Из-за неоднородности материала детали, погрешностей заготовки и механической обработки, а также погрешностей сборки (в результате перекоса или смещения сопряженных деталей) появляется неуравновешенность деталей и сборочных единиц машины. Различают три вида неуравновешенности :

• статическую - при смещении центра тяжести детали (точка приложения силы тяжести Р) относительно оси ее вращения на размер s (рис. 254, а);
• динамическую - при действии неуравновешенных масс металла, приведенных к паре сил Q), действующих в одной плоскости в противоположных направлениях, с плечом l (рис. 254, б);
• смешанную, при которой может быть одновременное смещение центра тяжести детали относительно оси ее вращения и действие неуравновешенных масс (рис. 254, в).

Первый вид неуравновешенности характерен для деталей небольшой длины при отношении длины детали к диаметру L/d <1, а второй и третий - при отношении L/d> 1.

Для устранения неуравновешенности применяют балансировку , которая заключается в нахождении значения и направления неуравновешенности и компенсации этой неуравновешенности путем снятия или добавления металла в соответствующем месте детали. После балансировки не допускаются никакие виды обработки детали (за исключением в некоторых случаях полирования или суперфиниширования отдельных поверхностей).

Балансировка вращающихся деталей является ответственной технологической операцией, так как неуравновешенные массы в современных быстроходных конструкциях могут привести к вибрациям, нарушающим нормальную эксплуатацию механизма или машины.

Статическая балансировка производится следующим образом (рис. 255, а): балансируемую деталь 1, надетую на специальную оправку 2, устанавливают на две горизонтальные призмы 3.

Неуравновешенность детали выявляют, прокатывая ее по указанным призмам. При совпадении центра тяжести детали с ее осью деталь будет неподвижна в любом своем угловом положении на призмах. В случае неуравновешенности «тяжелая» сторона А детали (рис. 255, б) будет стремиться занять наиболее низкое положение. Закрепляя груз массой m 1 на противоположной стороне детали, можно уравновесить ее. Вместо прикрепления груза с «легкой» стороны детали можно производить высверливание на более «тяжелой» стороне.

Масса m 1 противовеса на «легкой» стороне детали или высверленного металла на «тяжелой» стороне на расстоянии r 1 от оси вращения детали составляет:

где m - масса детали, r - смещение центра тяжести детали от оси вращения.

Динамическую балансировку производят при вращении балансируемой детали. При этом необходимо обеспечить совпадение оси вращения детали с главной осью инерции всей системы. Динамическая неуравновешенность вызывается неправильным распределением массы металла по длине детали. Если в детали имеются две точки сосредоточения неуравновешенных масс, расположенные по обе стороны оси вращения (рис. 256, а), то центробежные силы создают пару сил Q 1 с моментом:

М 1 = (Q 1 /g)r 1 ω 2 l 1

где g - ускорение силы тяжести; ω - угловая скорость; l 1 - расстояние между точками сосредоточения неуравновешенных масс; r 1 -смещение неуравновешенных масс относительно оси вращения.

При этом центр тяжести детали находится на оси вращения и неуравновешенность при статической балансировке не обнаруживается.

Для уравновешивания детали следует приложить на радиусе r 2 два равных груза весом Q в осевой плоскости детали, где сосредоточены неуравновешенные массы, на расстоянии l 2 , чтобы они создали уравновешивающий момент:

М у = (Q/g)r 2 ω 2 l 2 = M 1 .

Динамическая балансировка производится всегда при вращении детали, установленной на гибких опорах. Центробежные силы, вызванные вращением неуравновешенной детали, создают колебательные движения гибких опор. С помощью специальных устройств колебания уравновешиваются и определяются значения и направление дисбаланса.

На рис. 256, б приведена схема установки для динамической балансировки. Балансируемая деталь 3 устанавливается на опоры 1 через плоские пружины 2. Колебания пружин, вызванные дисбалансом, посредством тяг 4 передаются на индуктивные преобразователи 5 перемещения, возбуждая в цепи ток с напряжением, пропорциональным амплитуде колебаний. Ток вызывает отклонения стрелки ваттметра 6, градуированного в единицах дисбаланса.

Другая обмотка ваттметра 6 получает ток от генератора 7, ротор которого вращается синхронно с балансируемой деталью. Статор генератора можно поворачивать с помощью рукоятки 8 во время вращения детали, при этом положение дисбаланса может быть определено на лимбе (на схеме не показан) по углу поворота обмотки статора при максимальном отклонении стрелки ваттметра. Продолжительность балансировки на этой машине составляет 1…2 мин.

Современные устройства для динамической балансировки в значительной степени автоматизированы; в частности, по шкалам приборов можно определить глубину сверления определенного диаметра, массу неуравновешенного груза, размеры противовесов и др., а также места крепления грузов или места удаления лишнего металла.

Для взаимного уравновешивания сил инерции деталей машин, движущихся прямолинейно-возвратно, и для создания равенства масс этих деталей в узлах машины применяют подгонку масс . Наиболее характерными деталями, требующими подгонки, являются поршни, шатуны, штоки и др. Так, колебания в массе поршней вызывают неуравновешенность двигателей; эти колебания чаще всего создают необработанные внутренние поверхности поршней.

Подгонку по массе обычно производят растачиванием внутреннего пояска юбки поршня , а у облегченных конструкций поршней - удалением металла с нижней плоскости и приливов у бобышек под палец, а также растачиванием специального прилива на внутренней стороне юбки поршня, ниже бобышек под палец.

Подгонку по массе осуществляют на специальных станках (рис. 257). Поршень, базируемый по наружной поверхности юбки, устанавливают в приспособление 7, расположенное на станке под углом 45°, и поворотом эксцентрика посредством рукоятки 4 закрепляют поршень рычагом 3 . Затем снизу к поршню подводят резцовую головку, растачивающую пояс юбки или специальные приливы.

Удаляемый металл в виде стружки падает через воронку 2 в чашку 1, имеющую рычажную связь с коромыслом весов 5, установленных в верхней части станка. Когда излишний металл, количество которого заранее устанавливают ползунком на коромысле 6, будет удален, чашка с правым концом коромысла опускается, и подача резцовой головки выключается.

В современном машиностроении применяют станки для подгонки по массе с автоматическим передвижением ползуна (груза) по коромыслу весов посредством электронной системы. Применение станка для подгонки по массе обеспечивает отклонения деталей по массе в пределах ±2 г.

Необходимо избегать установки и подгонки узлов и деталей по месту. Подгонка, особенно сопровождаемая операциями слесарной или станочной обработки, снижает производительность сборки и лишает конструкцию взаимозаменяемости.

Пример установки по месту приведен на рис. 291, а и б. Зубчатое колесо устанавливают на валу по сцепляющемуся с ним зубчатому колесу, после чего положение фиксируют врезным винтом (а) или штифтом (б). При этом требуется обработка по месту дрелями и ручными развертками. Неизбежно попадание стружки в агрегат. После обработки приходится его разбирать, промывать и снова собирать. Разметка при сборке с последующей передачей на станочную обработку еще более усложняет сборку. Более технологична фиксация зубчатого колеса кольцевыми стопорами, устанавливаемыми в заранее проделанные канавки на валу (в).

При установке подшипника в корпусе по месту (г ) однажды найденное правильное положение сбивается при каждой разборке, вследствие чего требуется новая регулировка. Фиксация подшипника контрольными штифтами (д ) требует механической обработки при сборке. Правильное решение — центрирование подшипника по отверстию в корпусе (е), заранее выполненному с точностью, обеспечивающей правильную работу механизма.

В узле установки прямолинейной направляющей на станине (ж) необходима выверка направляющей по месту и сверление отверстий под крепежные винты. Направляющая не застрахована от сдвига в пределах зазора между крепежными винтами и отверстиями. Фиксация контрольными штифтами (з) требует сверления и развертывания отверстий под контрольные штифты совместно в направляющей и станине. В целесообразной конструкции и направляющая установлена в паз, выполненный в станине.

Конструкция зубчатой передачи (рис, 292, а) неудовлетворительна. Опоры зубчатых колес зафиксированы на корпусе болтами. Сборщик вынужден регулировать положение опор так, чтобы добиться правильного зацепления колес. При разборке регулировка сбивается, и в дальнейшем операцию подгонки приходится проделывать снова. Положение опор можно зафиксировать контрольными штифтами (б), но это требует дополнительных механических операций при сборке.

В правильной конструкции (в) опоры центрированы по отверстиям, взаимное расположение которых выдерживается с необходимой точностью при механической обработке корпуса. В наиболее целесообразной конструкции (г ) зубчатые колеса заключены в общий корпус, что обеспечивает полную агрегатность и создает наилучшие условия для работы колес.

На рис. 292, д и е показаны неправильная и правильная конструкции узла установки зубчатого перебора с клиноременным приводом.

Опиливания, зачистки и шабрения поверхностей зачастую бывает недостаточно, чтобы достигнуть достаточно плотного прилегания деталей друг к другу. Поэтому в процессе сборки механизмов слесари прибегают к притирке (доводке) поверхностей с использованием абразивных порошков и паст. В процессе притирки деталям сообщается наиболее точный размер за счет снятия очень малого припуска (около 0,05 мм). Притиркой можно достичь такого плотного прилегания поверхностей, что соединение будет гидронепроницаемым.

Притирку можно производить двумя способами: одной деталью о другую (так притирают в основном криволинейные прилегающие друг к другу поверхности – клапаны, пробки и пр.) или деталью о притир (так доводят фланцы, крышки и пр.). В качестве притиров используются плиты, бруски или другие детали, сделанные из более мягкого материала, чем сами притираемые элементы (например, для притирки стальных деталей используются чугунные притиры, для притирки деталей из цветных металлов – стеклянные притиры).

Притирка, подобно шабрению, осуществляется в два этапа: предварительная притирка (предназначенные для этого притиры имеют на своей поверхности канавки, куда собирается металлическая стружка) и окончательная – доводка (она производится притирами с гладкой поверхностью).

В качестве притирочных порошков используются: корундовый, карборундовый, наждачный порошки, окись железа, алюминия, хрома, толченое стекло.

Зернистость абразивных порошков – от М40 до М7.

В качестве смазки применяются олеиновая кислота, машинное масло, керосин, скипидар, техническое сало. При доводке вместо абразивных порошков используются пасты, в частности паста ГОИ.

Нанесение притирочных порошков на притиры (или на поверхности деталей, если притирка осуществляется одной деталью о другую) называется шаржированием и осуществляется двумя способами: во-первых, абразивный порошок можно вдавить в притир стальным закаленным валиком, после чего лишний порошок удалить, а поверхность притира смазать; во-вторых, притир можно смазать и уже поверх смазки насыпать абразивный порошок и вдавить его валиком. Притирочная паста наносится на поверхность притира тонким слоем без вдавливания. Перед шаржированием поверхность притира предварительно промывают керосином и начисто протирают.

По плоскому притиру с легким нажимом прокатывают стальной закаленный валик (рис. 37, в). Если шаржируется круглый притир, то притирочную массу наносят на две стальные закаленные плиты и притир прокатывают между ними (рис. 37, г). После шаржирования, когда абразивные зерна вдавлены в поверхность притира, избыточную притирочную массу убирают.

Рис. 37. Притиры и шаржирование притиров: а – плоский притир с канавками; б – плоский притир без канавок; в – шаржирование плоского притира; г – шаржирование круглого притира: 1 – нижняя стальная закаленная плита; 2 – притир; 3 – верхняя стальная закаленная плита.

Притирка плоских поверхностей происходит следующим образом: деталь обрабатываемой стороной накладывают на подготовленную плоскость притира (или другой притираемой детали) и производят 20–30 сложных кругообразных движений с сильным нажимом.

Внимание! Траектория движений должна быть действительно сложной (даже можно сказать – хаотичной), чтобы они не накладывались друг на друга. Скорость движений должна быть приблизительно 20 м/мин (рис. 38).

Рис. 38. Притирка плоских поверхностей: а – предварительная; б – окончательная.

Затем отработанную притирочную массу убирают с поверхности притира и детали и наносят новый слой (зернистость используемого порошка на этот раз должна быть меньше). Таким образом чередуют притирочные движения с заменой притирочного слоя до получения соответствующего вида изделия (при последних подходах абразивный порошок заменяют пастой: сначала грубой, затем средней и в последнюю очередь тонкой. Окончательную притирку (доводку) осуществляют без нанесения пасты, а лишь со смазыванием притира смесью керосина и машинного масла.

Если заготовка очень тонкая в сечении и ее неудобно двигать по притиру, то ее закрепляют на деревянном бруске и перемещают по плите вместе с ним.

Притирка узких граней деталей или мелких заготовок производится пакетом. Несколько заготовок с помощью струбцин соединяют в пакет и притирают как широкую поверхность. Для этой цели можно использовать стальные или чугунные направляющие бруски или призмы.

Притирка криволинейных поверхностей имеет свои особенности. Чаще всего криволинейные поверхности двух деталей взаимосоприкасаемы, при этом одна из поверхностей выпуклая, а другая вогнутая (например, пробка и гнездо под нее, вместе составляющие самоварный краник), поэтому притирку этих поверхностей производят одна об другую.

Пробку смазывают и присыпают абразивным порошком, вставляют в гнездо и вращают попеременно в разные стороны приблизительно на 1/4 оборота 5–6 раз, после чего делают полный оборот пробки вокруг ее оси. Чередование притирки с заменой притирающих материалов аналогично притиранию широких плоских поверхностей.

Проверку точности притирки можно осуществить с помощью грифельного карандаша: наносят линию на одну из притертых поверхностей и проводят ею по другой притертой поверхности. При удовлетворительном качестве притирки карандашная линия равномерно стирается или смазывается по всей длине.

В завершение операции притирки (доводки) детали при необходимости обрабатывают полировальниками – эластичными кругами из фетра или войлока. В качестве механического привода полировальника может выступать двигатель от бормашины или электрическая дрель. Полировку производят очень тонкими абразивными порошками со связкой из вазелина, говяжьего сала, воска или полировальными пастами.

Из книги: Коршевер Н. Г. Работы по металлу

Подгонка деталей является неотъемлемая часть при сборке масштабной модели. Очень часто можно видеть такую ситуацию, что некоторые детали совсем не подходят друг к другу. Как решить эту проблему, Вы узнаете из этой статьи.

Для наглядности, перед началом сборки, мы рекомендуем все крупные части модели собрать без клея, с помощью резинок или изоленты и увидеть в каких местах у вас имеются дефекты.

Подгонка - основные проблемы

• соединительные штыри одной детали не соответствуют соединительным отверстиям на другой;
• толщина некоторых деталей больше чем толщина этой же детали в текущем масштабе (определяется если у вас под руками имеется чертеж оригинала);
• одна половинка детали имеет больший размер (По этой причине образуется щель);
• очень редко, но бывает - заводской брак (к вам попадает 2 абсолютно одинаковых литника с деталями). Здесь ничего не поделаешь, Вам просто не повезло, напишите письмо производителю.

Проблема с соединительными штырями

Самый простой способ решения этой проблемы - это удаление всех штырей. Далее, нанести и зафиксировать обе детали с помощью резинок.

Толщина не соответствует оригиналу

Если вы с помощью чертежа и линейки узнали, что толщина немного больше, то запаситесь терпением и со шлифуйте излишек материала детали. Такую подгонку можно делать как с помощью бормашины, так и надфиля.

Если половинка детали больше в размерах

При такой ситуации, проблему можно решить с помощью плоского литника или специальной модельной шпатлевки. Щель заделывается и после полного высыхания обрабатывается наждачной бумагой, надфилем или бормашиной.