Изготовление осей и пальцев по чертежу: пальцы гидроцилиндров, экскаваторов, оси с термообработкой

Ось, палец и вал — в чём разница

Вал вращается сам и передаёт крутящий момент: на нём сидят шестерни, шкивы, полумуфты. Его считают на кручение, а мерят биением. Как его делают — в статье технологический процесс изготовления вала.

Ось момент не передаёт. Она либо неподвижна, а деталь вращается на ней (ось ролика, ось блока, ось катка), либо вращается вместе с деталью, но не нагружена крутящим моментом. Считают её на изгиб.

Палец — короткая ось, соединяющая две проушины: шарнир. Палец гидроцилиндра, палец стрелы, палец рессоры, поршневой палец, палец крейцкопфа. Работает на срез и смятие, часто с ударом и с плохой смазкой — отсюда требование к твёрдости поверхности.

Что делаем: виды осей и пальцев

Единичный палец под встающую технику и серию под сборочное производство делаем одинаково — разница только в цене за штуку и в оснастке.

Пальцы гидроцилиндров

Самая частая позиция. Палец соединяет проушину гидроцилиндра с кронштейном рамы и воспринимает всё усилие цилиндра на срез. Изнашивается быстрее, чем сам цилиндр, потому что работает в грязи, с качательным движением на малый угол и с масляным голоданием в верхней точке.

• Посадка в проушину — скользящая, H8/f8 или H9/f9. Зазор 0,05–0,15 мм в зависимости от диаметра: меньше — закусит от перекоса, больше — начнёт стучать и разбивать проушину.
• Твёрдость поверхности 45–52 HRC. Сопрягаемая втулка мягче — изнашиваться должна дешёвая втулка, а не палец и не проушина.
• Смазка — центральный канал с поперечными выходами на кольцевую канавку, маслёнка М6×1 или М10×1 в торце.
• Фиксация — стопорная пластина на болтах через лыску, поперечный шплинт, кольцевая канавка под стопорное кольцо или бурт с одной стороны.

Пальцы и оси экскаваторов и спецтехники

Пальцы стрелы, рукояти, ковша, оси челюстей грейферов, оси балансиров, пальцы отвала. Работают под ударом, в абразиве, с большими удельными давлениями и без нормальной смазки. Требования отличаются от общего машиностроения:

• Сталь 40Х, 40ХН, 40ХН2МА с улучшением, поверхность — ТВЧ 50–55 HRC на глубину 3–5 мм. Сердцевина 30–35 HRC, чтобы палец гнулся, а не колол.
• Цементация 20Х, 18ХГТ, 12ХН3А на 1,0–1,5 мм с закалкой до 58–62 HRC — там, где важна максимальная износостойкость поверхности.
• Наплавка твёрдым сплавом по рабочей зоне — для осей, которые ходят в абразиве.
• Смазочная система — сквозной или глухой канал, кольцевые и продольные канавки, чтобы солидол доходил до всей длины втулки.

Делаем и по чертежу, и по образцу — привозят разбитый палец, снимаем размеры, замеряем твёрдость, подбираем сталь и режим. Термообработка — на собственном участке, см. термообработка металла.

Материалы и термообработка

Твёрдость подтверждаем замером на каждой партии. По требованию делаем контрольный образец-свидетель и протокол.

Посадки, допуски и шероховатость

Точные диаметры выводим шлифовкой в центрах, см. шлифовка металла. Отклонение от круглости на ответственных пальцах держим в пределах 0,01 мм, торцы и фаски — по чертежу, острые кромки притупляем всегда: заусенец на входной фаске задирает втулку при монтаже.

Смазочные каналы, стопорение, крепление

• Осевой канал Ø4–8 мм по всей длине или на часть длины, с поперечными выходами Ø3–5 мм в кольцевую канавку.
• Кольцевые и винтовые канавки по рабочей поверхности — распределяют смазку по длине втулки.
• Маслёнка прессовая под резьбу М6×1, М8×1, М10×1, прямая или угловая, с торца или сбоку.
• Лыска под стопорную пластину, паз под сухарь, отверстие под шплинт или болт.
• Бурт или фланец с одной стороны, резьбовой конец под гайку с прорезью.
• Канавка под стопорное кольцо по ГОСТ 13942/13943.

Резьбовые концы и нестандартные резьбы на осях делаем в любом профиле — подробнее в статье нестандартный крепёж по чертежу.

Технология изготовления

• Точение — на токарных центрах с ЧПУ HAAS ST-10 и DMG CTX 310, длинные оси — в центрах с люнетом.
• Фрезерные операции — лыски, пазы, поперечные отверстия на HAAS VM3.
• Глубокие смазочные каналы — сверление длинными свёрлами с выводом стружки, с двух сторон при большой длине.
• Термообработка — на своём участке, с контролем твёрдости и глубины слоя.
• Шлифовка после ТО — обязательно: закалка ведёт деталь, номинал выводится только шлифовкой.
• Контроль — микрометр, нутромер, твердомер, при необходимости замер биения в центрах.

Восстановление изношенных пальцев и проушин

Часто дешевле не менять узел, а вернуть ему заводские зазоры. Варианты:

1. Новый палец номинального размера — если проушина и втулки целы.
2. Наплавка и шлифовка пальца до номинала — когда палец дорогой, крупный или нестандартной формы.
3. Расточка проушины + втулка + палец под неё — основной способ при разбитой проушине. Втулка бронзовая или стальная закалённая, см. изготовление и ремонт втулок.
4. Ремонтный размер — палец увеличенного диаметра под расточенную проушину, без втулки, когда позволяет толщина стенки.
5. Заварка и переточка проушины — при большом износе и вырывах металла.

Похожие работы по валам — ремонт и восстановление валов: наплавка шеек, посадочных мест и резьбы.

Что нужно для заказа

• Чертёж или эскиз с диаметрами, длинами, положением отверстий и канавок.
• Образец — если чертежа нет. Даже изношенный палец годится: номинал восстановим по неизношенным участкам и по отверстию в проушине.
• Материал и твёрдость или условия работы — подберём сами.
• Ответная деталь — втулка или размер отверстия проушины, чтобы выдержать зазор.
• Количество — от 1 штуки.

Сроки и стоимость

Цены ориентировочные для стали 45 и 40Х без покрытия, окончательная — по чертежу. Нержавейка и цементуемые стали — по расчёту. Отвечаем в течение двух часов. Производство — Москва, Казань, Набережные Челны, отправка по России.

Вопросы и ответы