Шпоночные соединения: назначение, классификация, оценка. Расчет призматических, сегментных шпонок.
Все основные виды шпонок можно разделить на клиновые и призматические. Первая группа шпонок образует напряженные, а вторые-ненапряженные соединения. Кленовые шпонки характеризуются свободной посадкой ступицы на вал, расположением шпонки в пазе с зазорами по боковым граням, передачей вращающего момента от вала к ступице в основном силами трения, которые образуются в соединении от запрессовки шпонки.
Призматическое соединение шпонки, оно требует изготовления вала и отверстия с большой точностью.
Расчет: Рассматриваем равновесие вала или ступицы при этих допущениях, получаем условия прочности.Сегментная шпонка является разновидностью призматической шпонки, т.к. принцип работы этих шпонок подобен принципу работу призматической шпонки. При длинных ступицах можно ставить в ряд по оси вала две сегментные шпонки.
Восстановление и упрочнение деталей методом пластической деформации.
Восстановление деталей способом пластического деформирования основано на свойстве металла детали изменять свою форму и размеры без разрушения в результате пластической деформации, развивающейся вследствие приложения внешней нагрузки. Объем металла детали перемещается с ее нерабочих участков на участки, подверженные изнашиванию. Деталь деформируют до получения на изношенных участках номинальных размеров с учетом припусков на механическую обработку.
Технологический процесс восстановления деталей пластическим деформированием зависит от материала, конструкции и термической обработки изношенной детали, принятого способа нагрева и оборудования. В зависимости от направления действия внешних сил и требуемого перераспределения металла в ремонтном производстве используют следующие разновидности деформирования: правку, осадку, раздачу, обжатие, вытяжку, накатку, электромеханическую обработку, поверхностное пластическое деформирование и др.
Правку применяют при потере деталями своей первоначальной формы вследствие деформаций изгиба, скручивания и коробления. Правят коленчатые и распределительные валы, шатуны, балки мостов, детали рам статическим нагружением и наклепом.
Осадку применяют для уменьшения внутреннего и увеличения наружного диаметра полых и сплошных деталей. Площадь поперечного сечения детали увеличивается, а высота (длина) уменьшается. Осадкой восстанавливают втулки верхней головки шатунов и шкворней, вилки карданных валов, толкатели двигателей, ступицы ведомых дисков сцепления и др.
Вытяжку и растяжку используют для увеличения длины деталей (тяг, штанг, шатунов, рычагов и др.) за счет уменьшения ее поперечного сечения. Рабочие органы почвообрабатывающих машин (лемеха, культиваторные лапы и др.) восстанавливают оттяжкой.
Обжатие применяют для уменьшения внутренних размеров полых деталей за счет уменьшения наружных. Обжатием восстанавливают втулки из цветных металлов, отверстия в проушинах рулевых сошек, рычагах поворотных цапф, зубчатые муфты с изношенными проушинами под пальцы и др.
Вдавливание представляет собой одновременную осадку и раздачу, так как деформирующая сила направлена под углом к направлению деформации. Длина детали не изменяется. Вдавливанием ремонтируют изношенные боковые поверхности шлицев, шаровых пальцев, зубьев шестерен, нагревая их в специальных штампах и используя ролики, клинья и др.
Накатку применяют для увеличения наружного или уменьшения внутреннего диаметра деталей вытеснением металла отдельных участков рабочей поверхности. Этим способом можно восстанавливать посадочные места (подшипников на валах и в корпусных деталях) при небольших на них нагрузках, а также вкладыши перед нанесением антифрикционного слоя или пластмассы.
Гидротермическая раздача- применяют для увеличения наружных размеров полых деталей за счет увеличения их внутренних размеров. Должен быть равен номинальному диаметру с учетом припуска на механическую обработку. Так восстанавливают поршневые пальцы, посадочные поверхности под подшипники чашек дифференциала, наружные цилиндрические поверхности труб полуосей и др. В зависимости от износа и пластических свойств металла детали
Устройство и принцип действия форсунки Common Rail.
Система впрыска Common Rail является современной системой впрыска топлива дизельных двигателей. Система впрыска разработана специалистами фирмы Bosch. Работа системы Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (Common Rail в переводе общая рампа).
Применение данной системы позволяет достигнуть снижения расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума дизеля. Система впрыска Common Rail конструктивно составляет контур высокого давления топливной системы дизельного двигателя.
Система Common Rail имеет следующее устройство:
-топливный насос высокого давления;
-клапан дозирования топлива;
-регулятор давления топлива (контрольный клапан);
-топливная рампа;
-форсунки;
-топливопроводы.
Схема системы впрыска Common Rail
Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для создания высокого давления впрыскиваемого топлива. Современные топливные насосы высокого давления плунжерного типа.
Клапан дозирования топлива регулирует количество топлива, подаваемого к топливному насосу высокого давления в зависимости от потребности двигателя. Клапан конструктивно объединен с ТНВД.
Регулятор давления топлива предназначен для управления давлением топлива в системе. О устанавливается в топливной рампе.
Топливная рампа служит для накопления топлива.
Форсунки непосредственно осуществляют впрыск топлива в камеру сгорания двигателя. Различают следующие конструкции форсунок:
-электромагнитные форсунки;
-пьезофорсунки.
Впрыск топлива электромагнитной форсункой осуществляется за счет управления электромагнитным клапаном. Активным элементом пьезофорсунки являются пьезокристаллы, значительно повышающие скорость работы форсунки.
Управление работой системой впрыска Common Rail обеспечивает система управления двигателем, которая включает:
-датчики;
-блок управления двигателем;
-исполнительные механизмы систем двигателя.
Система управления двигателем включает следующие датчики:
-датчик оборотов двигателя;
-датчик холла;
-датчик положения педали газа;
-расходомер воздуха;
-датчик температуры охлаждающей жидкости;
-датчик давления воздуха;
-датчик температуры воздуха;
-датчик давления топлива;
-кислородный датчик (лямбда-зонд);
-ряд других датчиков.
Исполнительными механизмами системы впрыска Common Rail являются:
-форсунки;
-клапан дозирования топлива;
-регулятор давления топлива.
Принцип действия системы впрыска Common Rail
На основании сигналов, поступающих от датчиков, блок управления двигателем определяет необходимое количество подаваемого топлива. В топливный насос высокого давления необходимое количество топлива подается за счет управления клапаном дозирования топлива. Насос накачивает топливо в топливную рампу. Там оно находится под определенным давлением, обеспечиваемым регулятором давления топлива.
В нужный момент блок управления двигателем дает команду соответствующим форсункам на начало впрыска и обеспечивает определенную продолжительность открытия клапана форсунки. При необходимости блок управления двигателем корректирует параметры работы системы впрыска.
Развитие системы впрыска Common Rail осуществляется по пути увеличения давления впрыска. В зависимости от давления впрыска различают следующие конструкции системы Common Rail:
-первого поколения – 100 МПа;
-второго поколения – 135 МПа;
-третьего поколения – 160 МПа;
-четвертого поколения – 180 МПа.