This is default featured slide 1 title
This is default featured slide 2 title
This is default featured slide 3 title
This is default featured slide 4 title
This is default featured slide 5 title
 

Mechanizmy zwrotnicze

Zwracanie obu kół kierowanych odbywa się jednocześnie dzięki ich sprzężeniu elementami mechanizmu zwrotniczego. Jednak kąt, o który zwracane jest każde z tych kół, musi być in-nY> gdyż koła te znajdują się w różnej odległości od środka obrotu samochodu (rys. 3.67a). Tylko różne kąty zwrócenia kół mogą zapewnić im toczenie się bez poślizgu bocznego. Pożądany sposób zwracania kół kierowanych zapewnia trape­zowy mechanizm zwrotniczy (rys. 3.67b). W takim mechanizmie, przy ustawieniu kół w kierunku jazdy na wprost, drążek (lub drążki) poprzeczny oraz dźwignie zwrotnic tworzą trapez równoramienny. Przez odpowiednie dobranie długości boków trapezu można uzyskać pożądane tory jazdy obydwu kół. W samochodach z niezależnym zawieszeniem kół dobór parametrów geometrycznych mechanizmu zwrotniczego jest trudniejszy niż w przypadku sztywnej osi przedniej; przy uginaniu się bowiem zawieszenia zmienia się odległość między końcami dźwigni zwrotnic oraz zmieniają się położenia końców tych dźwigni w kierunku pionowym. Aby pogodzić poprawność działania mechanizmu zwrotniczego z pracą zawieszenia kół kierowanych, trzeba zastosować dzielone drążki kierownicze. Przykłady trapezowych mechanizmów zwrotniczych stosowanych w samochodach z niezależnym zawieszeniem przedstawia rys. 3.68. Drążki kierownicze wykonuje się zazwyczaj z prętów lub rur o nagwintowanych końcach, na których mocuje się końcówki drążków. W końcówkach drążków kierowniczych są osadzone przeguby „kuliste, umożliwiające przestrzenne, wzajemne ruchy między poszczególnymi elementami mechanizmu zwrotniczego. Typowa końcówka drążka (rys. 3.69) składa się z obudowy 4, w której segmenty gniazda kulistego 2 obejmują sworzeń kulisty 1, osadzony nieruchomo w części współpracującej z drążkiem (np. w dźwigni zwrotnicy). Sprężyna 3 służy do kasowania luzu. Gniazdo kuliste jest napełnione smarem stałym.

Metody kucia matrycowego

Przy kuciu w matrycach małych serii lub też cięższych przedmiotów nadawany jest początkowo materiałowi kształt wstępny przez kucie swo­bodne, a następnie w jednowykrojowej matrycy nadaje się odkuwce kształt ostateczny. Metoda ta jest bardzo pracochłonna i przy jej stosowa­niu zużywa się duże ilości materiału; ma ona jednak tę zaletę, że matryce są stosunkowo proste i tanie.Przy produkcji wielkoseryjnej i masowej stosuje się w szerokim zakresie inną metodę — kucie wielowykrojowe w jednej matrycy. Materiałem wyj­ściowym przy kuciu jest odcinek walcowanego metalu, który przez stop­niowe odkształcanie go w wykrojach przygotowawczych oraz w wykrojach matrycowych (wstępnym i wykańczającym) przybiera ostateczny kształt odkuwki matrycowej.Dla przykładu na rys. 77 przedstawiono kucie dźwigni w matrycy wie­lowykrojowe j. W takich matrycach wykrój wykańczający, w którym po­wstają największe siły przy kształtowaniu materiału, umieszczany jest w środkowej części matrycy, aby zmniejszyć zużycie prowadnic, powsta­jące wskutek mimośrodowych uderzeń.Metoda ta ma szereg wad. Matryce wielowykrojowe wymagają ciężkich i sztywnych młotów odpowiadających pracy w wykroju wykańczającym, gdy tymczasem odkształcenie materiału odpowiadające innym wykrojom można by wykonać pod lżejszymi młotami. Zużycie prowadnic bijaka oraz innych części młota jest znaczne wskutek tego, że matryce mają duże wymiary i przeważnie uderzają mimośrodowo. Wykonanie matryc wielo-wykrojowych jest trudne i kosztowne.Pomimo wymienionych wad metoda kucia w matrycach wielowykrojowych jest uznana przy produkcji wielkoseryjnej i masowej za najbardziej racjonalną ze względu na dużą wydajność oraz wysoką jakość i niski koszt odkuwek.Często stosowane jest kucie matrycowe w zespołach maszyn kuźniczych. W tym przypadku matryce z poszczególnymi pojedynczymi wykrojami ustawiane są w oddzielnych maszynach kuźniczych. Zespół może składać się z pieca i kilku maszyn, np. młota do kucia swobodnego lub kuźniarki,dwu młotów matrycowych, prasy kolanowej do kalibrowania i prasy do okrawania. Metodę tę stosujemy: a) jeżeli konieczna liczba wykrojów nie może pomieścić się w jednej matrycy, b) przy wielkoseryjnej lub masowej produkcji odkuwek, jeżeli zastosowanie tej metody zapewnia właściwe wy­korzystanie i obciążenie maszyn.Rozpatrując zasadnicze metody kucia w matrycach należy wyróżnić jeszcze jedną, stosowaną przy produkcji wielkoseryjnej i masowej — ku­cie matrycowe wielokrotne. Metoda ta polega na wykonywaniu w jednym wykroju matrycy kilku małych odkuwek łącznie i następnym rozdzielaniu ich przez obcięcie rąbka lub przecięcie.Na rys. 78 pokazano przykład wielokrotnej odkuwki użebrowanej pokry­wy stopy korbowodu, której odkucie wraz z trzonem jest niemożliwe.Biorąc za podstawę rodzaj użytej maszyny kuźniczej możemy wyodręb­nić następujące zasadnicze sposoby kucia matrycowego:1)kucie matrycowe pod młotem,2)kucie matrycowe pod prasą,3)kucie matrycowe na kuźniarce.Poza tymi trzema sposobami w przemyśle silnikowym stosowane są dwa dalsze sposoby kucia:4) kucie na spęczarce elektrycznej,5) walcowanie na walcarkach kuźniczych, które również można zaliczyćdo kucia matrycowego.Omówimy pokrótce wymienione sposoby, przy czym na wstępie należy zaznaczyć, że w większości kuźni matrycowych, wytwarzających częścisilnikowe, przeważają dotychczas różnego rodzajumłoty, które stopniowo wy­pierane są przez prasy, kuź­niarki (poziome maszyny kuźnicze), częściowo przez walcarki kuźnicze.1. Kucie matryco­we pod młotem. Obec­nie stosowane są młoty me­chaniczne (deskowe i paso­we) oraz parowo-powietrzne (spadowe i przeciwbieżne).Młoty mechaniczne, najczęś­ciej deskowe, są rozpowszechnio­ne nawet w krajach bardzo uprzemysłowionych w kuźniach o produkcji mało- i śred-nioseryjnej. Młoty deskowe bowiem mają wiele zalet w porównaniu z młotami paro-wo-powietrznymi, zwłaszcza przy wyrobie małych i średnich odkuwek- Odznaczają się prostą budową, łatwym montażem (zbędne jest źródło pary i powietrza sprężo­nego), łatwiejszą obsługą, mniejszą liczbą postojów spowodowanych naprawianiem oraz niewrażliwością na niecentryczne uderzenia. Jak we wszystkich młotach spa­dowych energia uderzenia młota mechanicznego zależy od ciężaru jego części spada­jących. Do wad tych młotów należy zaliczyć: małą trwałość deski, brak możliwości regulacji sił uderzeń podczas ruchu, ograniczony ciężar bijaka (maksimum do 3000 kG, przy dwóch parach rolek do 5000 kG).Zalety i wady młotów pasowych są takie same; ciężar bijaka waha się od 100 do 15 000 kG.Przy produkcji wielkoseryjnej i masowej najczęściej stosowane są młoty parowo-powietrzne dwustronnego działania, które są pełnowartościowymi, uniwersalnymi maszynami znacznie wydajniejszymi niż młoty mecha­niczne.Rozwój przemysłu motoryzacyjnego wymagający dużych ilości coraz cięższych odkuwek matrycowych już na kilka lat przed ostatnią wojną i podczas wojny spowodował zwiększenie sztywności konstrukcji młotów parowo-powietrznych do matrycowania oraz zwiększenie ich mocy.względem górnej. Umieszczenie stojaków razem z poduszką na szabocie umożliwia twarde uderzenia i dokładne trafienie górnej matrycy na dolną.Młoty matrycowe parowo-powietrzne budowane są o ciężarze części spadających 500-^-25 000 kG.Młoty w nowoczesnych kuźniach matrycowych napędzane są z zasady sprężonym powietrzem, które w stosunku do pary posiada następujące zalety:4)znacznie niższy koszt użytkowania,5)możliwość natychmiastowego uruchomienia młotów,6)brak wody kondensacyjnej i usunięcie strat powstających w garn­kach kondensacyjnych,7)oszczędność na szczeliwie i materiałach izolacyjnych.Napęd młotów przy użyciu pary może być uzasadniony jedynie w tym przypadku, gdy zakład wytwarza dużą ilość pary dla swojej produkcji, a ilość pary potrzebna dla kuźni jest mała lub jeżeli może być wykorzysta­na para np. z turbin przeciwprężnych.Przed drugą wojną światową wały korbowe do pojazdów mechanicznych były najcięższymi odkuwkami wytwarzanymi masowo w matrycach. Pod­czas wojny budowa coraz większych i cięższych samolotów wywołała za­potrzebowanie na wyrób znacznie cięższych odkuwek i to przeważnie ze •stali stopowych. Pod koniec wojny budowano już młoty spadowe o ciężarze bijaka wynoszącym 20-=-25 T.Stosowanie tak ciężkich bijaków zmusza do użycia bardzo ciężkich sza-bot (400-^500 T), składających się z kilku części, oraz do budowania ogrom­nych fundamentów (1500±2000 T). Tak duże ciężary bijaków powodują znaczne wstrząsy gruntu.Wyeliminowanie działania sił na podstawę młota i usunięcie potrzeby użycia ciężkich szabot i fundamentów uzyskuje się przez stosowanie mło­tów przeciwbieżnych. W tej konstrukcji uniknięto ciężkiego szabotu przez zamocowanie dolnej matrycy w ruchomym bijaku dolnym poruszającym się równocześnie z bijakiem górnym, lecz w kierunku przeciwnym.Najbardziej rozpowszechnionym typem młotów przeciwbieżnych są młoty taśmowe (rys.- 80). W cylindrze 1 porusza się tłok zwykle odlany razem z górnym bijakiem 2. Górny bijak połączony jest z dolnym bijakiem 3 taśmami stalowymi 4, przerzuconymi przez rolki 5 w ten sposób, że uderzenia następują po przebyciu przez oba bijaki równych dróg.Młoty przeciwbieżne budowane są najczęściej o energii uderzenia 8000 ~ 40 000 kGm, co w przybliżeniu odpowiada parowo-powietrznym młotom szabotowym o ciężarze części spadających 3000^-8000 kG. Młoty te nie są tak uniwersalne, jak normalne młoty parowo-powietrzne. Stosowane są w’ nowoczesnych kuźniach jedynie do wy­konywania w matrycach jednowykrojowych pewnych rodzajów średnich i ciężkich odkuwek, jak np. wały korbowe, które obecnie są produkowane coraz częściej na pra­sach kuźniczych. Do kucia w matrycach wielowykrojowych młoty te nie nadają się, gdyż wtedy trzeba podtrzymywać odkuwany przedmiot kleszczami.Dla przykładu na rys. 81 pokazano odkuwkę korbowodu silnika samo­chodowego, wykonaną pod młotem o ciężarze części spadających 1 T z ma­teriału wyjściowego o wymiarach 0 45X245 mm na dwie sztuki. Matryca (rys. 82) ma następujące wykroje: wydłużający, podkuwający, matrycowy wstępny i matrycowy wykańczający.2. Kucie matrycowe pod prasą. Jak już wspomniano, w no­woczesnych kuźniach matrycowych zamiast młotów stosuje się coraz czę­ściej prasy kuźnicze. Przykładem może tu być kuźnia Moskiewskiej Wy­twórni Samochodów Małolitrażowych, w której wszystkie młoty matryco­we zostały zastąpione przez kuźnicze prasy mechaniczne. Rozpowszech­nienie się pras należy tłumaczyć przede wszystkim ich dużą wydajnością, dużą dokładnością wykonania odkuwek, mniejszym zużyciem materiałówwyjściowych i spokojną pracą (nie wymagają wielkich i kosztownych fun­damentów). Dużą dokładność osiąga się dzięki zastosowaniu przy kuciu pod prasą matryc z kolumienkami prowadzącymi. Takie rozwiązanie ma­trycy ma jeszcze tę zaletę, że powoduje zmniejszenie zużycia drogich materiałów używanych do wyrobu matryc; umożliwia bowiem ono zasto­sowanie oddzielnych wstawek dla każdego wykroju, dzięki czemu po zuży­ciu się jednego z wykroju wystarczy wymienić jedną wstawkę zamiast całej matrycy.Do szerokiego zakresu stosowania pras przyczyniło się również coraz większe zapotrzebowanie na odkuwki ze stali stopowych i stopów metali lekkich, które nie mają odpowiedniej plastyczności i dostatecznej zdolności do odkształceń, aby można je było odkuwać na młotach mechanicznych i parowych.Należy jednak zaznaczyć, że prasy są znacznie droższe niż młoty (bar­dziej złożony mechanizm), muszą być bowiem obsługiwane przez wysoko wykwalifikowaną obsługę oraz wymagają nagrzewania przedkuwek w at­mosferze ochronnej pieca lub kąpieli solnej albo stosowania urządzeń do usuwania zgorzeliny.Prasy do kucia matrycowego części silnikowych dzielą się na dwie zasadnicze grupy: mechaniczne i hydrauliczne. Z dużej i różnorodnej pod względem konstruk­cyjnym grupy pras mechanicznych zastosowanie w kuźnictwie matrycowym mają najczęściej prasy korbowe. Na rys. 83 przedstawiono schemat nowoczesnej kuźniczej prasy korbowej, natomiast na rys. 84 widok z tyłu na tego rodzaju prasę. W kuźniach wytwarzających masowo odkuwki dla przemysłu samochodowego i lotniczego naj-częściej stosuje się prasy o nacisku od 500 do 8000 T, przy czym orientacyjnie można przyjąć, że młot matrycowy o ciężarze części spadających 1000 kG odpowiada prasie o nacisku 1000 T.Prasy hydrauliczne do kucia matrycowego mało różnią się od pras do kucia swo­bodnego. Jedynie rozstawienie kolumn jest mniejsze i dostosowane do największych wymiarów matryc, odpowiadających naciskowi prasy. Prasy te zaliczają się do pras szybkobieżnych, jednak dokładność wykonania odkuwek jest niższa w porównaniu z innymi maszynami kuźniczymi. Prasy hydrauliczne stosuje się przy kuciu matry­cowym odkuwek ze stopów metali lekkich wymagających przy kuciu dużych na­cisków.Przykładem kucia matrycowego pod prasą może być kucie samochodo­wych wałów korbowych (rys. 85).Materiał wyjściowy o średnicy 64 mm i długości 575 mm nagrzewany jest w nagrzewarce indukcyjnej. Kucie odbywa się pod prasą o nacisku 4000 T w matrycy mającej trzy wykroje: jeden przygotowawczy gnący i dwa do matrycowania — wstępny i wykańczający. Kształt odkuwki po przejściu przez poszczególne wykroje pokazano na rys. 86. Spęczanie koł­nierza do osadzenia koła zamachowego wykonuje się przy tym samym na­grzaniu na kuźniarce.Na rys. 87a przedstawiono matryce do kucia pod prasą omawianego wału korbowego. Poszczególne wykroje są rozmieszczone w sposób nastę­pujący: gnący we wstawkach 1 i 2, a matrycowe wstępny i wykańczający we wstawkach 3 i 4 oraz 5 i 6. Zastosowana prasa zaopatrzona jest w me­chanizm wyrzutnikowy, który obsługuje tylko wykroje wstępny i wykań­czający. W dolnej części matrycy mechanizm ten składa się z dźwigni 7, poprzecznie 8, wypychaczy 9 i trzpieni wypychaczy 10. Każdy wykrój do matrycowania zaopatrzony jest w dwa trzpienie wypychaczy, rozmieszczo­ne pomiędzy ramionami skrajnymi czopów korbowodowych i oddziału­jące na rąbek.Górna część mechanizmu wyrzutnikowego umieszczona jest w górnej części matrycy i składa się z czopa 11 z wytoczeniem na sprężynę śrubo­wą 12, wypychaczy 23 i dwóch trzpieni wypychaczy 14, rozmieszczonych po jednym w każdym wykroju do matrycowania.Na rys. 875 przedstawiono wkładki z wykrojem przygotowawczym gną­cym, a na rys. 87c — wkładki z wykrojem wykańczającym do matryco­wania.Specjalną odmianą kucia matrycowego na prasach kuźniczych jest wy­ciskanie. W procesie tym metal znajdujący się w zamkniętej matrycy jest wyciskany pod działaniem stempla przez otwór w dnie.Wyciskanie, przy którym kierunek płynięcia metalu jest zgodny z kie­runkiem działania siły nacisku, nosi nazwę współbieżnego, natomiast wy­ciskanie, przy którym metal płynie do góry pod naciskiem stempla przez szczelinę pomiędzy matrycą a stemplem, nazywamy przeciwbieżnym.Typowym elementem wykonywanym metodą współbieżnego wyciskania jest zawór. Szczególnie korzystne jest stosowanie tej metody w przypadku,kiedy trzonek zaworu jest stosunkowo cienki, a grzybek duży, gdyż spę-czanie na kuźniarce jest wtedy utrudnione.Na rys. 88 przedstawiono gotową odkuwkę zaworu silnika samochodo­wego otrzymaną według tej metody. Kucie zaworu odbywa się na prasie o nacisku 800 T w dwóch operacjach, przy czym tylko pierwsza operacjapolega na wyciskaniu (rys, 89a), gdyż dru­ga stanowi zwykłe spęczanie (rys. 895). Wymiary materiału wyjściowego wynoszą 0 50X60 mm. Budowę zastosowanej ma­trycy pokazano na rys. 90.3. Kucie matrycowe na kuźniarkach. Przy produkcji wielkoseryjnej i masowej zamiast swobodnego kucia na młotach stosuje się coraz częściej kucie na bardziej wydajnych szybkobieżnych kuźniar­kach, które stosowano początkowo do produkcji śrub z łbami. Następnie zostały one zastosowane przy wytwarzaniu wielu innych odkuwek międzyinnymi również silnikowych (zawory, koła zębate, spęczenie kołnierzy na wale korbowym), których kucie polega głównie na spęczaniu, wytłaczaniu, kształtowaniu w wykrojach i przebijaniu.Sposób pracy kuźniarki wyjaśniono na rys. 91. Część / matrycy jest nieruchomo osadzo­na w korpusie kuźniarki, część 2 w rucho­wym bocznym suporcie, umożliwiającym za­mykanie i otwieranie matrycy. Stemple 3 są zamocowane w ruchomym suwaku 4. Ma­teriał odkuwany, najczęściej w kształcie prę­ta 5, jest chwytany w pobliżu końca przez szczęki uchwytu, po czym suwak naciska na pręt wzdłuż osi, powodując spęczanie mate­riału i jego kształtowanie w matrycy. Jeżeli odkucie przedmiotu wymaga kilku operacji, pręt jest przesuwany ręcznie do następnego wgłębienia w uchwycie i ponownie zgniecio­ny w matrycy. W przypadku przedstawionym na rys. 91, kształtowanie pręta 5 odbywa się w czterech wykrojach, zatem do wykonania odkuwki potrzeba czterech roboczych skoków maszyny. Czasem zachodzi potrzeba powtór­nego zgniatania w tym samym wykroju.Odcinanie gotowej odkuwki z pręta od­bywa się w kuźniarce jako ostatnia ope­racja.Kuźniarka, której schemat pokazano na rys. 92, jest maszyną o układzie korbowym i dwóch suwakach: głównym, służącym do zamocowania stempli, i bocznym — do zamy­kania i otwierania dwudzielnej matrycy za łomocą krzywek zamocowanych na głównym wale maszyny oraz układu dźwignio­wego. Kuźniarkę przedstawiono na rys. 93.Zaletą kucia na kuźniarkach jest przede wszystkim duża dokładność wyrobu przy wielkiej wydajności wynoszącej do 600, a nawet 800 odkuwek na godzinę. Ponadto przez zastosowanie matrycy dzielonej w kierunku uderzenia możliwe jest: a) matry­cowanie odkuwek z występami lub kołnierzami, których wykonanie w matrycach z płaszczyzną podziału prostopadłą do kierunku uderzenia jest niemożliwe, b) znaczne zaoszczędzenie materiału przez uniknięcie pochyleń ścianek matrycy, koniecznych przy kuciu na młotach i prasach (rys. 94).Wielkość kuźniarki określa się przez podanie największej średnicy przekuwanego pręta lub największego nacisku wywieranego przez suwak. Najbardziej rozpowszech­nione są kuźniarki o wielkościach od 2′ do Przykładem zastosowania kuźniarki do wytwarzania części silnikowych może być kucie zaworu lotniczego wewnątrz próżnego, przedstawione narys. 95. Materiałem wyjściowym jest pręt (rys. 95a) z którego otrzymuje się po matrycowaniu w kuźniarce kolejnymi stemplami 1, 2, 3 i 4 (rys. 95b) odkuwkę przedstawioną na rys. 95c. Odkuwka ta po obtoczeniu z ze­wnątrz i wewnątrz zostaje pod mło­tem przekuta, tak że wydrążenie we­wnątrz trzonka zaworu zanika jak to _ przedstawiono na rys. 95d. Z kolei w trzonku wiercony jest otwór (rys. 95e), który przy końcu trzonka zosta­je następnie skasowany przez prze­kucie pod młotem i ponownie na­wiercony na mniejszą średnicę (rys. 95f).Innym przykładem zastosowania kuźniarki może być kucie tulei, z której wytaczany jest później cylin­der silnika. Materiałem wyjściowym jest pręt. Poszczególne etapy kucia pokazano na rys. 96.Kuźniarka może być również stosowana do wytwarzania przedkuwek. Przykładem tego rodzaju operacji wykonywanej na kuźniarce jest spę-czanie za pomocą matrycy suwakowej materiału wyjściowego na wałek rozrządu w miejscach, w których mają być ukształtowane krzywki (garby) i czopy łożyskowe. Na rys. 97 przedstawiono schemat takiej operacji jedno­czesnego spęczania pręta w trzech miejscach.4. Kucie na spęczarce elektrycznej. Spęczarka elektrycz­na jest urządzeniem, w którym odbywa się zarówno nagrzewanie, jak i od­kształcanie metalu.Schemat spęczarki elektrycznej przedstawiono na rys. 98a. Pręt 1, poddawany spęczaniu, zostaje zamocowany między stykami pierścieniowym 2 i czołowym 3. Do styków jest doprowadzany z transformatora 4 prąd o odpowiednim natężeniu, wskutek czego część pręta znajdująca się pomiędzy stykami nagrzewa się. Po osiągnięciu od­powiedniej temperatury następuje miejscowe spęczanie przez nacisk suwaka 5 na swobodny koniec pręta (rys. 98b).a)Tego rodzaju spęczarki znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle mo­toryzacyjnym. Typowym przykładem odkuwek wykonywanych według tego sposobu mogą być zawory. Materiałem wyjściowym do wykonywania zaworów jest pręt ciągniony o średnicy zbliżonej do średnicy trzonka za­woru. Jeden koniec pręta we wstępnej operacji zostaje nagrzany i spęczony na kształt gruszki, następnie ostatecznie spęczony w matrycy. W tym przy­padku do obróbki pozostaje jedynie szlifowanie trzonka, wyrównanie czoła talerzyka i szlifowanie przylgni zaworu.5. Walcowanie na walcarkach kuźniczych. Walcarki kuźnicze stosowane są szeroko w nowoczesnych kuźniach zamiast lekkich młotów do wstępnego kucia. Stosowanie walcarek kuźniczych do produk­cji wielkoseryjnej i masowej, szczególnie w przemyśle samochodowo-ciągnikowym, zwiększyło się znacznie po wprowadzeniu do matrycowania pras mechanicznych zamiast młotów. Kucie w matrycach pod prasą wy­maga przedkuwek przygotowanych w ten sposób, aby je można było odkuć w prasie w jednej matrycy przy tym samym nagrzaniu. Taką wstępną obróbkę, polegającą głównie na częściowym wydłużeniu, można najlepiej wykonać za pomocą specjalnych walcarek kuźniczych.Zasada działania takich walcarek jest podobna do działania zwyczajnych walcarek wyposażonych w walce bruzdowe. Różnica polega na tym, że w zwyczajnej walcarce walce całym obwodem równomiernie zgniatają metal podczas pełnego obrotu, a walce kuźnicze pracują tylko na pewnej części obwodu i na pozostałej części tworzy siępomiędzy nimi luka. Na rys. 99 pokazano schemat obrazujący działanie walcarki kuźniczej na przykładzie tzw. „iglicowania”, tj. nadawania prętom na pewnej długości zbieżności stożkowej. Walcarka wyposażona jest w dwa walce 1 i 2, na których po­wierzchni zamocowane są matryce 3 i 4 z wgłębienia­mi tworzącymi wykrój w kształcie koła, przy czym średnica tego wykroju ma­leje od wielkości równej największej średnicy stoż­ka do wielkości równej najmniejszej średnicy stoż­ka. Długość wykroju jest równa długości wykonywa­nego stożka. Walce mają stały kierunek obrotu za­znaczony na rysunku strzał­kami. Przy położeniu wal­ców pokazanym na rys. 99a walcownik wkłada w wol­ną przestrzeń pomiędzy walcami pręt i opiera jego koniec o zderzak 5. Pracu­jąca część walców zgniata­jąc pręt na stożek wypy­cha go jednocześnie w stro­nę walcownika (rys. 99b).Matryce walcarek kuź­niczych mają zazwyczaj kilka wykrojów leżących obok siebie. Na rys. 100 przedstawiono nowoczesną walcarkę kuźniczą wyposa­żoną w matryce wielowy­krojowe.Walcarki kuźnicze odznaczają się dużą wy­dajnością (8±10-krotnie większą niż młoty) i u-możliwiają zwiększenie przepustowości przy wykonywaniu przedku-wek, tj. najbardziej pracochłonnej operacji kucia. Walcarki kuźni­cze nadają się specjal­nie do wytwarzania przedmiotów o wydłu­żonych równoległych kształtach lub lekko zbieżnych, takich jak: długie śruby, osie, kor-bowody, dźwignie itp. Na walcach kuźniczych wykonuje się również przedkuwki wałków rozrządu.Na rys. 101 przedstawiono inną metodą wykonywania przedkuwek kor-bowodowych na walcarce o skośnych walcach, obracających się w jednym kierunku. Na walcach 1 i 2 nacięte są według linii śrubowej odpowiednie bruzdy, które kształtują pręt 3, wprowadzony między walce i prowadnice 4 i 5. Na skutek tarcia między skośnie ustawionymi walcami pręt wiruje i jednocześnie otrzymuje ruch wzdłuż prowadnic. Z pręta otrzymuje się kilka połączonych odkuwek, które następnie są odcinane.Za granicą, między innymi w nowoczesnej kuźni Moskiewskiej Wytwórni Małolitrażowych Samochodów stosują również inny sposób wykonywa­nia odkuwek wstępnych korbowodów, a mianowi­cie na maszynach zwa­nych walcarkami kopiują­cymi. Schemat takiej wal­carki pokazano na rys. 102. W tym przypadku stosowane są trzy walce 1 w kształcie ściętych stożków obracających się w jednym kierunku i do­ciskanych za pomocą tło­ków hydraulicznych do obrabianego pręta 2. Sa­moczynna regulacja doci­sku walców odbywa się za pomocą krzywki sterują­cej 3, po której przesuwa się palec dotykowy przy osiowym ruchu pręta, uzy­skiwanym również za po­mocą tłoka hydraulicz­nego.Czas wykonania odkuw-ki wstępnej korbowodu, przedstawionej na rys. 103a przy użyciu walcarki kopiującej wynosi około 4 sekund, przy czym do­kładność wykonania pro­filu waha się w granicach 0,4-^-0,6 mm. Przy wyko­nywaniu odkuwek według tego sposobu powstają bardzo małe odpady narąbek i wskutek tego zużycie materiału jest małe. Walcarki tego typu mogą być stosowane do produkcji nawet małoseryjnej, ponieważ przesta­wienie ich na inny profil wymaga jedynie zmiany krzywki sterującej co trwa zaledwie kilka minut, gdyż walce robocze nadają się do walcowania elementów o dowolnych kształtach. W celu uzupełnienia wiadomości o nowoczesnych sposobach wykony­wania odkuwek, których największą ilość zużywa przemysł motoryzacyjny, warto jeszcze wspomnieć o obróbce kół zębatych przez walcowanie na go­rąco. Metoda ta zapewnia prawidłowy zarys zęba bez dodatkowej obróbki skrawaniem (w celu uzyskania dokładnego zarysu zębów konieczne jest jeszcze szlifowanie). Walcować można przy pomocy dwóch zębatek, które w przypadku wykonywania zębów ewolwentowych mają zarys prostolinio­wy i wykonują ruch posuwisto-zwrotny (rys. 104a), lub też dwóch kół kształtujących (rys. 104b). Koła te mogą się przesuwać ku środkowi koławalcowanego. Zęby otrzymuje się w wyniku stopniowego dociskania obu kół kształtujących, wykonujących jednocześnie ruch obrotowy.Na rys. 105 przedstawiono schemat radzieckiej walcarki do kół zębatych. Walco­wane koło zębate 1 jest zamocowane na wrzecionie. Koła kształtujące 2 są osadzone na osiach ułożyskowanych w oprawkach widełkowych, zamocowanych do drągów tłoków hydraulicznych, znajdujących się po obu stronach wrzeciona z kołem walco­wanym. Koła kształtujące napędzane są od wrzeciona kołem zębatym 1, które znaj­duje się w polu elektromagnetycznym induktorów 3 nagrzewarki elektrycznej zasi­lanej od transformatora 4. Cylindry hydrauliczne 5 zasilane są od pompy przezprzewody 6. Sterowanie walcarką odbywa się za pomocą kontaktów zmontowanychna tablicy 7.Przebieg wykonania kół zębatych jest następujący:8)matrycowanie półfabrykatu,9)wstępna obróbka cieplna,10)toczenie krążka łącznie z wykonaniem otworu na gotowo,11)walcowanie zębów na opisanej obrabiarce przy indukcyjnym nagrzewaniu,12)ulepszanie cieplne,13)szlifowanie zębów.Metoda walcowania kół jest stosowana w produkcji masowej. Zaletą kół zębatych wykonanych według tej metody jest duża wytrzymałość, gdyż włókna nie są poprzecinane, jak to ma miejsce przy obróbce skrawaniem z półfabrykatów kutych. Wydajność maszyn do walcowania kół zębatych może być do 100 razy większa niż maszyn skrawających.6. Kalibrowanie odkuwek. Przemysł samochodowy i lotniczy stawia kuźniom wysokie wymagania co do dokładności wykonania odku­wek w zakresie wymiarów i kształtu oraz gładkości powierzchni. W tym celu niektóre odkuwki, jak np. korbowody i wały korbowe, podlegają kali­browaniu (dokuwaniu), tj. dodatkowej operacji kucia w matrycach o więk­szej dokładności niektórych lub wszystkich płaszczyzn przedmiotu. Kali­browanie pozwala na całkowite lub częściowe wyeliminowanie dalszej obróbki mechanicznej odkuwek. Z tego powodu nowoczesny przemysł sil­nikowy, a zwłaszcza samochodowy, stosuje w szerokim zakresie kalibro­wanie odkuwek. Nie dotyczy to większości elementów silników lotniczych, które po odkuciu poddaje się obróbce mechanicznej w celu uzyskania jak najmniejszego ciężaru oraz uniknięcia wad powstających na powierzch­niach elementów po odkuciu.Kalibrowanie przeprowadza się najczęściej na prasach kolanowych na zimno, rzadziej — na gorąco w temperaturze do 600±700o C, która za­pewnia dużą plastyczność materiału, a jednocześnie nie powoduje jeszcze intensywnego powstawania zgorzeliny. Przed kalibrowaniem odkuwka po­winna być dokładnie oczyszczona ze zgorzeliny.Dokładność kalibrowania zależy od kształtu odkuwki, wielkości prasy, budowy i stanu matrycy oraz różnic w grubościach i twardościach poszcze­gólnych odkuwek. Najłatwiejsze jest kalibrowanie powierzchni płaskich, których tolerancje wykonania zawarte są w granicach + 0,08 mm do ± 0,25 mm. W specjalnych przypadkach można przy kilkakrotnym kali­browaniu otrzymać tolerancję ± 0,05 mm. Przy kalibrowaniu objętościo­wym dokładność jest o 30-=-40°/o niższa.

Obróbka otworów na łożyska główne i na wal rozrządu

Obróbkę otworów na łożyska główne rozdziela się na dwa etapy:1) obróbkę wstępną przed przykręceniem do kadłuba pokryw łożyskgłównych,2) obróbkę po przykręceniu tych pokryw.Przy obróbce wstępnej otworów na łożyska, z którą łączy się często obróbkę płaszczyzny podziału łożyska, stosuje się jedną z trzech następu­jących metod: wytaczanie, frezowanie lub przeciąganie.Wytaczanie jest wprawdzie najmniej wydajne spośród trzech wymie­nionych metod, jednak ze względu na możliwość użycia obrabiarek ogól­nego przeznaczenia znajduje szerokie zastosowanie w produkcji seryjnej.W przypadku zastosowania dwustronnych wytaczarek wstępne wytaczanie otworów na łożyska główne łączy się zwykle ze wstępnym wytaczaniem otworów na wałek rozrządu. Na rys. 426 pokazano schemat takiej operacji, przy czym jednocześnie z wytaczaniem połówekotworów na łożyska główne odbywa się obróbka powierzchni czołowej tylnego łożyska głównego.Frezowanie, stosowane przez niektóre zakłady przy produkcji wielkoseryjnej, obejmuje zwykle jednoczesną obróbkę połówek otworów na łożyska główne oraz powierzchnie styku z pokrywami. Operacje takie przeprowadza się na ciężkich frezarkach wzdłuż­nych przy użyciu zespołu frezów kształtowych, przy czym częstocymi do nich powierzchniami osa­dzenia pokryw łożyskowych jest przeciąganie. Do tego celu stosuje się specjalne przeciągarki poziome. Ka­dłub ustawia się na płycie zaopatrzonej w dwa kołki ustalające i następnie dociska się bardzo silnie od góry.Przeciągacze stosowane do takiej obróbki są zwykle bardzo skompliko­wane i długie. Na rys. 427 pokazano przykład przeciągacza składającego się z ośmiu sekcji: dwóch sekcji 1 do przeciągania płaszczyzny podziału, czterech sekcji 2 do przeciągania połówki otworu oraz dwóch sekcji 3 do powtórnego przeciągania płaszczyzny podziału oraz do przeciągania pła­szczyzn bocznych zamka. Długość tego przeciągacza przekracza 3 m. Sto­sowane przy tym przeciągarki są bardzo duże i kosztowne. Z tego względu niekiedy wprowadza się wstępne frezowanie całego zarysu obrabianego, a następnie dopiero kalibruje się przeciągaczem.Dokładność szerokości i głębokości wycięcia na osadzenie pokrywy uzy­skiwana przy jednokrotnym przeciąganiu waha się w granicach 0,lf0,15 mm na całej długości kadłuba. W przypadku stosowania cienkościennych panewek łożysk głównych wymagania dotyczące wspomnianych wymiarów są zwykle wyższe (np. dopuszczalna odchyłka wymiaru szerokości wycię­cia na pokrywę wynosi 0,02f0,04 mm) i w związku z tym przed przykrę­ceniem pokrywy przeprowadza się powtórne przeciąganie tych powierz­chni.Obróbka otworów na łożyska główne po przykręceniu pokryw oraz otwo­rów na wał rozrządu polega zwykle na zgrubnym, wygładzającym, wy­kańczającym i wreszcie bardzo dokładnym wytaczaniu.Na rys. 428 pokazano schemat wytaczania otworów na łożyska główne i wał rozrządu w kadłubie sześciocylindrowego silnika. Podstawą obrób­kową przy wytaczaniu tych otworów jest dolna płaszczyzna kadłuba lub płaszczyzna podziału łożysk głównych’) (w przypadku nie pokrywania sięjej z zasadniczą płaszczyzną podziału kadłuba). Wytaczanie zgrubne i wy­gładzające w produkcji masowej często przeprowadza się na automatycz­nych liniach obróbkowych składających się z wytaczarek zespołowych.Przy wytwarzaniu silników z cienkościennymi panewkami w wielu za­kładach stosowane jest gładzenie otworów na łożyska główne, dzięki czemu uzyskuje się dokładność tych wymiarów w granicach 0,015-0,02 mm nacałej długości kadłuba. Gładzenie otworów na łożyska główne odbywa się na pionowych obrabiarkach z wydłużonymi głowicami (wspólne gładzenie dwóch lub niekiedy nawet trzech otworów). Do tej operacji kadłub usta­wia się na przedniej powierzchni czołowej tak, że oś otworów na łożyska główne przyjmuje położenie pionowe.

Głowica

Głowica cylindrów służy jako górne zamknięcie wnętrza cylindrów za pomocą śrub dwustronnych. Szczegóły budowy głowicy zależne są od rodzaju silnika, sposobu jego chłodzenia, systemu i napędu rozrządu, kształtu komór spalania i innych czynników. Głowice silników dolno-zaworowych są bardzo proste konstrukcyjnie (patrz rys. 4.2). Powszech­nie stosowane obecnie silniki górnozaworowe mają głowice bardziej skomplikowane (rys. 4.9) ze względu na umieszczenie w nich części rozrządu (rys. 4.10).Głowica rzędowego silnika chłodzonego wodą jest z reguły jedno­lita, natomiast silniki chłodzone powietrzem mają zwykle głowice dzie­lone, zamykające jeden lub dwa sąsiednie cylindry.Pokrywa głowicy zamyka od góry głowicę silnika górnozaworowego. Pokrywy wykonywane są z reguły z blachy stalowej.Śruby mocujące głowicę rozmieszczone są tak, aby zapewniały rów­nomierny rozkład nacisków w miejscach przylegania głowicy do bloku cylindrów W celu uzyskania należytej szczelności między blokiem i głowicą cylindrów konieczne jest dociągnięcie nakrętek śrub mocu­jących odpowiednią siłą i według określonej kolejności. W głowicach ze stopów lekkich pod nakrętki śrub nakłada się podkładki, w celu uniknięcia uszkodzenia głowicy podczas jej dokręcania.W głowicy silnika jest umieszczona cała lub część komory spalania. W głowicy znajdują się także kanały ssące i wydechowe oraz zawory i ich gniazda, a także gniazda świec zapłonowych. W związku z tym głowica jest jednym z głównych elementów silnika.Głowice są z reguły odlewane. Aby uniknąć naprężeń odlewniczych i cieplnych, przejścia między ściankami głowicy wykonuje się możliwie dużymi promieniami, a także unika się większych miejscowych zgru­bień. Kształt komór spalania powinien umożliwiać łatwą ich obróbkę, gdyż gładkość powierzchni ma znaczny wpływ na sprawność spalania. Kanały ssące i wydechowe w głowicy zwężają się łagodnie w kierunku jej wnętrza. Oprócz tego wskazane jest, aby kanały te miały jak naj­mniej zakrętów i zmian przekroju.W silnikach mniej wysilonych kanały ssące i wydechowe są zwykle łączone po dwa. W silnikach bardziej wysilonych każdy zawór powi­nien mieć w głowicy oddzielny kanał. W nowoczesnych silnikach co­raz częściej stosowane jest wyprowadzanie kanałów ssących i wyde­chowych na przeciwległe strony głowicy. Wprawdzie utrudnia to pod­grzewanie przewodu ssącego, ale umożliwia stosowanie kanałów o pro­stym kształcie i dużym przelocie.Ze względu na odmienne cechy konstrukcyjne rozróżnia się głowice silników chłodzonych cieczą i głowice silników chłodzonych powie­trzem. Głowice silników chłodzonych cieczą odlewane są z żeliwa lub stopów aluminium. Mają one konstrukcje skrzyniowe, w których cień­sza płyta górna połączona jest z grubszą płytą dolną ściankami bocz­nymi. Dodatkowe usztywnienia wewnętrzne stanowią słupki na śruby, kanały ssące i wydechowe oraz gniazda świec zapłonowych.W głowicach silników chłodzonych cieczą sprawą bardzo istotną jest równomierność chłodzenia. W tym celu strumień cieczy chłodzącej kie­rowany jest najpierw przez przełęcz między zaworami, omywa gniazdo świecy, a następnie kanały wydechowe. Ponieważ w miarę przepływa­nia cieczy przez głowicę nagrzewa się ona coraz bardziej, w dużych głowicach stosuje się kanały o zwiększającym się przekroju. Ciecz od­pływa z głowicy w najwyższym jej punkcie. Ciecz musi być w stałym obiegu, gdyż tylko w ten sposób można zapobiec powstawaniu korków parowych, które mogłyby doprowadzić w konsekwencji do miejscowego przegrzania i pęknięcia głowicy.Głowice silników chłodzonych powietrzem wykonywane są zwykle jako oddzielne na jeden lub dwa cylindry (patrz 18 na rys. 4.4). Ułatwia to i stwarza bardziej prawidłowe warunki chłodzenia wszystkich punk­tów najbardziej obciążonych cieplnie. Głowice odlewane są ze stopów aluminium, które znacznie lepiej odprowadzają ciepło niż żeliwo.Największe obciążenia cieplne występują w okolicy zaworów wyde­chowych, w przełęczach między nimi oraz w Okolicy świecy zapłonowej. W tych miejscach głowica powinna być silnie użebrowana. Żebra mają z -reguły w przekroju kształt trapezowy o średniej grubości ok. 2 mm. Aby zmniejszyć jak najbardziej nagrzewanie głowicy przez spaHny, kanały wydechowe wykonuje się możliwie krótkie i o prostych kształ­tach.Podstawowe wymagania, które powinien spełniać materiał na głowi­cę silnika, są następujące:dobre przewodnictwo cieplne, sprzyjające szybkiemu odprowadza­niu ciepła od miejsc szczególnie obciążonych cieplnie i zapobiega­jące miejscowym przegrzaniom;duża wytrzymałość mechaniczna, zapewniająca bezawaryjną pracę silnika przy uderzeniach i wstrząsach podczas pracy;odpowiednia plastyczność, umożliwiająca przy dociąganiu śrub lub nagrzewaniu się przejęcie części naprężeń kosztem odkształceń pla­stycznych;wysoka odporność na cykliczne obciążenia;odpowiednia odporność na korozję atmosferyczną (powierzchnia ze­wnętrzna), na korozję w wodzie zawierającej nieraz różne sole (wewnętrzne kanały chłodzące) i na korozję w wysokiej temperatu­rze gazów (komory spalania);jak najmniejszy ciężar właściwy;dobre własności odlewnicze, umożliwiające otrzymanie dokładnych wymiarów I skomplikowanych kształtów wewnętrznych;możliwość łatwej obróbki skrawaniem.Podane wymagania w największej mierze spełniają szare żeliwo i od­lewnicze stopy aluminium.Przez wiele lat głowice były wykonywane z żeliwa szarego, które ma dobre własności mechaniczne, jest tanie i łatwe do obróbki w ma­sowej produkcji. Jednak stosowanie coraz bardziej wysilonych silników skomplikowało warunki pracy głowicy, a to z kolei spowodowało ko­nieczność zastąpienia zwykłego żeliwa szarego — żeliwem stopowym.Mikrostruktura żeliwa stopowego, które jest stosowane na głowice, zwykle składa się z drobnych płytek perlitu z równomiernie rozmiesz­czonymi wtrąceniami średniej wielkości płytek grafitu. Domieszka fos­foru ograniczona jest do 0,08-4-0,15%. Niedopuszczalne są wtrącenia węglika, gdyż znacznie utrudniają obróbkę skrawaniem żeliwa. Ilość ferrytu, obniżającego wytrzymałość żeliwa, nie powinna przekraczać5-4-7%.W USA na głowice często stosowane jest żeliwo stopowe o nastę­pującym składzie: 3,5-4-3,7% C, 2,1-4-2,2% Si, 0,7-4-0,8% Mn, 0,20-4–4-0,25% Ni, 0,15-4-0,20% Cr, nie więcej niż 0,05% P i 0,1% S.W dążeniu do zmniejszenia ogólnego ciężaru silnika i lepszego od­prowadzania ciepła wiele wytwórni zastępuje żeliwa stopowe stopami aluminium z krzemem i miedzią. W produkcji masowej najczęściej sto­sowaną metodą odlewania głowic jest odlewanie w kokilach.W ZSRR głowice odlewane są z takich samych stopów aluminium, jak i kadłuby silników. W USA powszechnie stosowany jest stop alu­minium o następującym składzie: 4,5-4-5,5% Si, 1,0-4-1,5% Cu, 0,4-4–4-0,6% Mg oraz nie więcej niż 0,8% Fe, 0,5% Mn, 0,25% Cr, 0,35% Zn, 0,25% Ti,

Przyrządy wiertarskie tunelowe

Przy obróbce dużych przedmiotów, np. kadłubów silnikowych, na liniach potokowych wyposażonych w przenośniki rolkowe często stosowane są przyrządy tunelowe. W tym przypadku przedmiot wsuwany jest do przy­rządu z jednej strony, a wysuwany po obróbce z drugiej. Ustalanie przed­miotu w przyrządzie tunelowym odbywa się zwykle na jednej powierzchni przy pomocy dwóch chowanych kołków ustalających.W opisywanych przyrządach elementy ustalające mogą być rozmieszczo­ne również od góry. W tym przypadku obrabiany przedmiot po wsunięciu do przyrządu zostaje dociśnięty do elementów oporowych przez uniesienie, najczęściej za pomocą mechanizmu pneumatycznego. Schemat takiego przyrządu do obróbki kadłuba pokazano na rys. 168. Cztery tłoki 1 i 2 po­wodują dociskanie do elementów oporowych 3, a dwa tłoki 4 i 5 podnoszą kadłub i dociskają do elementów oporowych 6. Prawidłowość ustawienia kadłuba kontroluje się za pomocą elektrycznej lampki 7, zapalającej sięprzy zetknięciu się przedmiotu z elementami oporowymi, w których znaj­dują się odpowiednie styki elektryczne. Przesuwanie kadłuba w przyrzą­dzie odbywa się na wbudowanym w niego przenośniku rolkowym 8.Przyrządy obrotowe stosowane są wów­czas, gdy dla wykonania poszczególnych przejść narzędzia trzeba obracać przed­miot dookoła pewnej osi, a więc np. przy obróbce otworów rozmieszczonych na ob­wodzie koła. Na rys. 169 pokazany jest uniwersalny przyrząd obrotowy przezna­czony do wiercenia otworów rozmieszczo­nych w określonej odległości od osi przed­miotu. Płyta wiertarska z jedną wymienną tulejką zamocowana jest na ruchomej części przyrządu. Przedmiot umocowany jest w uchwycie trzyszczękowym, który może być obracany wokoło swej osi, a ustalanie w żądanym położeniu odbywa się za pomocą odpowiedniego urządzenia. Przykład specjalnego przyrządu obrotowegodo wiercenia w tłoku dwóch otworów służących do doprowadzenia oleju do sworznia tłokowego przedstawiono na rys. 170.Obrotowe przyrządy wiertarskie wykonywane są również jako przyrzą­dy wieloprzedmiotowe umożliwiające zdejmowanie i mocowanie przed­miotów w jednym gnieździe w czasie trwania obróbki przedmiotów zamo­cowanych w innych gniazdach.