Файл: Кабаков, М. Г. Технология производства гидроприводов учеб. пособие.pdf

Глава III

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОПРИВОДОВ

§ 16. РАБОЧИЕ КОЛЕСА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

Технология изготовления рабочих колес гидродинамических передач обычно определяется объемом выпуска, типом лопаток (радиальные, наклоненные, цилиндрические, пространственные, плоские, винтовые и т. д.) и размерами рабочих колес. К рабо­ чим колесам предъявляют высокие требования, особенно к точ­ ности изготовления углов входа и выхода (±0,5°), шагу решеток (±1 мм), диаметрам входа и выхода по внутреннему и наружному торам (±0,5 мм), активному диаметру (±0,5 мм), шероховатости поверхностей межлопаточных каналов. Невыполнение указанных требований ведет к снижению технико-экономических показате­ лей работы гидромуфт и гидротрансформаторов и поэтому является недопустимым.

Диаметр рабочих колес современных гидродинамических пере­ дач достигает 2750 мм. Гидродинамические передачи устанавли­ вают на тракторах, буровых установках, тепловозах, летатель­ ных аппаратах и других машинах. Разнообразие машин, в кото­ рых применяются гидродинамические передачи, требует унифи­ кации их деталей, в частности рабочих колес, а также типизации технологических процессов их изготовления. В каждом конкрет­ ном случае технология изготовления рабочих колес должна быть экономически оправдана и должна обеспечивать выполнение технических требований, предъявляемых к точности и качеству поверхностей изготовляемого колеса.

Целесообразно рассмотреть следующие способы изготовления рабочих колес гидродинамических передач.

Способ изготовления выфрезерованием межлопаточных каналов

заключается в том, что одна половина лопаток (через одну) обра­ зуется за одно целое с внутренним тором, а другая — за одно целое с наружным тором. Затем обе детали соединяют вместе (рис. 25). Такой способ целесообразно применять при мелкосерий­ ном изготовлении гидротрансформаторов или гидромуфт, имею­ щих рабочие колеса с цилиндрическими или плоскими радиаль­ ными лопатками. Описанный способ используется, например, Калужским машиностроительным заводом при изготовлении гидро­ трансформаторов для тепловозов.

86

Способ изготовления ра­ бочих колес литьем — наи­ более распространен при серийном производстве гид­ родинамических передач. Литые рабочие колеса применяют в гидромуфтах машин горной промыш­ ленности, для гидротранс­ форматоров строительных и дорожных машин, авто­ мобилей, тракторов, теп­

с плоскими или винтовыми поверхностями. Литые рабочие колеса изготовляют чаще всего

из алюминиевых сплавов, обеспечивающих полное заполнение узких каналов и легко обрабатываемых. При Этом используют пропитанные бакелитом песчаные или гипсовые стержни, каждый из которых образует межлопаточный канал. При изготовлении рабочих колес наиболее часто применяются:

1.Отливка в земляные формы с использованием диафрагмен­ ных машин. Верхнюю часть формы обычно выполняют съемной.

2.Отливка в кокиль. Кокиль состоит из нескольких частей (рис. 26), соответствующих внутренним поверхностям детали (торам колеса). В него устанавливают стержни, с помощью которых образуются лопатки рабочих колес. Кокиль может иметь горизон­ тальный, вертикальный и наклонный разъемы.

Рис. 26. Кокиль для изготовления реактора гидротрансформатора ТР-325:

1 — стержень-коллектор; 2 — верхняя формующая часть; 3 — формующий стержень; 4 — стержень лопатки; 5 — нижняя формующая часть; 6 — толкатель; 7 — болт; 8 — шайба; 9 — гайка; 10 — продух; 11 — корпус

87

3.Литье по выплавляемым Моделям. В этом случае в кокиль заливается смесь стеарина и парафина. Способ применяется при изготовлении цилиндрических лопаток для гидротрансформа­ торов.

4.Литье под давлением. Способ применяется при большом объеме выпуска осевых рабочих колес (например, реакторов ком­ плексных гидротрансформаторов). В этом случае металлические формующие органы литейной машины, соответствующие отдель­ ным межлопаточным каналам, перемещаясь в отдельном напра­ влении каждый, сходятся вместе, образуя замкнутую полость. Однако отливка не имеет внутреннего тора. Внутренний тор реактора гидротрансформатора можно выполнить в виде сталь­ ной ленты, стянутой в виде обруча, при этом концы ленты можно сварить.

Точность расположения и шероховатость межлопаточных ка­ налов при литье в землю соответствуют 8—9-му классам, при литье в кокиль — 5—7-му классам, при литье по выплавляемым моделям — 2—5-му, при литье под давлением — 3—5-му классам чистоты поверхности. При отливке рабочих колес гидротрансфор­ маторов обычно используют песчаные или гипсовые стержни, которые образуются в стержневых ящиках (рис. 27) путем ручной или машинной формовки с последующей сушкой и финишной отделкой. Гипсовые стержни обеспечивают высокую точность и стабильность размеров при шероховатости поверхности до 6-го класса чистоты, но стоят дороже песчаных и непригодны для пов­ торного использования при приготовлении стержневой массы. При изготовлении гипсовых стержней массу заливают в. формы из термостойкой резины, движущейся по конвейеру. После того как масса затвердеет, стержни вынимают из формы и сушат в га­ зовых низкотемпературных печах. Готовые гипсовые стержни собирают с песчаным стержнем (рис. 28), который предварительно смазывают клеем для соединения с гипсовыми стержнями. Пес­ чаный стержень образует внутренний тор. После сборки комби­ нированный стержень подвергают сушке. Затем производят фор­ мовку и заливку. Готовые отливки выбивают, очищают и подго­ товляют к механической обработке.

В состав песчаных стержней входят мелкозернистый песок, бакелитовый порошок и другие добавки. Перед формовкой смесь в течение 4 мин перемешивают, а затем добавляют 4—5% воды. После формовки сырой смеси в стержневом ящике поверхность смеси покрывают керосином, тальком и затем стержень сушится вместе со стержневым ящиком. После сушки ящик охлаждают воздухом или водой (для чего ящик должен быть герметичным), стержни вынимают и подвергают финишной обработке. Песча­ ные стержни, пропитанные бакелитом, при тщательном соблюде­ нии технологического процесса (постоянстве состава смеси, сушке

встержневых ящиках с точной выдержкой режима сушки, сборке

вприспособлении или со стержнем, соответствующим внутрен-

88

w

нему тору и т. д.) обеспечивают достаточно высокую точность размеров. При финишировании (натирке) песчаных стержней в подогретом состоянии графитовой пастой обеспечивается шеро­ ховатость поверхности 5—6-го классов чистоты.

Весьма эффективно использовать единый стержень при литье рабочих колес. Однако единый стержень можно применять, если после формовки каждая лопатка извлекается отдельно. Проще всего единый стержень изготовить при плоских лопатках. Если лопатки не плоские, необходимо обеспечить такую форму лопатки, которая позволила бы удалить ее из формы (даже путем сочетания нескольких движений). Это легко осуществляется, когда лопатки имеют винтовые поверхности. Единый стержень для простран­ ственных лопаток центростремительного реактора гидротрансфор­ матора типа ТР-325 был изготовлен московским машиностроитель­

89

Бюик (США) с помощью центрального стержня вместо отдельных гипсовых стержней позволило в литье устранить заусеницы на входных кромках лопаток и снизить их себестоимость.

При производстве технологической оснастки для литья рабо­ чих колес наибольшую трудоемкость изготовления и соответст­ венно стоимость имеют стержневые ящики, с помощью которых образуется поверхность лопатки. При единичном производстве стержневые ящики выполняют деревянными, при серийном и мас­ совом —• металлическими. Стержневые ящики имеют вкладыши. Один из них образует поверхность лопатки, другие — поверх­ ности торов. Стержневой ящик с помощью вкладышей образует у стержня знаковую часть, которая необходима для получения шага решетки при установке стержней в кокиле или в другой форме.

При серийном изготовлении гидротрансформаторов необхо­ димо иметь несколько стержневых ящиков для одного рабочего колеса, так как при формовке на машинах ящики и, особенно, поверхности вкладышей, образующие рабочие поверхности стерж­ ней, быстро выходят из строя. Поэтому на соответствующие поверх­ ности вкладышей рекомендуется устанавливать накладки из изно­ состойкого материала. Наиболее ответственные вкладыши ящи­ ков можно изготовить так:

1)выточить на токарном станке кольцо и от него отрезать 1/i часть (рис. 29, а);

2)в соответствии с требуемой геометрией поверхности лопатки разметить отрезанную и закоординированную в двух плоскостях

Рис. 29. Изготовление вкладыша стержне­ вого ящика:

а — кольцо-заготовка; б — меридиональное сече­ ние линий пересечения лопатки с поверхно стямн колеса; / — линия пересечения лопатки с внутренним тором; II — линия пересечения ло­ патки с наружным тором

90

болванку по наружной и внутренней сторонам (рис. 29, б), т. е. нанести линии пересечения лопатки с торами будущего колеса;

3) выточить размеченную поверхность лопатки, например путем копирования ее профиля на специальном станке, принци­ пиальная схема которого показана на рис. 30. Станок имеет суп­ порт 1, перемещающийся с очень малой скоростью в двух взаимно перпендикулярных направлениях, суппорт 3, передвигающийся горизонтально, перпендикулярно суппорту 1 (суппорт 2 движется вертикально), щуп 4, прижимающийся к модели 6 пружиной, н фрезу 5. При обработке детали 7 суппорт 3 повторяет движение

ложения поверхностей колеса. По чертежу технолог в за­ висимости от указанных требований и специфики производства выбирает способ изготовления литья, намечает линию разъема, устанавливает необходимость в стержнях и их количество, рас­ считывает припуск на обработку, пересчитывает размеры с уче­ том усадки и проектирует модельную оснастку.

Рабочие колеса гидромуфт в настоящее время льют из алюми­ ниевых сплавов, хотя раньше для этого использовали сталь и чугун. Применяется литье под давлением. При этом способе литья несколько усложняется технология в связи с необходимостью заливки в алюминий стальных ступиц и втулок для крепления. В результате соприкосновения стальных и алюминиевых деталей, имеющих неодинаковые коэффициенты температурного расшире­ ния, возникают внутренние напряжения. При крупносерийном производстве гидромуфт малых .размеров с наклонными лопат­ ками целесообразно лить колеса в кокиль. Однако простая метал­ лическая форма для гидромуфт с плоскими наклонными лопатками не может быть создана, так как из-за наклона

изготовления гидромуф­

91