Совершенствование технологии ремонта коробки перемены передач трактора Беларус-1221 с разработкой пневматического съемника подшипников

Дипломный проект

В первом разделе выпускной квалификационной работы проведен анализ условий работы подшипников качения. Выявлены основные эксплуатационные неисправности подшипников качения. Установлена важность качества монтажа и демонтажа подшипников качения.
Во втором разделе проведен обзор и классификация конструкций съемников подшипников качения. Определены основные требования, предъявляемые к съемникам подшипников. На основании проведенного обзора предложена конструкция съемника с пневматическим приводом. Проведены необходимые проектировочные и проверочные расчеты элементов разрабатываемого съемника.
В третьем разделе проведен расчет операционно-технологической карты на сборку съемника с пневматическим приводом.
В четвертом разделе разработаны мероприятия по охране труда, экологической и пожарной безопасности.
В пятом разделе проведен расчет показателей экономической эффек-тивности применения разработанного съемника с пневматическим приводом.





Содержание
Аннотация............................................................................4
Введение..............................................................................5
1 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ И ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕ-НИЯ.................................................................6
2 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ.............................................12
2.1 Обзор конструкций съемников для демонтажа подшипников.......12
2.2 Рекомендации по выбору съемника подшипника.......................24
2.3 Разработка съемника для демонтажа подшипника с ведущего вала КПП трактора МТЗ..............................25
2.4 Проверка на прочность элементов разрабатываемого съемника ....31
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.............................................34
3.1 Методы сборки....................................35
3.2 Стадии сборки..................................................................37
3.3 Составление технологической схемы сборки............................38
3.4 Разработка техпроцесса сборки пневматического съемника.........38
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ............44
4.1 Инструкция по охране труда слесаря механосборочных работ.......45
4.2 Экологическая безопасность и охрана окружающей среды...........50
4.3 Меры противопожарной безопасности...............52
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА.......56
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.................................................................64
ЛИТЕРАТУРА......................................................................65
Содержание..........................................................................67
КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1 Обзор конструкций съемников для демонтажа подшипников
Съемником подшипников называют приспособление, состоящее из нескольких крюкообразных лап-захватов (обычно их две или три) и силовым устройством, расположенном между ними. Съемники применяются для жесткого захвата конструктивного элемента механизма или агрегата, например, вала, с целью демонтажа (выпрессовки) с него подшипника [2].
Процесс демонтажа подшипника подразумевает приложение стяги-вающего усилия для снятия или посадки необходимого элемента. От пра-вильно подобранного съемника подшипников зависит не только оператив-ность и качество проведения операции, но и отсутствие травматизма при работе.
Наиболее простыми по конструкции и применению из съемников яв-ляются механические съемники, рабочее усилие в которых создается винтовой парой. Самыми распространенными типами механических съемников являются двухзахватные с внешним зацеплением (рисунок 2.1 а), двухзахватные универсальные (рисунок 2.1 б), а также трехзахватные съемники с двухсторонними захватами (рисунок 2.1 в). Двухзахватные съемники для снятия подшипников представляют собой простую и надежную конструкцию, выполненную из высокопрочных сплавов, чаще всего, кованым способом. Обеспечивают хороший контроль над процессом демонтажа. Они легко настраиваются под необходимый диаметр. Одним из минусов такой конструкции является небольшой люфт во время выполнения стягивающего усилия [2].
Трехзахватные съемники подшипников представляют собой усовер-шенствованную конструкцию съемника с тремя лапами захвата. Выполняются такие инструменты из твердосплавной инструментальной стали, как правило, кованым способом [2].


а) б) в)
Рисунок 2.1 – Универсальные механические съемники подшипников: а - двухзахватные с внешним зацеплением; б - двухзахватные универсальные; в - трехзахватные съемники с двухсторонними захватами
Высокий диапазон размеров захватываемых подшипников достигается за счет значительной длины винта и соединения захватов к поперечине посредством дополнительных рычагов [3].
В таблице 2.1 представлены технические характеристики механических съемников [2,3], представленных на рисунке 2.1.
Таблица 2.1 – Технические характеристики универсальных механических съемников
Параметр Значение
Назначение Демонтаж подшипников
Тип привода Механический
Тип съемника Универсальный
Число захватов 2 или 3
Диаметр снимаемого подшипника, мм 20...130
Рабочее усилие, т До 1
Материал изготовления Конструкционная сталь

Наиболее удобными и безопасными в работе являются усовершенствованные регулируемый съемники с фиксируемыми захватами, представленные на рисунке 2.2. Наиболее часто такие съемники предназначены для демонтажа подшипников, установленных на вал.
Конструкция съемника позволяет регулировать как ширину захвата, так и глубину. Съемник изготовлен из инструментальной закаленной стали, что позволяет использовать его в тяжелых условиях под действием больших нагрузок.
Таблица 2.2 – Технические характеристики регулируемых механических съемников
Параметр Значение
Назначение Демонтаж подшипников
Тип привода Механический
Тип съемника Регулируемый
Число захватов 2 или 3
Диаметр снимаемого подшипника, мм 70...170
Глубина захвата, мм 0...100


а) б) в)
Рисунок 2.2 – Регулируемые механические съемники подшипников с фиксируемыми захватами: а - трехзахватный с внешним зацеплением; б - двухзахватный раздвижной с внешним зацеплением; в - двухзахватный съемник с тонкими фасонными захватами
Для более надежного захвата подшипников и фланцев, усилие снятия которых имеет большую величину, разработаны и выпускаются серийно двухзахватные механические съемники со стяжным хомутом. Съемник такой конструкции (рисунок 2.3 а) является специальным, т.е. рассчитан на снятие подшипников одного диаметра. По типу и размерам захватов подобные съемники бывают с фасонными захватами большой толщины, тонкими и экстратонкими. Регулируемый съемник со стяжной шпилькой (рисунок 2.3 б) позволяет производить захват и снятие подшипников нескольких типоразмеров [3,4].

а) б)
Рисунок 2.3 – Механические съемники подшипников со стяжным уст-ройством: а - двухзахватный со стяжным хомутом; б - двухзахватный ре-гулируемый со стяжной шпилькой
Технические характеристики съемников, представленных на рисунке, приведены в таблице.
Таблица 2.3 – Технические характеристики серийных механических съемников со стяжным устройством
Параметр Значение
Назначение Демонтаж подшипников
Тип привода Механический
Тип съемника Со стяжным устройством
Число захватов 2
Диаметр снимаемого подшипника, мм 25 (а) и 25...35 (б)
Глубина захвата, мм 0...40
Рабочее усилие, т До 2

Оригинальную конструкцию имеют регулируемые съемники КRAFTOOL серии Multi. Общий вид одного из съемников этой серии приведен на рисунке 2.4 [3].
Съемник такого типа представляет собой механический съемник с соз-данием рабочего усилия винтом. На поперечине (гайке) винта закреплены два захвата, имеющие возможность установки в трех положениях, благодаря чему съемник имеет возможность демонтажа подшипников трех типоразмеров.

Рисунок 2.4 – Съемник KRAFTOOL серии Multi модель 140
Съемник, представленный на рисунке 4, обеспечивает надежный захват демонтируемого подшипника с возможностью создания стягивающего усилия до 2,5 тонны. Съемник модели 140 выполнен с тонкими захватами (до 2 мм) для обеспечения возможности демонтажа коренных подшипников валов.
Для демонтажа подшипников, имеющих посадку непосредственно около опорной поверхности вала, в случае отсутствия возможности его захвата универсальным съемником, применяются механические съемники с сегментными захватами, также называемые сепараторными съемниками (рисунок 2.5).

а) б) в)
Рисунок 2.5 – Механические съемники с сегментными (сепараторны-ми) захватами: а – двухсегментный универсальный раздвижной захват; б – сепараторный съемник в сборе; в - трехсегментный универсальный раз-движной захват
Двух- и трехсегментные захваты данных съемников разработа-ны специально для демонтажа нагруженных подшипников [3,4,5]. Сегменты производят захват внутреннего кольца подшипника, что позволяет избежать нагружения наружного кольца подшипника и тел качения. Конструкция сегментных захватов позволяет беспрепятственно устанавливать их на валы [3,4,5].
Для демонтажа слабонагруженных подшипников, шкивов и фланцев применяются ударные съемники, конструкции которых отличаются лишь конфигурацией захватов. На рисунке 2.6 представлен трехзахватный ударный съемник, рабочее усилие в котором создается таким устройством, как обратный (инерционный) молоток. Однако применение съемников такого типа не удобно в производстве ввиду ненадежного захвата подшипников и возможности травмирования рук рабочего [4].

Рисунок 2.6 – Ударный трехзахватный съемник
Помимо механических съемников, для демонтажа подшипников при-меняются съемники с гидравлическим приводом. Такой метод демонтажа подразумевает использование специальных устройств для полуавтоматического снятия или посадки подшипников. Применение гидравлических съемников необходимо при выполнении демонтажа подшипников грузовых автомобилей, тракторов и сельскохозяйственной техники. Это обусловлено значительными значениями требуемых для демонтажа подшипников усилий [5].
Примером гидравлического съемника со встроенным насосом является модель съемника Сорокин DW 353, представленная на рисунке 2.7 [5,6]. Отличительной особенностью данного съемника является его универсальность и его широкие возможности, что достигается за счет применения в его конструкции захватов двух типов.

а) б)
Рисунок 2.7 – Общий вид гидравлического съемника «Сорокин» модели DW 353: а – с сегментным захватом; б – универсальный трехзахватный
В таблице 2.4 представлены технические характеристики съемника Сорокин DW 353 [5,6].
Таблица 2.4 – Технические характеристики съемника Сорокин DW 353
Параметр Значение
Назначение Демонтаж подшипников
Тип привода Гидравлический
Тип элемента Сегментный захват
Число захватов 2 или 3
Диаметр снимаемого подшипника, мм До 550
Рабочее усилие, т До 5
Материал изготовления Инструментальная сталь

Съемник гидравлический модели СГ 500 со встроенным насосом представляет собой механический съемник с универсальными захватами (рисунок 2.8). Рабочее тяговое усилие, создаваемое гидроцилиндром составляет до 45 тонн, диаметр захватываемой детали - до 500 мм.

Рисунок 2.8 – Съемник универсальный трехзахватный гидравлический модели СГ 500 со встроенным насосом
В таблице 2.5 представлены технические характеристики съемника СГ 500 [7].
Таблица 2.5 – Технические характеристики съемника СГ 500
Параметр Значение
Назначение Демонтаж подшипников
Тип привода Гидравлический
Тип элемента Универсальный
Число захватов 3
Диаметр снимаемого подшипника, мм до 500
Рабочее усилие, т До 45
Материал изготовления Инструментальная сталь
Масса, кг 6,7

Съемники гидравлические автономные моделей СГА 308, СГА 312, СГА 320, СГА 330 также представляют собой универсальные трехзахватные съемники, рабочее усилие которых создается встроенным домкратом (гидроцилиндром). Общий вид съемника модели СГА 308 представлен на рисунке 2.9 [6].

Рисунок 2.9 – Общий вид съемника модели СГА 308
Съемники гидравлические со встроенным приводом моделей СГА предназначены для демонтажа различных деталей и узлов (шкивы, шестерни, втулки), имеющих посадку с натягом. Они имеют 3 варианта сборки: двухзахватный для работы в ограниченном пространстве, трехзахватный для обеспечения надежного захвата, сегментные захваты для деталей, которые могут быть повреждены обычными захватами [6,7].
Таблица 2.6 – Технические характеристики съемника СГА 308
Параметр Значение
Назначение Демонтаж подшипников
Тип привода Гидравлический
Тип элемента Универсальный
Число захватов 2 или 3
Диаметр снимаемого подшипника, мм До 300
Рабочее усилие, т До 15
Материал изготовления Легированная сталь
Масса, кг 3,4

Встроенный насос со съемной ручкой, вращающийся на 360 ̊, позволяет быстро и эффективно выполнять работы по демонтажу деталей.
Одной из разновидностью гидравлических съемников являются съем-ники с внешним гидравлическим насосом (рисунок 2.10), отличительной особенностью которых являются их большая универсальность, меньшая масса и рыночная стоимость.

Рисунок 2.10 – Гидравлический съемник с внешним насосом
Однако, наличие гидропривода в съемниках подшипников не освобождает рабочего от создания усилия на штоке съемника. Так, при демонтаже подшипников гидравлическими съемниками, рабочий должен производить нагнетание рабочей жидкости в гидроцилиндр рукояткой гидронасоса.
Ввиду этого, разработчиками гаражного оборудования был представлен полуавтоматический комбинированный гидравлический съемник с пневмоприводом от компрессора или пневмомагистрали (рисунок 2.11).
Гидравлический съемник подшипников с пневмоприводом модели HHL-10 интересен в первую очередь сочетанием потребительских свойств. Так, благодаря встроенному силовому гидроцилиндру, гидравлический съемник подшипников с пневмоприводом HHL-10 легко развивает усилие в 10 тонн при собственной массе всего в 11кг. В свою очередь пневматический привод гидравлического съемника подшипников HHL-10 служит автоматизации техпроцесса демонтажа подшипника.


Рисунок 2.11 – Комбинированный гидравлический съемник с пневмоприводом модели HHL-10
Сокращая использование человеческого труда, пневмопривод гидравлического съемника подшипников HHL-10 не только ускоряет демонтаж, а еще и сводит к минимуму радиальные нагрузки и колебания при работе. Важно также помнить, что из-за минимальной потребности в сжатом воздухе подключить гидравлический съемник подшипников HHL-10 можно практически к любой пневмомагистрали и даже к компактным поршневым компрессорам [7].
Таблица 2.6 - Технические характеристики съемника СГА 308
Параметр Значение
Назначение Демонтаж подшипников
Тип привода Комбинированный
Тип элемента Универсальный
Число захватов 3
Диаметр снимаемого подшипника, мм 50...250
Рабочее усилие, т До 10
Масса, кг 11

Ввиду многообразия конструкция съемников для демонтажа подшипников в целесообразно провести их классификацию по ряду признаков:
- по назначению;
- по способу создания рабочего усилия;
- по типу и конфигурации захвата;
- по количеству захватов;
- по универсальности.
Классификация съемников представлена на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 – Классификация съемников подшипников
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.