3. Ұлтандарды бекітудің штифтті әдістері

Ұлтандарды бекітудің бұ­рандалы (винттік), шегелеу жә­не ағаш түйреуіш әдісте­рімен бекіту – көбінесе, үсті юфттен, хроммен иленген жә­не жасанды былғарыдан тұра­тын жұмысқа киетін аяқкиім шығаруда қолданылады. Ең кең қолданылатын – шегелеп бекіту әдісі, ал аз қолданылатыны – бұранды әдісі. Ағаш – түйреуіш әдісі көп қолданылмайды. Бұрандамен бекіту /6.15 сурет/ екі қосылғыштардан тұратын күшпен орындалады: бекітілетін материалдардың және бұранданың беткі қабаттарының жанасу үйкелісінен және де олардың иілу, кесілу және сығылу деформацияларына кедергісінен тұрады.

Шегелермен бекіту / 6.15 сурет/ ұлтанның шеге қалпағымен сығылуға ерекше кедергісімен, ұлтарақ­тың шеге ұшын қайыруға кедергісімен және оны қалындығы үлкен ұлтарақ кезінде тесіктерден өткізу кедергісімен, ұлтарақты оның қалыңдығы шамалы кезінде ұшы бұрылған шегемен жыртып өтуге кедергісімен қамтамасыз етіледі. Шегелеп бекіту әдісіне арналған ұлтан және ұлтарақ материалдарының күйреу­дің осы түрлеріне жоғары кедергілері болуы керек. Ұлтан жағынан шегенің дұрыс қайырылған ұшы – мықты бекітуге алып келеді.

Ұлтан қабатының қажалуы, қайта-ланба иілулер туғызатын оның бекіту беті бойынша жылжу, тербелістер және қайтанбалы көп дүркін дымқылдандыру, тердің әсер етуі және көптеген басқа жағдайлар жіпті нашарлатады.

Бұрандалы әдіс

Бұл әдіспен ұлтанды бекіту XIX ғасырдың аяғында пайда болды. Алғашқыда аяқкиімге бұрандалы шегені бұрауға арналған машина жасауға тырысты, кейін бұрандалы шегені машинаның өзі кесіп отыратын сыммен алмастырды. Соңын нәтижесінде ұлтанды екі жүрістік ойығы бар сыммен бекітуге арналған машина ойлап шығарылды.

Аяқкиімді ұлтанның шеті тасымалдауышқа 2 типті тұратындай етіп мүйіз-тірекке 1 орнатады /6.16 сурет/.

Мүйіз тірек бекітілетін материалдарды жоғары тірекке 3 1200-1300 Н күшпен қысады. Бұрандалы жібергеннен соң, сым өтетін шпиндельмен қоса муфта 7 айнала отырып, төмен жылжиды да доңғалақтармен 5 тарақтардың 4 сыналарына барып тіреледі. Тарақтар өз өстері бойынша бұрылады да, тістермен сымға кіріп, оны қысады. Доңғалақтармен бірге муфтаны одан әрі қарай түсіру, қысылған сыммен бірге тарақтарды төмен жылжытады. Сымды шпиндельмен 6 итере және оны бірге бірыңғай айнала отырып, тарақтар оны бекітілетін бөлшекке бұрайды, Сым бұралғаннан кейін, пышақтар оны кеседі. Осыдан кеін мүйіз – тірек төмен түседі, тасымауалдауыш аяқкиімді жылжытады, ал муфта көтеріледі.

Былғары ұлтанды бұрандалы әдіспен бетіту кезінде, тіпті бұрандалардың арасы 16.6 мм болғанның өзінде, берік мықты жік (q>200Н/см) орнатылады. Былғары ұлтанның тұмсық бөлігіндегі бұрандалар адымы /қадамы/ 7-11 мм; орта бөлігінде – 9-13 мм; қатты резеңкелі ұлтанның тұмсық және орта бөліктерінде – 6-10 мм; шоғыр бөлігінде – 8-11 мм. Барлық ұлтандардың өкше бөлігіндегі бұранда адымы – 11-16 мм-ге тең.

Бұрандалардың құрамы 62 пайыз мыстан, 37,5 мырыштан және 0,5 пайыз қоспалардан тұратын жезден жасайды. Оны арзанырақ материалмен, атап айтқанда болатпен алмастыру, жақсы нәтиже берген жоқ. Барлық сыналған металдардың басты кемшілігі – олардың каррозияға бейім болуы. Тіпті антикаррозиялық жабыны бар биметалдан жасалған бұрандалардың қырларына тот пайда бола бастайды. Осындай бұрандалармен бекітілген жерлерінде ұлтарақтар қарайып, жарыла бастайды.

Бекіту беріктігіне сымның әртүрлі өлшемдері де /6.17 сурет/әсер етеді.

Бұранданы ұстап тұру күші материалдың серпінділігіне де байланысты. Серпімділігі және қатаңдығы аяқкиім үстінің материалдар бұрынданы мықты ұстап тұруды қамтамасыз етеді. Бұранданы жұлып алу кедергісі былғарының серпімділігінің шартты модуліне және резеңкенің қаттылығына байланысты.

Сымды жіберіп тұру жылдамдығы 0-ден 0,75 м/с-ке дейін ауытқып отырады. Бұл сымның бұрандалы ойығының көтерілу бұрышы /23⁰ 30^`/ сымды жіберіп тұру кезінде пайда болатын бұранда сызығының көтерілу бұрышына сай келмеуіне әкеледі: бұранда адымы – 2,6 мм, шпиндельдің бір айналым жасауы кезінде, машина 2,11-3,18 мм сым жібереді. Бұл ұлтан және ұлтарақ материалдарында ойықтың сығылуына, бұранданы ұстап тұру күшінің кемуіне алып келеді.

Бұранданы жіберу кезінде, бұранда сызығының көтерілу бұрышы оның ойығының көтерілу бұрышымен толық сай келуін қамтамасыз ететін арнайы құрылғыда материалға бұралған бұранданы жұлып алу күші, бұрандалы машинада бұралған, сондай материалдан жасалған бұранданы жұлып алу күшінен үлкен былғары үшін 40 пайызға және резеңке үшін 8 пайызға. Бұрандалы машинада жұмыс істегенде, бұранданы жұлып алу кедергісінің ауытқу коэффициенті резеңке үшін – пайыз тиісінше 9 және 20 пайыз. Бұл бұрандалы машинаның жұмысындағы елеулі кемшіліктің бар екенін көрсетеді.

Аяқкиім астының тұмсық бөлігінің қалыңдығы бүйір жақтарының қалыңдығынан үлкен болғандықтан, ал өкше бөлігінің қалыңдығы тұмсық бөлігінікінен үлкен болғандықтан, бұранданың ұзындығы да әртүрлі болатыны өзінен өзі түсінікті де.

Бұранданы былғары ұлтанға немесе ұлтараққа бұрау үшін 500-900 Н күш қажет. Материалдың қалындығы мен қасиеттерінің өзгеруі кезінде, ал кейде керме шегелеріне тиген кезде, бұранданың бұрауға кедергісі өседі де, тарақтар бұранданың бойымен сырғиды.

Бұл жағдайда бұранда астыңғы материалдың бүкіл қалыңдығы арқылы өтпейді, бұл оларды бекіту беріктігін нашарлатады.

Жоғарыда аталған кемшіліктер және тығыз ұлтараққа қатты қалың резеңкелі ұлтандарға мұқтаждық, бұл әдісті шегелеу әдісімен алмастыруға алып келді.

Шегелеу әдісі. Ұлтанды аяқкиім үстіне металл шегелермен бекіту XIX ғасырдың аяғында-ақ кең қолданыла бастады. Алғашында шегелерді ұруға арналған машиналар тек ұлтанның өкше бөлігін бекітуге ғана арналды, кейін оны ұлтанды бүкіл аумағы бойынша бекіту үшін де пайдалана бастады.

Бұл әдіс ішкі бекіту әдісіне жатады. Шеге ұлтаннан, аяқкиім үстінің дайындамасының керме жиегінен және ұлтарақтан өтіп барып, ұлтараққа қайырылады. Ұлтараққа қайырылу және шегенің қалпағы аяқкиімнің киіп жүрудің бірінші кезеңіндегі оның жұлып алынуға кедергісін айтарлықтай арттырады.

Шеге қағуға арналған машиналардың мүйіз - тірегі бар, оған аяқкиімді орналастырады /6.18 сурет/. Мүйіз тірек 1 көтеріледі де, бекітілетін материалды жоғары жылжымайтын тірекке 2 900-1000Н күшпен қысады. Машинаны қосқаннан кейін, біз 5 төмен түседі де, ұлтанды теседі, содан соң мүйіз-тірек төмен түсіп, біз аяқкиімді солға қарай, шегені жіберу қадамының қашықтығына дейін жылжытады. Содан соң мүйіз – тірек қайтадан көтеріледі де, материалды тірекке 2 қысады. Біз көтеріледі де, ұлтаннан шығып, балғамен 3 бірге оңға қарай ығысады. Балға біз тескен тесіктің үстіне тоқтайды.

Шеге жіберуші механизм шегені патронға 4 жібереді, ол төмен түсіп келе жатқан балға патроннан өтіп барып, шегені ұлтанға қағады. Астынғы материалдан өтіп, шеге ойығы бар 6 сыртылдаққа тіреледі, ол шеге ұшының дұрыс қайырылуын қамтамасыз етеді. Балғамен ұрған кезде, шеге оңай қайырылады да, астының барлық жүйесі нығыздалады. Шегенің қалпағы ұлтанда біршама батуы тиіс.

Ұлтанды шегелерінің қалпағы және ұзыдығы l болатын ұшы бар /6.19 сурет/. Нормалданған шегелердің ұзындығы L=10-20мм №10 болатын шегелердің біліктерінің диаметрі d=1,8мм, басқа нөмірлі шегелердің диаметрі d=2мм. Шегелерді Л-62 жезінен және антикоррозиялық алюминий-магний АГМ-5 қорытпасынан жасайды.

Ұлтандарды бекіту беріктігіне шегенің білігінің диаметрі, ұшының өлшемі мен пішіні, шегенің ұзындығы, олардың қадамы, қайырылған ұшының пішіні мен өлшемі, ұлтан мен ұлтарақ материалдарының механикалық қасиеттері, машинаның атқарушы мүшелерінің жұмысы әсер етеді.

Шегенің білігінің d диаметрі жұлып алуға Р кедергісіне аяқкиімді тұтынудың екінші сатысында әсер етеді.

Біліктің диаметрі артуы тесілуге кедергіні біркелкісіз арттыратыны анықталған. Кедергінің артуы мен кемуінің жиіліктігі байқалды. Тесілуге кедергісінің құлдырау кезеңі әсіресе диаметр d>1,2 мм күшті байқалатынын қисықтар көрсетеді. Аяқкиімді киюдің бірінші кезеңінде жіптің беріктігіне шегенің қалпағының d_қ диаметрі де үлкен әсер етеді. Қалпағының d_қ диаметрінің артуымен оның материалды тесіп өтуге Р кедергісі өседі.

Аяқкиімді киіп жүру кезінде шегенің қалпағын қажалып тозудан сақтау үшін, оны ұлтанға шеге қалпағын терең батырып қағуға болмайды, өйткені үлкен серпімділігі бар болған соң, материал шегені кері итеріп тастауға тырысады, бұл аяқкиімнің қайта иілулері кезінде шегенің нашар қайырылған ұшын түзетеді немесе олардың көмегімен ұлтарақты кеседі. Оның әрқайсысы бекіту беріктігін кемітеді, сондықтан резеңкелі ұлтан иілгішті болуы тиіс.

Шегенің ұшын қайыру сапасы - аяқкиім астын бекіту беріктігіне әсер ететін негізгі шаралардың бірі. Қайыру сапасы шегенің ұшының пішіні мен өлшеміне, оның материалдан дұрыс өтуіне және мүйіздің ойығына дәл түсуіне байланысты. Егер де патрон шегені ұлтан бетіне перпендикулярлы бағыттамаса, ол ойыққа дәл түспей, бүгілмей қалуы ықтимал. Шеге ұшы бекіту сызығынан ауытқиды, бұл нашар бекітудің дәлелі болады. Шегенің өсіне қатысты оның қалпағы мен ұшының эксцентрлік күйі кезінде де осындай жағдай болады.

Бекіту жеткілікті мөлшерде берік болуы үшін, шегенің қайы­рылған ұшымен ұлтарақты тесіп өту үшін күші 220 Н кіші болмауы тиіс. Ол үшін шеге ұшының қайыралытын бөлігінің бір ұзындығы және иілу жерінде көлденең кескінінің жеткілікті ауданы болуы қажет, ал ұлтарақ материалының тесілуге жеткілікті кедергісі болуы тиіс.

Ірі қара мал былғарысынан жасалған ұлтарақтың 2,5 мм қалыңдығы кезінде, шеге ұшының қайырылатын бөлігінің ұзындығы 7-9 мм /ұшының жалпы ұзындығы 7-9 мм кезінде/, ал ұлтарақты тесіп өту күші 200 Н болуы керек екендігі анықталған.

Шегенің түзелуге кедергісі 200 Н жетуі үшін, иілу жеріндегі оның көлденең кескіні 1,25 мм²-дан кем болмауы керек. Мұндай кескін шеге диаметрі 1,8 мм, ұшының ұзындығы 7-9 мм және қайырған кезде, оның ұзындығының ½-те тең болған кезінде қамтамасыз етіледі. Егер шегенің қайырылған бөлігінің ұзындығы 3,5 мм-ден кіші болса, онда S күші 200 Н-нан кіші болады. Шегенің ұзын білігінің цилиндр бөлігімен шектесетін кескінінде қайыру үшін, шегенің білігі де қайырылатындай соншама үлкен күш қажет /6.20 сурет/.

Біліктің майысуы шегенің жұлынып алу кедергісін әлсіретеді, шеге қалпағының бұралуына, білігінің сынуына және қайырылған бөліктің ұлтарақтан шығып тұруына әкеледі. Майысқан шегенің қалпағы ұлтан бетіне параллель орналаспайды, осыған орай шеге қиғаш ұрылған сияқты болып көрінеді.

Шегенің қайырылу сапасына сонымен қатар, оның ұзындығы мен аяқкиім астының қалыңдығының дұрыс үйлесуі де әсер етеді. Шегенің нақты дұрыс ұзындығы – аяқкиім астының бөлшектерінің ұзындығына қайырылуға кететін 3,5 мм-ді қосып, шеге қалпағының ұлтанға енуінің шамасын алғанға тең. Егер шеге ұзындығы нормаланғаннан ұзын болса, оның білігі иіледі; егер шеге қысқа болса, ұшының қайырылатын бөлігі қажетті мөлшерден кіші бо­лады. Керілген аяқкиімнің астының өкше, орта және тұмсық бөліктерінің қалыңдықтары әртүрлі, сондықтан оларды ұзындығы әртүрлі ше­ге­лер­мен бекіту керек.

Егер шегенің ұшы оның ұзындығының жартысынан аспай де­формацияланса, шегенің конусты ұшы ажырап, білігі иілмей қайырыла алады. Ұзындығы 7 мм-ден кем болатын конустың ұшы және үшкірлігі үлкен бұрышы бар шегелердің өзегі жиі деформацияланады немесе қайырылған бөлігінің өлшемі қажеттігіден кіші болады. Жақсы қайырылуды қамтамасыз ету үшін және біліктің деформациялануын болдырмау үшін, ұшының ұзындығы 9 мм және одан да жоғары болатын және үшкір ұштарының бұрышы кіші немесе шеге кескінінің жартысында тең ұзындығы бойынша тұрақты кескінді ұшы бар шегелерді қолдану керек.

Шеге ұшының қайырылған бөлігінің пішіні ойық пішіні және оның ұшы қай жерге түсетініне байланысты. Шегені қайырудың орнына тойтаруды болдырмау қажет, өйткені жұлынып алынуға кедергісін кемітеді.

Егер шегені ойық бетіне ұру бағытының бұрышы шегенің кнопкаға үйкелу бұрышынан кем болса тойтару орын алады /6.21 сурет/. Оны болдырмас үшін, шегені ойық бетіне үйкелу бұрышынан үлкен бұрышпен жіберу қажет, ол үшін ойық өсін балға өсіне қатысты 1,5-2 мм сырғыту керек. Балға өсіне қатысты ойық өсінің Х минимал ығысуы ойық қисығының радиусына r және шегенің ойыққа үйкелу бұрышына /6.8 кесте/ байланысты:

6.8 кесте.Ойық радиусы 4,1 мм, диаметрі 7 мм және тереңдігі 2 мм болғандағы болат бойынша үйкелу бұрышына байланысты әр-түрлі шегелердің минимальды ығысуы.

Шеге	Х, мм	
Жез АМГ-5 қорытпасынан жасалған Болат	0,93 1,68 0,82	11-30 24-14 10-13

Бекіту беріктігіне сонымен қатар былғары ұлтандар мен ұлтарақтардың ылғалдылығы әсер етеді /6.9 кесте/.

6.9 кесте.Былғары ылғалдылығының ұлтанды бекіту беріктігіне тигізетін әсері.

Былғары үлгінің массасының ылғалдығы,пайыз	Қалыңдығы 3,9 мм болатын былғары ұлтандығы шегенің білігінің ұстап тұру беріктігі.		Қалыңдығы 3,3 мм болатын ұлтараққа шегенің қайырылған ұшын ұстап тұру беріктігі.
	Н	Н/м	Н	Н/м
10 15 25 30	124 304 281 258	31 78 72 65	244 309 321 283	74 94 97 86

Былғары ұлтанның ылғалдылығы 15-18 пайыздан кем болмауы керек, ал ұлтарақтың қолайлы ылғалдылығы – 25 пайыз болуы керек.

Шегелердің қадамы жік беріктігіне елеулі әсер етеді. Берік бекіту алу үшін, шегелердің орталарының арасы тұмсық бөлігінде 8-10 мм, ал басқа бөліктерінде 10-13 мм болуы тиіс.

Шегелеу машинасының бізі шегені материалға қағуды жеңілдетеді және бекітілетін материалдарды тасымалдап отырады. Біз диаметрі шеге диаметрінен үлкен болмауы керек. Біздің ұшы конус формалы болуы керек және де кішігірім кесу жүзі болуы қажет. Ұлтан-шегенің білігі жүйесінде біздің диаметрінің кемуінен шегелерді ұстап тұру күші артады. Шегені резеңкелі ұлтанға қағу күші оны алдын–ала бізбен тесу кезінде 20 пайызға кемиді, сондықтан артық диаметрлі бізді қолдану дұрыс емес.