Сборочное и балансировочное оборудование

Сборочный процесс и состав оборудования. Доля сборочных работ в общей трудоемкости обслуживания и ремонта автомобилей составляет 25–28 %. Качество их выполнения оказывает большое влияние на последующую наработку автомобилей, а производительность – на экономичность процесса.

Узловую сборку ведут на специализированных стендах. Общая сборка бывает непоточной или поточной. Непоточную общую сборку ведет один сборщик или их бригада на стенде, поворачивая при необходимости собираемое изделие вокруг вертикальной или горизонтальной оси. При увеличении объемов сборки более 2,5 тыс. агрегатов в год эффективна поточная сборка, которая предполагает специализацию рабочих мест, оснащение их необходимыми средствами и межпозиционное перемещение собираемых объектов, что дает снижение трудоемкости процесса.

Состав сборочного оборудования определяется технологическим процессом сборки, который в общем виде (рис. 2.85) включает подачу комплектующих и крепежных деталей на сборочные позиции, отсекание подаваемых деталей по одной и их ориентирование относительно корпусной детали, силовое смыкание (образование соединений), внутри- и межпозиционное перемещение собираемых изделий.

Резьбосборочное оборудование. В качестве резьбозавертывающих средств применяют электромеханические гайковерты собственного изготовления или промышленные одношпиндельные гайковерты с электро- или пневмоприводом (см. рис. 2.1). Электрогайковерты питаются переменным током с частотой 200 Гц. Для затяжки резьб с помощью ударно-вращательных импульсов применяют механизмы, которые делятся на частоударные (16–40 ударов в секунду) и редкоударные (до 3 ударов в секунду). Редкоударные гайковерты производят затяжку за 4–15 ударов. При затяжке частоударными гайковертами энергия меняется от удара к удару в течение 100–200 периодов, а у редкоударных инструментов энергия отдельного удара не изменяется во времени. Схема пневматической отвертки с магазином винтов приведена на рисунке 2.86.

Повышения производительности труда добиваются применением многошпиндельных гайковертов (см. рис. 2.2). Эти устройства обладают большой массой, их вес уравновешивают противовесами с помощью канатов и блоков.

Около 20 % резьбовых соединений агрегатов требуют затяжки моментом, значение которого установлено инструкциями по эксплуатации и техническими нормативными правовыми актами (например, Руководствами по капитальному ремонту агрегатов). Это относится к сборке клеммовых соединений, опор подшипников и др.

При ручной сборке ограничение момента затяжки обеспечивает применение специальных ключей, которые бывают двух видов: предельные и динамометрические. В предельном ключе (рис. 2.87) связь между рукояткой и ключом разрывается при достижении необходимого момента затяжки. Динамометрический ключ (рис. 2.88 и 2.89) имеет упругий элемент и шкалу со стрелкой, значения момента затяжки вычитывают на шкале.

На рисунке 2.90 показаны некоторые ключи для завертывания гаек в труднодоступных местах. Они позволяют подойти к резьбовому соединению под углом 15–20 °. Заворачивание шпилек выполняют специальными ключами (рис. 2.91). Передвижной гайковерт для заворачивания гаек колес показан на рисунке 2.92.

Прессосборочное оборудование. При сборочном усилии до 2,5 кН применяют пневмоприводы с диаметрами цилиндров до 125 мм, а при больших значениях этого усилия – гидроприводы с диаметром цилиндров 63–125 мм.

Повышение прочности соединений с натягом обеспечивают способы теплопрессовой сборки. Установлено, что прочность посадок, полученных нагреванием перед сборкой охватывающей детали или охлаждением охватываемой, в 2,0–2,5 раза выше прочности соединений, полученных без нагрева. Объясняется это тем, что в первом случае микронеровности при формировании соединения не разрушаются, а деформируются и соединяются друг с другом.

Сборка с нагревом рекомендуется для соединений, у которых предусмотрены значительные натяги, а также в случае, когда охватывающая деталь выполнена из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, а узел в агрегате подвержен воздействию повышенных температур. При сборке нагревают, например, венец маховика при установке его на маховик и поршень – перед установкой поршневого пальца, а седло клапана охлаждают в жидком азоте перед установкой его в блок или головку цилиндра.

Стенд для теплопрессовой сборки шатунно-поршневых групп (рис. 2.93) предназначен для нагрева поршней и сборки их с шатунами и поршневыми пальцами. Механизированы технологические переходы: нагревание поршней до 90 °С, перемещение их на сборочную позицию, взаимное ориентирование деталей, сборочное перемещение поршневого пальца. Переходы, выполняемые вручную: загрузка поршней в лоток, предварительное базирование деталей при сборке, снятие собранного узла, установка стопорных колец поршневого пальца.

Механизмы стенда – питатель 7, отсекатель 10, лоток 4, нагреватель 3 и прессосборочный механизм 6 – установлены на корпусе 2, а электро- и пневмоаппаратура – внутри него. Запас деталей хранится на стеллаже. Питатель выполнен в виде гравитационного лотка. Отсекатель подает при помощи пневмоцилиндра 9 поршни в зону нагрева и сборки. Поверхность лотка нагревается ТЭНами, а температура контролируется датчиком.

Прессосборочный механизм состоит из пневмоцилиндра 8 и корпуса с опорными элементами. Пневмоцилиндры отсекателя и прессосборочного механизма включаются пневмокранами с педальным приводом.

Перед началом работы включают ТЭНы и подают сжатый воздух. На лоток питателя устанавливают комплект поршней (8 ед.). Поршни поочередно досылаются в нагретый лоток с помощью пневмоцилиндра. На лотках помещается 24 поршня. В отверстие прессосборочного механизма (в котором движется шток пневмоцилиндра) после выдержки 10 мин через окно укладывают поршневой палец. В соответствующую ячейку днищем вниз устанавливают нагретый поршень. В него вкладывают шатун. Сквозь отверстия в деталях вставляют центрирующую оправку до касания в торец поршневого пальца. Нажатием на педаль включают пневмоцилиндр сборочного механизма, шток которого перемещает поршневой палец в бобышки поршня. Центрирующая оправка выходит из поршня, но остается в левой части корпуса. Собранную шатунно-поршневую группу извлекают из сборочного механизма вручную. Производительность стенда – 400 сборок в смену.

Для нагрева поршней перед сборкой шатунно-поршневых групп применяют электрическую установку ОКС-7543. Стенд ОР-13794 используют для выпрессовывания и запрессовывания направляющих втулок клапанов головок цилиндров ЯМЗ-338НБ и ЯМЗ-240Б, а стенд ОР-13181 для запрессовывания гильз в блок цилиндров СМД-60.

Оборудование для узловой сборки. В составе этого оборудования имеются опорные элементы, на которые устанавливают корпусные детали. Опорные элементы с собираемыми изделиями при сборке вращаются и (или) перемещаются поступательно. Вращательное перемещение на сборочной позиции необходимо для придания удобного положения корпусной детали для базирования и закрепления комплектующих деталей.

Стенд для узловой сборки коленчатого вала с маховиком и сцеплением с измерением торцового биения рабочей поверхности маховика приведен на рисунке 2.94. Стенд включает основные части: корпус 1, шарнирно соединенную с ним поворотную раму 6 и пневмоцилиндр 2. На поворотной раме установлены призмы 8 для базирования детали, пневмоцилиндры 2 с рычагами 10 для закрепления детали и индикаторная головка 3 на стойке 4. Рабочие поверхности призм, рычагов и захвата наплавлены латунью.

Стенд работает следующим образом. В начале цикла индикаторное устройство занимает вспомогательное положение, а поворотная рама – горизонтальное. Штоки пневмоцилиндров втянуты, а захват откинут. На призмах базируют коленчатый вал своими коренными шейками. Захват сцепляют с шатунной шейкой. Деталь закрепляют при подаче сжатого воздуха под поршни пневмоцилиндров 7. На фланец коленчатого вала устанавливают маховик и закрепляют его болтами с гайками. Захват препятствует вращению сборочной единицы при затяжке гаек. Затем раму с помощью пневмоцилиндра 2 поворачивают на 90 ^о в вертикальное положение, а индикаторное приспособление – в основное, при котором щуп индикаторной головки касается торцовой поверхности маховика. Усилия пневмоцилиндров 7 подобраны таким образом, что они не препятствуют вращению маховика от руки. Маховик вращают в сторону, обратную вращению гаек, при касании между собой торца первой коренной шейки и опорной поверхности призмы и измеряют биение торца маховика с помощью индикаторной головки, шатунная шейка при этом освобождается от захвата. Далее индикаторное устройство переводят во вспомогательное положение. На маховик устанавливают ведомый диск сцепления и с помощью центрирующей оправки его ориентируют относительно оси коленчатого вала. Устанавливают остальные части сцепления, а кожух сцепления крепят болтами к маховику. Поворотную раму переводят в горизонтальное положение, освобождают рычаги 10 и снимают собранную сборочную единицу.

Примеры оборудования для узловой сборки других изделий следующие. На стенде ОР-14235 с пневмоприводом собирают масляные насосы производительностью 5–6 ч^–1. Устройство ОПР-3848 служит для сборки масляных фильтров. Стенд ОР-13796 служит для сборки головок цилиндров ЯМЗ-338НБ и ЯМЗ-240Б. На стенде 70-7826-1502 собирают автомобильных компрессоров, а на стенде 1ПСБ4-121 – сцепления двигателей ЗМЗ-53.

Стенд универсальный ОПР-989 служит для сборки двигателей, стенд ОР-13664 – ведущих мостов с рессорами, стенд ОПР-689 – передних и задних мостов автомобилей.

Шиномонтажное оборудование. Значительные усилия, требуемые для сборки и разборки автомобильных шин, необходимость исключить повреждения бортов и герметизирующего слоя резины бескамерных шин не позволяют производить эти операции вручную.

Шиномонтажные станки производят компании «Сивик» и «Сорокин» (Россия), «Hunter» (США), «Giuliano» (Италия), «M&B» (Италия), «Bright» (Китай), «Hofmann» (Германия).

Станки для демонтажа и монтажа шин легковых автомобилей состоят из корпуса, вращающегося рабочего стола и демонтажных приспособлений – поворотной колонны с винтом и монтажной головкой (нажимными роликами). Монтажная головка выставляется относительно обода колеса по высоте и по горизонтали. Внутри корпуса устанавливается электродвигатель, который через червячный редуктор приводит во вращение рабочий стол. Обод колеса закрепляют на рабочем столе с помощью кулачков, приводимых пневмоцилиндром. В пространство между бортом шины и ободом вводят рычаг. При вращении рабочего стола с шиной борт ее выводится выше кромки обода. Управление стендом, как правило, педальное. Схема и общий вид станка для демонтажа и монтажа шин легковых автомобилей представлена на рисунке 2.95.

Для шин грузовых автомобилей применяют станки с гидравлическими устройствами одновременного отжатия борта шины по всей окружности (рис. 2.96). Колесо с шиной, из камеры которой выпущен воздух, устанавливают на станке в вертикальном положении, центрируют с помощью гидравлического подъемника, и закрепляют пневматическим четырехкулачковым патроном. После удаления замочного кольца бортовые кольца отжимают гидравлическим приводом. После снятия колец шину прижимают к лапам съемника, которые вклиниваются между бортом шины и ободом колеса, отжимают борт от обода колеса и сдвигают шину с обода. Станком управляют с помощью мобильного выносного пульта.

Балансировочное оборудование служит для уравновешивания валов, дисков, колес автомобилей, карданных передач, двигателей и др. На оборудовании выполняют статическую и динамическую балансировку.

Устройства для статической балансировки деталей на роликах и горизонтальных призмах приведены на рисунке 2.97. Деталь 1 устанавливают без зазора на оправку 2, а образовавшуюся сборочную единицу – на ролики (рис. 2.97 а) или призмы (рис. 2.97 б). Неуравновешенная деталь провернется под действием веса вокруг своей оси, причем ее «тяжелая» часть окажется внизу. Балансировка на призмах дает более точные результаты, однако в этом случае требуется, чтобы их рабочие поверхности располагались горизонтально.

Направление и значение дисбаланса на каждом конце вала определяют на балансировочных станках (БМ-4У, КИ-4274, МС9715 МС9716 МС9733М и др). Динамически балансируют сборочные единицы (коленчатые валы с маховиками, карданные валы и др.), вращающиеся при работе агрегата в двух и более опорах.

Принцип действия станка для динамической балансировки (рис. 2.98) заключается в следующем. Изделие устанавливают на упругие опоры (люльки) 1 и приводят во вращение от электродвигателя 6 с частотой вращения 720–1100 мин^–1. Для повышения точности балансировки частоту вращения изделия принимают несколько большей резонансной частоты вращения шпинделя станка. Под действием центробежных сил инерции от неуравновешенных масс опоры будут колебаться в горизонтальной плоскости. С перемещающимися опорами заодно движутся и обмотки датчиков перемещений 2, находящиеся в магнитном поле постоянных магнитов. В каждой обмотке наводится ЭДС, значение которой пропорционально амплитуде колебаний. Ток от датчика поступает в блок усиления 3 и в измененном виде фиксируется миллиамперметром 4, шкала которого приведена в единицах дисбаланса (г´см). В момент наибольшего смещения люльки от исходного положения (а это происходит тогда, когда направление дисбаланса совпадает с горизонтальной плоскостью) напряжение поступает на безынерционную лампу 5 стробоскопа, которая освещает небольшую площадь на ободе вращающегося лимба 7 с угловыми делениями (от 0 до 360 ^о) и числами. Рабочий зрительно воспринимает лимб остановленным и вычитывает значение угла поворота детали, соответствующее максимальному смещению люльки станка. Значение и направление дисбаланса измеряют поочередно на каждом конце изделия.

После остановки станка высверливают лишний металл в каждой из плоскостей коррекции. При этом вращением изделия за маховик 8 устанавливают его в нужное угловое положение. При отключенном электродвигателе люльки запираются в неподвижном положении. Металл высверливают электрической дрелью или с помощью радиально-сверлильного станка. Значение массы удаляемого металла пропорционально показаниям миллиамперметра.

На рисунке 2.99 приведен станок мод. МС9733М для динамической балансировки двух- и трехшарнирных карданных валов. Устранение дисбаланса производится приваркой балансировочных пластин точечной сваркой непосредственно на станке с помощью встроенной сварочной машины.

Для динамической балансировки колес автомобилей применяют стенды стационарного и подкатного типов производства компаний «Сторм» (Россия), «Hunter» (США), «Sicam» (Италия), «Beissbarth» (Германия).

На стационарном стенде (рис. 2.100 а) балансируют колеса, снятые с автомобиля. Стенд состоит из одной или двух опор, на которые устанавливают балансируемое изделие, электропривода для его вращения, электронной системы измерения и индикаторного прибора.

Балансировочные стенды подкатного типа (рис. 2.100 б) не требуют снятия колес с автомобиля, однако они менее точны по сравнению со стационарными. Колесо автомобиля вывешивают на высоту, обеспечивающую свободное перемещение рычагов передней подвески при его вращении. Индуктивный датчик, установленный на массивном основании, с помощью регулирующей штанги устанавливают около наружного края нижнего рычага подвески. Привод с электродвигателем и фрикционным диском разгоняет это колесо до частоты, соответствующей скорости автомобиля 60–80 км/ч, затем привод отводят. Плавающая опора вала при неуравновешенности колеса начинает колебаться. Максимальное смещение оси вращающегося колеса (соответствующее значению дисбаланса) наблюдается в момент, когда его неуравновешенная масса проходит нижнюю точку траектории. Пьезоэлектрические датчики измеряют перемещение оси колеса и определяют указанный момент времени. Преобразованные электрические сигналы поступают в аналоговый или цифровой преобразователь. Индикаторный прибор показывает значения масс корректирующих балансировочных грузиков и углов их положения в двух плоскостях (с внешней и внутренней сторон колеса). Колеса уравновешивают путем установки на них дополнительных (балансировочных) масс для создания инерционных сил, равных по величине и противоположных по направлению силам, вызванным дисбалансом.

Уравновешивание двигателей в сборе. Перспективно уравновешивание V-образного двигателя в сборе путем снятия металла с маховика (задняя балансировочная плоскость) и со шкива коленчатого вала (передняя балансировочная плоскость). Балансировку ведут на обкаточном стенде, укомплектованном балансировочным прибором, с принудительным вращением коленчатого вала от приводного электродвигателя при вывернутых свечах зажигания.

Минский завод МЗОР выпускает приборы ПСБ-2 (табл. 2.25) для определения направления и величины дисбаланса на обкаточных стендах. С помощью прибора производят измерения в одной из плоскостей коррекции.

Таблица 2.25

Технические характеристики прибора ПСБ-2