УДК 629.113
ВИПРЕСУВАННЯ ТА КОНТРОЛЬ ЗАПРЕСОВУВАННЯ ЗАПІРНОГО КІЛЬЦЯ ПІВОСІ
Для заміни підшипника півосі необхідно зняти запірне кільце. Його можна збити молотком, попередньо нагрівши кільце паяльною лампою, сточивши на наждаку або розпилявши ножівкою. Але так піввісь легко ушкодити [1].
Після запресовування кільця необхідно переконатися у тому, що воно не буде зміщатися під осьовим навантаженням в 2000 кгс. Перевірку рекомендується проводити за допомогою пристосування А.95601/Р. Воно досить складне, з литою масивною станиною й призначене тільки для контролю запресовування запірного кільця.
Пропоноване пристосування (рис. 1 – [1]) універсальніше (можна проводити контроль запресовування й випресування) і простіше.
Рисунок 1 – Стенд для випресування запірного кільця підшипника півосі й перевірки якості його напресування
Пристосування закріплюється на верстаті за допомогою двох болтів M10, які вкручуються в болти 4. Піввісь 1 встановлюється у рознімну опору 8, шліцьовий кінець її входить у втулку опори 6. Далі, установивши верхню тягу 3, затягуються гайки 2. У рознімній опорі 8 поглиблення виконані так, що сила випресування буде передаватися насамперед на запірне кільце, що й потрібно при контролі запресовування.
При випресуванні після зсуву запірного кільця починає переміщатися й підшипник. Відсутність зсуву запірного кільця під осьовим навантаженням у 2000 кгс контролюється індикатором з переміщення фланця півосі. Він виставляється на нуль при крутному моменті на гвинті 5 приблизно 2-5 кгс-м (для вибірки зазорів і створення «жорстких стиків»). Переміщення стрілки індикатора при збільшенні осьової сили ще не свідчить про зсув запірного кільця відносно півосі — це результат пружних деформацій деталей пристосування.
Після досягнення моменту 9,6 кгс-м або зусилля на ключі (S27) 32 кгс відкручується гвинт 5, щоб переконатись, що стрілка індикатора повернулася в нульове положення. Повернення стрілки й свідчить про відсутність зсуву запірного кільця. Осьову силу (2000 кгс) контролюють динамометричним ключем за моментом затягування гвинта пристосування [1].
Але наскільки надійний цей стенд – задача даного дослідження. Для цього скористувались системою твердотільного параметричного моделювання SolidWorks, що створена по модульному принципу, який забезпечує можливість гнучкої побудови інтегрованого комплексу автоматизації процесів: проектування – інженерного аналізу – технологічної підготовки виробництва [2, 3].
На першому етапі комп'ютерного моделювання у SolidWorks створюється 3D-модель досліджуваного стенду. На другому – береться орієнтовно найбільш навантажена деталь (опора 6 на рис. 1) і для неї проводяться розрахунки на міцність. До твердотільної моделі опори застосовують програмний модуль SolidWorks Simulation: вибирається тип дослідження напружено-деформівного стану – статичний аналіз [4]. При його проведенні назначають матеріал деталі – сталь 45 (DIN 1,1191; С45Е) і призначають граничні умови: вибирають місця закріплення (рис. 2 – у даному дослідженні отвори під болти 4 і фіксуючі грані 3, що на рис. 1) і прикладають зовнішні навантаження (осьова сила 2000 кгс = 19615 Н, яка сприймається різьбою опори).
Рисунок 2 – Кріплення опори
Потім проводиться поділ моделі на елементи, з’єднані у вузлах: програма аналізу скінченних елементів розглядає модель як сітку (4 точки Якобіана; розмір елемента 8,63609 мм; допуск 0,431804 мм; всього вузлів 25256; всього елементів 15718; максимальне співвідношення сторін 3382,5; відсоток елементів із співвідношенням сторін менше трьох – 75,5).
У результаті статичного аналізу встановлено, що для опори вузлові максимальні напруження Von Mises, максимальні переміщення URES та еквівалентна деформація ESTRN складають відповідно 44,11 МПа (вузол 25235), 0,002561 мм (вузол 4), і 0,0001099 мм (елемент 11866), тобто не перевищують допустимих значень. При цьому мінімальний коефіцієнт запасу міцності FOS становить n = 12,81, тобто вище допустимого, який складає [n] = 5.
Таким чином, за допомогою CAD-системи SolidWorks та CAE-системи SolidWorks Simulation доведена працездатність однієї з деталей стенду для випресування запірного кільця підшипника півосі й перевірки якості його напресування – опори. Наступними дослідженнями потрібно провести аналогічні розрахунки інших деталей цього пристосування.
Анотація. За допомогою SolidWorks проведено дослідження орієнтовно найбільш навантаженої деталі стенду для випресування запірного кільця підшипника півосі й перевірки якості його напресування.
Ключові слова: SolidWorks, твердотільна модель, розрахунки на міцність, граничні умови, скінченний елемент, вузлові переміщення, напруження, деформації, коефіцієнт запасу міцності.
Abstract. With the help of SolidWorks, the study of approximately the most loaded part of the stand for pressing the locking ring of the shaft bearing and checking the quality of its pressing was carried out.
Keywords: SolidWorks, solid model, strength calculations, boundary conditions, finite element, nodal displacements, stresses, strains, safety margin.
Література
[1] – Приспособления для ремонта автомобилей [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://chertezhi.ru/modules/ebook/showfile.php?lid=696
[2] – Rudyk O. Yu. Using of SolidWorks for simulation of screw puller of bearings [Electronic resource] / O. Yu. Rudyk, P. V. Kaplun, R. V. Solovyov. – Access mode: http: //elar.khnu.km.ua/jspui/handle/123456789/10062
[3] – Рудик О. Ю. SolidWorks як інноваційний засіб вивчення дисциплін автомобільного профілю / О. Ю. Рудик, О. В. Диха // «Системні технології» 3 (128) 2020. – C. 21-35. – Режим доступу: https://journals.nmetau.edu.ua/index.php/st/article/view/178/92
[4] – Psol S. V. CAD/CAE-systems in the study of performance of the off-road differential / S. V. Psol, O. Yu. Rudyk, I. V. Korobka. – Access mode: http://elar.khnu.km.ua/jspui/handle/123456789/10147