Съемник подшипников с пневмоприводом (конструкторский раздел дипломного проекта)

Содержание

2 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1 Обзор конструкций съемников для демонтажа подшипников
2.2 Рекомендации по выбору съемника подшипника...
2.3 Разработка съемника для демонтажа подшипника с ведущего вала КПП трактора МТЗ...
2.4 Проверка на прочность элементов разрабатываемого съемника

2.2 Рекомендации по выбору съемника подшипника
При выборе съемника подшипника следует учитывать особенности демонтажных работ, а именно:
- доступность рабочего пространства;
- необходимое усилие демонтажа детали;
- диаметр демонтируемой детали и глубину захвата;
- применение внешнего, внутреннего или комбинированного захвата;
- способ создания рабочего усилия съемника;
- требуемую устойчивость съёмника в работе, определяемую количеством и конструкцией захватов [2].

Рисунок 2.13 – Схема для выбора параметров съемника подшипника
2.2.1 Определение необходимого усилия, создаваемого съемником
Обычно развиваемое съемником усилие с правильно подобранными глубиной захвата и областью расширения соответствует задаче демонтажа детали. Если при выборе съемника возникает сомнение, что он способен создать необходимое рабочее усилие, то следует применить съемник с более высоким развиваемым усилием, чем с предварительно оцененным. Для демонтажа корродированных деталей, деталей с большой площадью сопряжённых поверхностей, также может потребоваться большее тяговое усилие.
Однако, при демонтаже слабо нагруженных деталей предпочтение следует отдавать съемникам с малым рабочим усилием, например, механическим винтовым съемникам.
2.2.2 Выбор типа съемника по количеству захватов
Если доступность рабочего пространства позволяет применять многозахватные или сегментные съемники, то предпочтение следует отдать именно этим съемникам, а, например, не универсальному двухзахватному, чтобы обеспечить высокую надёжность захвата и равномерное распределение тягового усилия.
При отсутствии возможности использования многозахватных или сегментных съемников предпочтение следует отдавать двухзахватному съемнику с широкими профильными захватами, как например у съемника KRAFTOOL модели 140 серии Multi, представленного на рисунке 2.4.
2.3 Разработка съемника для демонтажа подшипника с ведущего вала КПП трактора МТЗ
Подшипники валов КПП трактора семейства МТЗ монтируются на вал по посадке с натягом (рисунок 2.14), обычно в этом случае усилие снятия подшипника с вала (демонтаж) рассчитывается по выражению [8]
Fсн=π•d•b•f•pmax, (3.1)
где d - номинальный размер сопряжения “вал-подшипник”, для подшипника вторичного вала КПП трактора МТЗ d=80мм;
b - длина сопряжения, равна ширине внутреннего кольца подшипника, b=24 мм;
f - коэффициент трения сопрягаемых поверхностей, для стали f = 0,15;
pmax - давление на контактирующих поверхностях, Па.

а) б)
Рисунок 2.14 – Общий вид (а) и эскиз (б) ведущего вала КПП трактора МТЗ с подшипником
Давление на контактирующих поверхностях определяется величиной натяга посадки из выражения [8]
(3.2)
где Nmax – максимальный натяг в сопряжении «вал-кольцо подшипника», для посадки Н8/n8 Nmax=25 мкм [8];
RZD, Rzd - высота микронеровностей сопрягаемых поверхностей отверстия и вала, RZD = Rzd = 10 мкм;
CD - коэффициент жесткости кольца подшипника;
Cd - коэффициент жесткости вала;
ED, Ed - модуль упругости для стали, ED = Ed =2,1•1011 Па [9].
Коэффициент жесткости вала определится из выражения [9]
Сd=1-m1, (3.3)
Коэффициент жесткости кольца подшипника определится из выраже-ния
СD=1+m2, (3.4)
где m1, m2 - коэффициент Пуассона, для стали m1=m2=0,3.
Сd=1-0,3=0,7
СD=1+0,3=1,3
Подставив известные значения в выражение (3.2) получим значение давления на контактирующих поверхностях

Подставив значения в выражение (3.1) получим
Fсн=3,14•6•10-2•2,4•10-2•0,15•1,75•106=1,18 кН.
Таким образом, нами получено значение минимального усилия, необходимого для демонтажа подшипника вторичного вала КПП трактора МТЗ, которое составляет 118 кг или 1,18 кН.
Однако, как показывает практика, в сопряжениях с натягом в процессе эксплуатации возникает явление диффузии. Значительный рост прочности в соединениях с натягом возможен за счет активации адгезионно-диффузионного взаимодействия сопрягаемых поверхностей. В современной практике расчет прочности соединений с натягом ведется на основе задачи Ламе для труб, находящихся под давлением жидкостей и газов.
Таким образом, усилие снятия подшипника, посаженного на вал с натягом, на практике имеет значение в 1,2...1,5 раз выше расчетного.
Исходя из этого, максимальное усилие, создаваемое съемником, должно составлять не менее 177 кг или 1,77 кН.
Проектируемый пневматический съемник в отличие от съемников гидравлических способен работать при давлении воздуха от 0,2 до 1 МПа, причем зависимость между габаритами съемника и рабочим давлением обратная.
При проектировании съемника основными исходными данными являются необходимое усилие, создаваемое съемником, рабочее давление и ряд геометрических параметров, таких как конфигурация захватов (ширина и толщина лапки захвата), диаметр демонтируемого элемента, длина области досягаемости и величина рабочего хода захватов.
Принимаем рабочее давление для проектируемого съемника 0,8 МПа.
Исходя из величины давления произведем расчет необходимого диа-метра пневмоцилиндра съемника.
Исходя из значения усилие на штоке Fш = 9440 Н и величины макси-мального рабочего давления 0,8 МПа определим площадь поршня съемника [10]:
(3.5)
где Sn - площадь поршня пневмоцилиндра, м2;
Fгц- усилие на штоке, Н;
рраб – рабочее давление, МПа.
Вычислим площадь поршня

Исходя из известного значения площади поршня определим диаметр пневмоцилиндра [10]
(3.6)
где d -диаметр поршня, мм.
Подставив значения в выражение (3.6) получим

Принимаем диаметр пневмоцилиндра съемника равным 60 мм.
Тогда рабочее усилие съемника составит

Максимальное усилие, создаваемое съемником, составит 2500 Н.
По полученным данным предлагаем конструкцию специального двухзахватного пневматического съемника (рисунок 2.15, 2.16) для демонтажа подшипника с вала КПП трактора МТЗ.

Рисунок 2.15 – Схема демонтажа подшипника с ведущего вала КПП трактора МТЗ предлагаемым съемником: 1 – вал КПП трактора МТЗ; 2 – подшипник вала; 3 – пневматический съемник; 4 – поперечина (гайка) съемника; 5 – односторонний захват-лапка; 6 – пружина фиксирующая; 7 – шток съемника; 8 – штуцер подвода сжатого воздуха
Для демонтажа подшипника 2 предлагаемым съемником 3 ведущий вал КПП 1 необходимо зафиксировать в тисках за шестерню, обеспечив возможность захвата подшипника 2 лапками 5 съемника 3. Ввиду малой толщины лапок захвата (около 3 мм) они выполнены широкими (около 40 мм). Съемник 3 устанавливают на вал 1 таким образом, чтобы конец штока 7 упирался в осевое центровочное отверстие вала. Поперечина (гайка) 4 при этом должна быть перемещена в крайнее левое положение. Для захвата подшипника 2 вала 1 лапками 5 съемника последние необходимо развести на величину диаметра внешнего кольца подшипника. После этого фиксирующие пружины 6 обеспечат надежную фиксацию захватов 5 съемника. Далее вращая корпус съемника 3 при неподвижной гайке 4 необходимо добиться создания небольшого усилия на штоке 7, необходимого для фиксации съемника 3 на валу 1 для последующего демонтажа подшипника 2 без придерживания съемника руками.
Для создания рабочего усилия через штуцер 8 производят подачу сжатого воздуха давлением до 0,8 МПа в цилиндр пневматического съемника. Рабочее усилие величиной до 2500 Н обеспечивает демонтаж подшипника 2 с вала 1.
Внутреннее устройство пневматического съемника представлено на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16 – Внутреннее устройство пневматического съемника: 1 – корпус; 2 – поперечина (гайка); 3 – захват-лапка; 4 – палец захвата; 5 – пружина фиксирующая; 6 – шток; 7 – поршень; 8 – кольцо уплотнительное; 9 – пружина возвратная; 10 – шайба демпфирующая; 11 – крышка; 12 – штуцер
На внешней поверхности корпуса 1 съемника нарезана резьба, на которую наворачивается поперечина 2 с захватами 3, соединенными посредством пальцев 4. Положение захватов 3 на подшипнике фиксируется пружинами 5.
Рабочее усилие от сжатого воздуха передается на шток 6 через поршень 7 с пятью уплотнительными кольцами 8, одетыми в канавках поршня 7. Возврат поршня в исходное положение после демонтажа подшипника осуществляется посредством возвратной пружины 9, установленной на штоке 6. Во избежание ударных деформаций нижней поверхности поршня 7 о корпус съемника в нижней части пневмоцилиндра установлена демпфирующая шайба, выполненная из упругого материала. На верхнюю часть корпуса съемника наворачивается крышка 11 с установленным в ней штуцером 12 для подачи в полость цилиндра съемника сжатого воздуха.