют такие виды загрязнений, как: волокна, пыль, смазки, органические и неорганические пленки, адсорбированные газы, которые снижают качество клеевого шва. [36, 79, 82]
Основным критерием механической обработки поверхности под склеивание считают показатель шероховатости поверхности. При склеивании цилиндрических поверхностей за рекомендуемую принимают шероховатость Rа=1,6...3,2 мкм. Так как такое значение способствует лучшему заполнению зазора клеем и препятствует образованию концентраторов напряжений. [29, 36]
В ряде случаев применяются следующие виды механической обработки поверхностей под склеивание: 1) Обработка шлифовальной шкуркой, для зачистки крупногабаритных деталей толщиной менее 3 мм. Обработку шкурками проводят под углом 30...60 к кромке деталей в двух взаимно перпендикулярных направлениях; 2) Пескоструйная обработка, для придания шероховатости типа «лунный пейзаж». В данном случае наблюдается повышение прочности клеевых соединений. Стоит учесть, что для ее проведения необходимы специальные помещения и оснастка, а на поверхности обрабатываемого материала могут остаться мелкие частицы песка, которые нужно удалять продувкой воздухом, травлением, смыванием; 3) Дробеструйной и дробеметной очисткой, при которой используют чугунную или стальную дробь размером 0,7...4 мм в зависимости от толщины металла. Такой способ подготовки поверхности используют для подготовки к склеиванию деталей из сталей, алюминиевых сплавов, титана, вольфрама и молибдена, а обработку деталей из коррозионностойкой и жаростойкой стали проводят стальным песком с содержанием кремния 14...20 %; 4) Гидродинамическим способом обработки очищают поверхность углеродистых сталей, покрытых ржавчиной, до металлического блеска, путем подачи струи воды при температуре воды 50...60 С за 60 с. В некоторых источниках доказывают, что микронеровности, после песко- и дробеструйной обработки, предпочтительнее, чем после лезвийной и абразивной, так как получается поверхность называемая «лунный пейзаж». Если применять пескоструйную обработку на последнем этапе подготовки поверхности, то можно в два раза увеличить прочность соединения, однако, после этого на поверхности обнаруживается много загрязнений и дефектов, которые исключают получение качественного соединения. Такие поверхности подвергают тщательной химической обработке. Из-за такой сложной подготовки поверхности методы песко- и дробеструйной обработки используют, предпочтительнее при создании особо ответственных соединений. [36, 84, 92, 93, 100]
Химическая обработка включает следующее: 1)обезжиривание (тампоном, поливом, распылением, опусканием в ванну, в аппарате Сокслета, в парах растворителя); 2)травление; 3)фосфатирование; 4)анодирование; 5)Использование адгезионных грунтов.
Химическая обработка поверхности требует наличия специального помещения. Наиболее распространенным способом химической обработки является процесс обезжиривания, продолжительность которого, в ряде случаев можно уменьшить путем использования органических растворителей до 40 раз, а также растворов ПАВ до 100 раз. Как отмечено в литературе, водные растворы синтетических моющих средств, обладают высокой обезжиривающей и смачивающей способностью и являются ингибиторами коррозии, а также пригодны для очистки деталей из любых материалов, безопасны в работе.
Также распространены следующие методы обработки: 1) Ионно плазменные способы обработки, которые позволяют наносить на поверхность металла покрытия, в том числе многослойные, например, из вольфрама, железа, меди, молибдена, никеля, титана, многокомпонентных сплавов и т.д. Такие слои могут быть сформированы в любой последовательности. 2) Обработка пучком электронов изделия, помещённого в вакуумную камеру, в результате чего поверхностный слой металла упрочняется на глубину до 1,5 мм. 3)
Физические параметры формирования клеевого слоя
В зависимости от величины зазора, геометрических, конструкционных и эксплуатационных особенностей соединения, возможно варьировать параметры для каждого изделия в партии.
Разрабатываемый метод имеет ряд оригинальных особенностей. В зону сборки через насадку, установленную в основании сборочной единицы, подается поток воздушной среды, в котором регулируется давление и температура. Такой прием позволяет предотвратить вытекание нагнетаемого клея из зазора, обеспечить равномерность заполнения зазора в соединении, варьировать скорость отверждения клеевой композиции. Метод предусматривает возможность использования дозирующих устройств, что позволит повысить технико-экономические показатели нового метода сборки. При известных геометрических параметрах и пропорции зазора соединения, можно рассчитать дозу клеевой композиции, что сократит перерасход клея. Подача клея в зону сборки через дозатор предусматривает его нагнетание с избыточным давлением. Таким образом, образуется замкнутая поверхность, заполненная клеевой композицией в которой направляющая может свободно перемещаться, а ее положение может регулироваться до отверждения клеевой композиции. Сама клеевая композиция «запирается» в замкнутом объеме и полимеризуются при благоприятных условиях, исключающих ее вытекание, выпучивание или вспенивание. В случае разнотолщинности зазора, возникновении эксцентриситета, необходимо варьировать температуру и давление воздушного потока по секторам, что создаст благоприятные условия для одновременного отверждения клея во всем клеевом шве. [40, 41]
Представленные особенности способствуют снижению трудоемкости и себестоимости изготовления продукции, повышению качества сборки цилиндрических клеевых соединений в машиностроении.
Рассмотренные особенности позволяют сформировать два основных подхода к формированию технологического процесса сборки цилиндрических клеевых соединений с использованием предложенного метода в зависимости от оснащенности производства, требуемых условий сборки, габаритов изделия.
Первый подход заключается в выполнении следующих основных этапов:
1) Сопряжение собираемых изделий в требуемом положении. На данном этапе в зависимости от габаритов изделия, геометрических параметров соединения, оснащенности производства и квалификации рабочего подбирается технологическая оснастка для сборки соединения, которая позволяет производить регулировку и фиксацию соединения в требуемом положении.
2) Заливка создаваемого зазора клеевой композицией. На данном этапе выбирается клеевая композиция определенной вязкости. Возможно, использование предварительно смешанных многокомпонентных клеевых композиций. Согласно предлагаемому методу, возможно использование любой клеевой композиции при создаваемой величине зазора, различных геометрических параметрах соединения, а также при возникновении эксцентриситета. В зависимости от оснащенности производства можно использовать дозирующие устройства, устройства подачи давления или температуры в зону сборки, для равномерного распределения клеевой композиции, а также варьирования скоростью отверждения.
3) Регулирование положения сопрягаемых деталей. Регулирование может производиться исходя из требований точности изготовления изделия, указанных на чертеже, к которым относятся предельные отклонения размеров, а также предельные отклонения формы и расположения поверхностей. Регулирование может производиться по углу наклона, по положению сопрягаемых изделий или смешанно. Контроль регулирования производится в зависимости от уровня автоматизации работ с помощью известных средств: измерительных головок, эталонных направляющих, с использованием специальных приспособлений для больших партий деталей.
При использовании такого технологического подхода к сборке происходит равномерное заполнение зазора клеевой композицией в соединении. Данный подход наиболее применим для малогабаритных изделий, так как для изделий большой массы потребуется применение дополнительного оборудования для возможности регулирования взаимного положения сопрягаемых деталей.
Второй подход сборки цилиндрических соединений осуществляется путем выполнения следующих основных этапов технологического процесса сборки: 1) Сопряжения изделий. 2) Регулирования взаимного расположения изделий в соединении. 3) Заливка зазора требуемой клеевой композицией.
В таком случае, при регулировании положения деталей до заливки клеевой композицией может образоваться неравномерный зазор в соединении. При сборке таких соединений может произойти непроклеи в соединении из-за разнотолщинности получаемого клеевого слоя и образования эксцентриситета. При таком подходе, необходимо: 1) Устройство придания дополнительного движения валу или корпусу, для создания равномерного клеевого слоя в соединении, в зависимости от конструкции изделия. В случае если корпус имеет сложную конфигурацию или большие габариты, дополнительное вращательное движение необходимо задать валу. Если вал выполнен из хрупкого материала, то дополнительное движение с целью более равномерного распределения клеевой композиции в зазоре необходимо задавать корпусу. 2) В случае большого эксцентриситета, необходимо предусмотреть применение секционной насадки, подающей воздушный поток в зону сборки с варьированием температуры и давления воздушного потока по секторам. Количество секторов и давление в каждом из них зависит от величины эксцентриситета и вязкости клеевой композиции.
3) Варьирование температуры воздушной среды позволяет ускорять процесс отверждения клеевой композиции, регулировать ее вязкость, что сказывается на смачиваемости поверхностного слоя и уменьшает трудоемкость выполнения соединения. Благодаря предлагаемой методике сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений по каждому из рассматриваемых подходов, становится возможным: 1) производить регулирование и фиксацию деталей в требуемом положении, 2) исключить перерасход и вытекание дорогостоящей клеевой композиции, 3) применять любые готовые клеевые композиции, 4)сократить время технологического процесса сборки, 5)регулировать скорость отверждения клеевой композиции, 4) повысить качество сборки цилиндрических соединений, 7) снизить трудоёмкость и себестоимость сборки.
При формировании клеевого слоя необходимо учитывать такой физический параметр, как величина создаваемого в соединении зазора. Анализ эксплуатационных и физико-механических параметров изделий с применением клеевых соединений в машиностроении показал, что граничные зазоры, используемые для сборки цилиндрических соединений, лежат в пределах от 0,03 до 0,5 мм. При таких значениях, данные зазоры в гидравлических расчетах характеризуются, как щелевые. При протекании клеевой композиции через щелевой зазор, скорость ее истечения мала, а значит, в зазоре не возникает турбулентное движение жидкости. В щелевых зазорах течение жидкостей является ламинарным. [14]
При формировании цилиндрического клеевого соединения имеют место кольцевые зазоры, образованные двумя соосно расположенными цилиндрическими поверхностями. Две цилиндрические поверхности могут располагаться друг относительно друга либо соосно, либо иметь эксцентриситет (Рис. 2.3.).
Исследование технологических параметров сборки регулируемого цилиндрического клеевого соединения
Экспериментальная установка состоит из следующих элементов: 1) Стеклянной втулки поз. 2, для возможности визуального контроля заполнения зазора клеевой композицией, а также непосредственного контроля качества сборки. 2) Конусного вала поз. 1, для возможности регулирования величины зазора в большом диапазоне, путем его вертикального перемещения. Вал закрепляется на направляющей 010 мм 3) Цилиндрических направляющих поз. 6 и 7, позволяющих производить имитацию возможных положений вала в ответной детали (поз. 6 010 мм и поз. 7 012мм). 4) Металлической выверенной планки поз. 8, обеспечивающей параллельность направляющих. 5) Основания поз. 9, выполненного из текстолита, с регулирующими винтами для возможности установки конструкции относительно любой опорной поверхности. 6) Насадки поз. 4, выполненной из текстолита и установленной в основании регулирующей оправки. Насадка имеет щелевую конструкцию для подачи потока воздушной среды в зону сборки. 7) Регулирующей оправки поз. 3, позволяющей варьировать создаваемым зазором и углом наклона изделий в соединении (Рис. 3.3.), за счет регулировочных винтов поз. 13. В оправку устанавливаются вкладыши поз. 5, что позволяет проводить исследование с образцами разного типоразмера. Сама оправка закреплена на направляющей поз. 7 - 012 мм. 8) Мановакуумметра поз. 10, который дает показания в см.вод.ст. Точность измерительного прибора составляет 0,1 см.вод.ст., а величина допустимой абсолютной погрешности прибора, при температурах 25 ± 10C составляет не более ± 0,2 см.вод.ст. Мановакуумметр установлен перед входом в насадку и служит для измерения величины входящего давления. При переводе в систему единиц СИ, значения, снимаемые с мановакуумметра необходимо умножить на коэффициент - 98,064. 9) Регулирующего вентиля поз. 11, установленного на входе в насадку перед мановакуумметром, для возможности регулирования величины входящего давления. 10) Источника давления поз. 14. В качестве источника давления выбран бытовой компрессор с обратным потоком воздуха, без ресивера, и возможностью регулирования величины выходящего давления. Данная экспериментальная установка дает возможность проводить исследования при различных величинах задаваемого зазора с клеевыми композициями различной вязкости. [41, 43]
Сборка регулируемых цилиндрических клеевых соединений: С, сСт - вязкость клеевой композиции, P - величина давления воздушной среды, Т - температура воздушной среды, 5- величина зазора, а - угол наклона деталей Предлагаемый метод сборки заключается в сборке цилиндрических соединений в вертикальном положении. На Рис. 3.4. представлена иллюстрация нового метода сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений.
В зону сборки посредством насадки поз. 4 от источника давления поз. 14 подается поток воздушной среды с параметрами различной величины. Регулирование величины потока осуществляется как с помощью самого устройства подачи поз. 14, так и посредством вентиля поз. 11, расположенного на входе насадки поз. 4. Величина давления считывается прибором мановауумметром поз. 10, установленным на входе насадки после вентиля. Втулка поз. 2 устанавливается во вкладыш поз. 5 на регулирующей оправке поз. 3 в требуемом положении. Вал поз. 1 закрепляется на направляющей (поз. 6) 0 10мм соосно втулке поз. 2, задавая своим положением требуемую величину зазора, рассчитываемого геометрически. Благодаря конструкции регулирующей оправки поз. 3, можно изменять положение вала и втулки относительно друг друга, варьируя эксцентриситет и угол наклона деталей.
В создаваемый при сборке зазор подается клеевая композиция определенной вязкости. В ходе экспериментального исследования определяется величина давления необходимая для удерживания клеевой композиции в соединении. В качестве критериев качественного заполнения клеем зазора сопряжения были выбраны пузырьки воздуха в массе клея, выпучивание клеевой композиции со стороны подачи клея, выдавливание со стороны подачи избыточного давления воздушной среды, неравномерные потеки при значительном эксцентриситете взаимного положения вала и втулки.
Подача в зону сборки потока воздушной среды, в котором регулируется давление и температура является отличительной особенностью метода. Такой прием позволяет предотвратить вытекание клея из зазора, обеспечить равномерность заполнения зазора в соединении, варьировать скоростью отверждения клеевой композиции. Предлагаемый метод не имеет ограничений по существующим клеевым композициям и позволяет использовать клеи различной вязкости. В случае применения многокомпонентных клеев, необходимо предварительное смешивание компонентов.
Подача клея в зону сборки предусматривает его нагнетание с избыточным давлением. Метод предусматривает возможность использования дозирующих устройств, что позволит повысить технико-экономические показатели нового метода сборки. [41, 42]
Экспериментальным образом получено, что посредством разработанной экспериментальной установки можно регулировать величину создаваемого зазора в пределах от 0,01 до 0,5 мм на сторону, осуществлять сборку при асимметричном положении собираемых деталей в пределах 0,5 мм, выполнять сборку при угле наклона собираемых деталей от 0 до 5.
Представленные особенности способствуют снижению трудоемкости и себестоимости изготовления продукции, повышению качества сборки цилиндрических клеевых соединений в машиностроении.
Исследование структуры трудоемкости метода сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений
Для решения задачи по технологической отработке конструкции регулируемых цилиндрических клеевых соединений были проанализированы результаты экспериментов описанных в главе 3 и условия их проведения.
В результате проведенного анализа выявлено, что в значительной мере на выбор режимов сборки влияет эксцентриситет. Так, например, увеличение эксцентриситета заставляет подавать большие давления воздушной среды в сборочный зазор, для исключения вытекания клеевой композиции. Однако, неравномерность зазора в результате сложившегося эксцентриситета приводит к тому, что при подборе режимов сборки для условий возникновения эксцентриситета с одной стороны, становится невозможным обеспечить такие же условия сборки с другой стороны эксцентриситета. Подбор режимов сборки для зазора с меньшей стороны эксцентриситета приводит к вытеканию клея из зазора с большей величиной и наоборот. Таким образом, для обеспечения экспериментально выявленных режимов сборки в рамках одного соединения при наличии эксцентриситета, необходимо обеспечить различные значения давления подаваемой воздушной среды и ее температуры. Такие условия диктуют необходимость перехода к многосекционной конструкции насадки.
Проведенные эксперименты, описанные в главе 3, показали, что при варьировании диаметра клеевых соединений от 20 до 50 мм, вполне достаточна четырехсекционная насадка. Разброс значений давлений воздушной среды по анализируемым зазорам, позволяет сделать вывод, что четырехсекционная насадка сможет обеспечить установленные режимы сборки для диаметров соединений до 100 мм. Такая конструкция насадки применима для зазоров, используемых в машиностроении, для клеев высокой и средней вязкости (Рис. 4.1).
В случае если в соединении будут использоваться клеи низкой вязкости на рассматриваемых диаметрах сопряжений, рекомендуется применять насадки до шести секций. Такие насадки обеспечат: равномерность распределения давления воздушного потока по всему объему клеевого зазора в каждом секторе, возможность производить сборку при любом эксцентриситете, требуемое качество клеевого соединения.
Обеспечение эксплуатации многосекционной насадки потребует конструктивных изменений в установке, разработанной для реализации оригинального метода сборки. В этом случае конструктивное развитие может идти по двум направлениям: 1) к каждой секции насадки может быть подведен трубопровод от собственного источника подачи воздушной среды (Рис. 4.2). Конструкция секционной насадки с индивидуальными источниками подачи воздушной среды: 1 - насадка, 2 - трубопровод, 3 - индивидуальный источник подачи давления воздушной среды 2) подача воздушной среды к каждой секции насадки может производиться от одного источника, однако в этом случае потребуется регулирующее устройство, обеспечивающее необходимые режимы сборки в каждой секции (Рис. 4.3).
Анализируя предложенные конструктивные решения можно сделать следующие выводы: использование многосекционных насадок усложнит конструкцию рабочей установки, увеличит себестоимость изготовления продукции, однако значительно повысит качество получаемой продукции за счет исключения влияния эксцентриситета и сократит трудоемкость изготовления; возможно использование клеевых композиций любой вязкости на рассматриваемом интервале зазоров, исключая вытекание дорогостоящей клеевой композиции из соединения при значительной величине эксцентриситета. [41, 44]
В результате проведенного исследования, возможно, внести дополнения в существующую методику проектирования качественной сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений параграфа 2.4., а именно в этап 5 - отверждение клея: 1) При использовании клеевых композиций низкой вязкости, в случае образования эксцентриситета при разнице зазоров от 12% необходимо прибегнуть к использованию многосекционной насадки. В данном случае необходимо применять шестисекционные насадки. 2) При применении клеевых композиций средней и высокой вязкости, в случае образования эксцентриситета при разнице зазоров от 12% достаточно использовать четырехсекционную насадку. 3) При выборе клеевых композиций средней и высокой вязкости, в случае возникновения эксцентриситета с разницей зазоров от 16% рекомендуется прибегнуть к использованию шестисекционной насадки.
После завершения исследования технологического процесса сборки регулируемых цилиндрических клеевых соединений был накоплен экспериментальный опыт по назначению рекомендуемых режимов сборки. В результате исследования выявлено, что для ускорения процесса отверждения клеевых композиций, помимо подачи давления воздушного потока, возможно, задавать температуру воздушного потока в зоне сборки.
Как было описано в предыдущих параграфах исследования, каждая группа клеевых композиций имеет свои граничные температуры эксплуатации. Превышение верхней границы температурного интервала приводит к деструкции клея и разрушению связей в нем. Однако при подаче требуемой температуры в зону сборки, наблюдается сокращение времени отверждения клеевой композиции, а, следовательно, и технологического процесса сборки соединений. Например, для клеев анаэробной группы при увеличении температуры воздушного потока при сборке с 5 до 40 С, время отверждения клеевой композиции в среднем уменьшается с 6 часов до 10 минут, что соответствует ускорению процесса отверждения в 36 раз. При увеличении температуры воздушного потока при сборке с 5 до 22 С, процесс отверждения ускоряется в 12 раз (Рис.4.4.). [54]