Повышение качества крупногабаритных соединений с гарантированным натягом при ремонте газовых компрессоров

• Автор: Протасов, Артем Васильевич
• Шифр специальности: 05.02.08, 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПРЕССОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1. Способы сборки посадок с натягом, достоинства и недостатки

1.2. Классификация соединений с натягом, собираемых термическими методами.

1.3. Анализ напряженного состояния соединения с гарантированным натягом

1.4. Причины появления усталостных трещин в подступичной части валов.

1.5. Условия работы и причины разрушения компрессорных валов

1.6. Выводы и постановка задачи исследования

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОС ТОЯНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С

ТАРА 1ТИРОВАНПЫМ НАТЯГОМ.

2.1. Расчетные модели соединения с гарантированным натягом
2.2. Структура расчета напряженно деформированного состояния соединения с гарантированным натягом.
2.3. Конструктивный анализ тяжелых прессовых соединений.
2.3.1. Соединение палец кривошип
2.3.2. Соединения вал кривошип.
2.4. Термический анализ тяжелого прессового соединения
2.4.1. Сборка с охлаждением вала
2.4.2. Сборка с нагревом кривошипа
2.4.3. Комбинированная сборка.
2.4.4. Термический удар.
2.5. Влияние мягких прослоек на прочность соединений с натягом.
2.6 Усталостная оценка соединений с натягом при термических методах
сборки.
Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ НАТЯГА ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ СБОРКЕ ТЯЖЕЛЫХ ПРЕССОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ.
3.1. Обоснование модели образца на основе анализа размерностей
3.2. Экспериментальная оценка конструкции сборочного соединения.
3.3. Оценка зоны сопряжения при формировании натяга.
3.4. Сопоставление численных и экспериментальных результатов.
Выводы.
4. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Экспериментальные исследования напрессовки пальца в производственных условиях.
4.2. Проектирование и расчет технологической оснастки
для нагрева крупногабаритных сборочных единиц.
4.3. Рекомендации по повышению несущей способности тяжелого прессового соединения.
4.4. Разработка устройства для усталостных испытаний образцов
Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Благодаря разной твердости материалов контактирующих поверхностей наблюдается внедрение микровыстуиов одной поверхности в другую []. Нагрев осуществляют индукционным методом, в камерных электропечах, с помощью горелок, в ваннах с жидкостью. Температура нагрева зависит от натяга, но не должна, как правило, превышать температуры, при которой происходит структурное изменение материала. Способ сборки с охлаждением охватываемой детали имеет ряд преимуществ перед горячей посадкой. Нагрев деталей сложной формы может явиться причиной возникновения температурных напряжений, местных деформаций, снижения твердости и окисления поверхностей деталей. Сборка с применением глубокого холода не имеет таких недостатков. Для охлаждения требуется меньше времени, чем для нагрева. Прочность соединений, собранных с охлаждением охватываемой детали, при прочих равных условиях в 2-2,5 раза выше прочности соединений с запрессовкой и на -% выше, чем при нагреве охватывающей детали []. Если детали соединения имеют на поверхностях сопряжения гальванические покрытия, то при сборке с охлаждением последние обычно не портятся, а прочность соединения возрастает еще больше. Но при низких температурах в некоторых марках сталей возможны активные фазовые превращения, в результате которых размеры деталей могут увеличиваться. Это сопровождается заметным ростом натяга, что может быть причиной снижения качества сборки [, ]. Для охлаждения обычно используют углекислый газ в твердом виде (сухой лед), температура кипения которого -°С и сжиженный азот с температурой кипения -6°С. Таким образом, основными достоинствами теплового метода сборки являются: высокая прочность соединения, исключение повреждений поверхностей при сборке, возможность применения эффективных антикоррозионных покрытий, лучшая, чем при механическом способе, возможность автоматизации сборки. Применение термических методов сборки, особенно крупногабаритных деталей, позволяет не делать дополнительных технологических отверстий и проточек, по сравнению с гидропрессовым, а также упрощает и удешевляет сборочное оборудование, в связи с наличием временного термического зазора, а исключение больших сборочных сил, позволяет обеспечивать высокий уровень точности. К недостаткам этого способа можно отнести: необходимость естественного или принудительного охлаждения узла перед последующей обработкой, образование в ряде случаев зазора между торцами смежных деталей, расположенных на одном валу []. По условиям эксплуатации посадки при сборке деталей можно разделить на три группы: легкие, нормальные, тяжелые. Средние значения относительных натягов (отношение среднего натяга к диаметру посадки) у данных соединений соответственно равны 0,5; 0,; 0,1 []. Первую группу посадок рекомендуется применять, когда крутящие моменты или осевые силы малы, а также когда случайное относительное смещение соединяемых деталей несущественно при эксплуатации. Такие посадки широко применяют для сборки тонкостенных деталей, не допускающих деформаций. Типичными соединениями этой группы являются опорные подшипники, корпуса со вставными втулками, зубчатые колеса на валах небольших редукторов, тонкостенные венцы со ступицами зубчатых колес, установочные кольца на валах электропоездов. Вторая группа посадок обеспечивает передачу нагрузок средней величины: их применяют без дополнительного крепления шпонками соединяемых деталей. К таким соединениям можно отнести втулки подшипников скольжения при больших и ударных нагрузках, втулки с головками шатуна компрессора, зубчатые колеса на валах коробок скоростей токарных станков, втулки с якорями электродвигателей. Третья группа посадок предназначена для соединений, на которые воздействуют большие, в том числе и динамические, нагрузки. В большинстве случаев такие посадки также применяют без дополнительного крепления, и в связи с большими натягами детали должны быть проверены на прочность. Одним из наиболее часто встречающегося примером посадки с гарантированным натягом является соединение вагонной оси с колесом.