Проектирование картов - Вопросы технологии

  Гибка труб

  При изготовлении предварительно спроектированной трубча­той конструкции будем пользоваться многими известными и ис­пытанными способами придания трубам необходимой формы. Перед гибкой трубы должны быть обязательно нагреты. Гибку надо выполнять, предварительно заполнив трубу сухим песком. Песок утрамбовать, а трубу заткнуть деревянными пробками. Необходимый радиус изгиба получим путем изгибания трубы вокруг цилиндра такого же радиуса, закрепленного на верстаке.

  Для нагревания трубы перед гибкой можно использовать куз­нечный горн или паяльную лампу. Удобнее работать с горном, который позволяет нагреть сгибаемую часть трубы по всей дли­не. При использовании паяльной лампы приходится греть трубу и в процессе гибки. Появление вмятин или складок свидетельст­вует о плохом заполнении песком или неравномерном нагрева­нии трубы. Иногда при появлении первых складок в процессе гибки трубы применяют местное охлаждение смоченной в воде тряпкой. Однако это может привести к локальному изменению структуры материла и последующему возникновению в этом мес­те трещины.

  При изготовлении большого числа картов обязательно из­готовление специальной оснастки для гибких труб. Делать такую оснастку при изготовлении одного карта невыгодно и, сле­довательно, нецелесообразно. Как же придать трубам рамы соответствующую форму без оснастки? Надо сделать на картоне или обычной оберточной бумаге рисунок трубы в натуральную величину. Гнем трубу на универсальном приспособлении и часто прикладываем к сделанному рисунку, изгибая ее до тех пор, пока она не примет нужную форму.

  Таким способом будем изготовлять как отдельные трубы, так и агрегаты, состоящие из нескольких труб, например раму карта. На большом листе бумаги или картона делаем рисунок ра­мы в натуральную величину в двух проекциях. Прикладывая к этому рисунку отдельные части рамы, будем их подгонять, ре­зать и гнуть так, чтобы они точно соответствовали рисунку. Мож­но некоторые детали сварить, чтобы облегчить подгонку других деталей. После подгонки, но перед сваркой целесообразно про­верить основные размеры рамы еще раз. Этот контроль позво­лит убедиться в обеспечении соответствующих размеров конст­рукции.

  Для придания трубе более сложной формы можно использо­вать шаблоны, сделанные из дерева или фанеры. Нагретую тру­бу будем в этом случае «обматывать» вокруг шаблона. Такой шаблон нельзя применять многократно, потому что в процессе гибки трубы он обгорает.

  Сварка рамы

  Сварка труб рамы является весьма ответственным процессом. Так как используются трубы с тонкой стенкой, сварка рамы тре­бует большого опыта. Не следует заниматься сваркой неопыт­ному сварщику, потому что он может привести в негодность до­бытые иногда с таким трудом трубы.

  Сварщик должен знать, из какого материала сделаны тру­бы. Не рекомендуются трубы с содержанием более 0,3 % угле­рода, потому что такие стали плохо свариваются. Большую роль играет правильный выбор сварочной проволоки. Практика показывает, что трубы из углеродистой и легированной (ЗОХГСА, 25ХМА и т. п.) сталей лучше всего сваривать с использованием обычной низкоуглеродистой проволоки. Надо стараться, чтобы катет сварного шва был как можно больше, это повышает проч­ность шва.

  Места стыка соединяемых деталей должны быть тщательно подогнаны. Если детали стыкуются под углом, зазор между ними не должен превышать 1 мм. Если детали свариваются встык, на них следует сделать фаски.

  Перед сваркой детали необходимо правильно установить. В месте сварки детали должны плотно прилегать друг к другу. Вна­чале целесообразно прихватить соединяемые детали и проверить их взаимное расположение. Если сварной шов будет не по всей длине стыка, надо учитывать явление «стягивания» при сварке и в соответствии с направлением стягивания изменить располо­жение деталей. Однако детали; свариваемые без достаточно жесткого крепления, всегда деформируются, и это обстоятельст­во надо учитывать еще в процессе проектирования карта.

Рис. 8.1. Детали рамы, подготовленные к сварке

  При выпуске серии картов целесообразно изготовить спе­циальную оснастку для сварки рамы (рис. 8.1). Такая оснастка позволяет установить в необходимом положении все детали рамы. Остается только выполнить сварочные работы, причем мы можем быть уверены, что рама не деформируется во время сварки. Такая оснастка обычно состоит из тяжелой стальной плиты (рис. 8.2), на которой установлены всякого рода кронштейны, струбцины и тому подобные приспособления, служащие для крепления на плите всех, даже самых маленьких деталей рамы. При сварке на такой оснастке мы можем быть уверены, что геометрия рамы правильная.

Рис. 8.2. Сложное приспособление для сварки рамы при серийном производстве картов

  Необходимо тщательно проанализировать места расположе­ния сварных швов. Каждый шов приводит к местному ослабле­нию трубы из-за локального изменения структуры материала (в результате перегрева) и из-за возникновения концентраторов напряжений. Поэтому следует избегать сварки труб в местах дей­ствия больших усилий.

  При соединении труб, работающих на изгиб, следует стре­миться к сварке в плоскости, перпендикулярной плоскости дейст­вия изгибающего момента (рис. 8.3). В этой плоскости волокна стали не сжимаются и не растягиваются, т. е. теоретически не работают.

  Легированные стали с содержанием углерода около 0,3 % (например, ЗОХГСА) нельзя после сварки быстро охлаждать. В результате быстрого охлаждения может начаться процесс об­разования трещин в трубе около шва, остановить этот процесс очень трудно, а иногда и невозможно. Медленного охлаждения можно до­биться, если место сварки сразу завернуть асбо-тканью или засыпать сло­ем асбестового порошка.

Рис. 8.3. Сварные швы должны быть расположены вдоль образующей трубы, указанной стрелкой

  Эти меры обеспечат медленное охлаждение узла и предохранят его от возникновения термонапряжений в металле.

  Особую проблему представляет пайка твердым припоем, ко­торым на практике является латунь. Иногда пайка может быть выгодной, особенно при соединении между собой длинных тон­ких пластин. Однако следует избегать пайки по сварным швам, если шов недостаточно прочен. Неприятности начинаются, если покрытый латунью шов лопнет. Практически невозможен ремонт шва без снятия латуни, а полное снятие латуни не всегда воз­можно.

  Необычно ведут себя некоторые марки легированной стали при контакте с латунью при высокой температуре. На практике не раз приходилось видеть, что трубы из легированной стали, к которым с помощью латуни припаяны другие детали рамы, в скором времени покрываются сетью мелких трещин. В этом слу­чае приходится вырезать весь кусок трубы, покрытый латунью.

  Механическая обработка

  Для всех деталей, изготовляемых с помощью механической обработки, должны быть сделаны соответствующие рабочие чер­тежи. Все вопросы обработки должны быть решены еще на этапе проектирования.

  Главное — избегать таких форм деталей и способов их об­работки, которые способствуют возникновению концентрации на­пряжений, образующих усталостные трещины. Концентратором напряжений может быть слишком резкий переход от одной по­верхности к другой. Этого можно избежать, если делать переход с максимально возможным радиусом (рис. 8.4). Концентрато­рами являются всевозможные дефекты структуры, надрезы и т. п. Шлифование осей карта применяется для удаления неровностей, образовавшихся в процессе токарной обработки, которые могут стать зародышами трещин.

Рис. 8.4. Переход от цилиндра одного диаметра к другому:

а — неправильный, вызывающий кон­центрацию напряжений; б — правиль­ный

  Следует также избегать прорезания канавок под шпонки с помощью торцовой фрезы. Конец такой канавки перпендикулярен оси цилиндра, и, как правило, трещина в нем начинает появ­ляться с этого места. Канавка, сделанная дисковой фрезой, не имеет таких концентра­торов напряжений (рис. 8.5). К сожалению, из-за расположения шпонок чаще всего канавки на осях современных картов приходится делать с помощью торцовой фрезы. Не ломаются оси потому, что у них слишком большая толщина, что, в свою очередь, объясняется требованиями жесткости.

  Посадки под подшипники на осях и цапфах следует выбирать такие, чтобы подшипники можно было устанавливать только с по­мощью силы рук, без молотка. Такие посадки избавят нас от из­лишних усилий при многократной установке подшипников на цап­фы. По опыту можно сказать, что хорошие результаты получают­ся, если применять следующие допуски: H7 для отверстия и g6 для вала.

  Из-за необходимости тщательного соблюдения некоторых размеров приходится делать специальную оснастку. Обычно это выгодно, даже если мы сделаем карт в единственном экземпля­ре. При серийном выпуске картов использование оснастки просто обязательно.

  В качестве примера такой оснастки можно привести кондук­тор для сверления отверстий под шпильки в ступицах колес и в дисках. Таких отверстий с постоянным шагом приходится сделать не меньше 36 (12 в ступицах и 24 в восьми половинках дисков колес). Намного выгоднее сделать несложный кондуктор, чем размечать каждое отверстие отдельно.

Рис. 8.5. Прорезание шпоночной канавки дисковой фрезой

позволяет избежать концентрации напряжений в месте, указанном стрелкой

  Изготовление деталей из листа

  На каждом карте довольно много деталей, сделанных из лис­та. Некоторые из них просто вырезают, их изготовление слож­ностей не вызывает. Намного сложнее изготовление неплоских деталей. Иногда их бывает даже трудно начертить.

  Однако можно не заниматься трудоемким черчением. Нужно/ сначала сделать необходимую деталь из картона. Получив деталь необходимой формы, картон можно использовать в качестве вык­ройки. Вырезая по выкройке из металлического листа, не следует забывать оставлять припуски, которые могут оказаться необходи­мы при гибке. Таким способом можно делать небольшие детали: кронштейны, щитки и т. п., а также и более сложные детали, например, топливный бак. Так эти детали мы сделаем быстрее и точнее, чем если бы делали их по точно выполненным чертежам.

  При сварке деталей из листа также надо учитывать возмож­ные деформации.

  Сборка карта

  Собрать карт в кустарных условиях с первого раза обычно не удается. Каждый из агрегатов неоднократно устанавливается на раме, проверяется взаимное соответствие деталей, опре­деляются размеры недостающих кронштейнов. И только когда все будет в порядке, начинаем окончательную сборку. Для сборки карта удобно поставить раму карта на подставку (рис. 8.6). Использовать для этой цели стол неудобно, потому что столешница закрывает доступ к карту снизу. При сборке карт должен опираться на две поперечины, обмотанные войлоком или тканью, чтобы не повредить лак рамы.

Рис. 8.6. Приспособление для самостоятельной сборки карта

  При серийном выпуске картов производится сборка одно­временно нескольких машин (рис. 8.7). В этом случае обычно данный агрегат устанавливается на всех картах, после чего начинается установка следующего агрегата. При такой организации работ агрегаты карта (задняя ось, передние колеса и т. д.) собирают также на специальных приспособлениях.

  Очень важными являются крепежные детали карта: болты, гайки, шайбы, шплинты и т. п. Это самые мелкие и одновременно самые многочисленные детали. Поэтому при сборке надо обра­тить на них особое внимание, ибо именно крепежные детали по­тенциально являются наибольшим источником повреждений кар­та во время гонок. Спортсмены хорошо знают, что чаще всего со­ревнования проигрываются из-за мелких дефектов.

  Важно не только изготовления крепежных деталей, которые в большинстве случаев приобретаются, но и обеспечение им пра­вильных условий работы. Это в первую очередь касается болтов и гаек, которые должны быть тщательно и эффективно законтрены.

  Лучше всего использовать самоконтрящиеся гайки или конт­рить их с помощью шплинтов. Шплинты обязательны в шкворнях рулевого механизма. Не рекомендуется использовать пружинные шайбы, которые недостаточно эффективны при действии постоян­ных вибраций двигателя.

Рис. 8.7. Серийная сборка картов

  Говоря о крепежных деталях, следует подчеркнуть необ­ходимость тщательной подгонки шпоночных соединений. Со­единения с зазором быстро разбалтываются, что иногда приводит к трещине в ступице. Этого можно избежать, применяя ступицы, затягиваемые на оси болтами, что исключает какие бы то ни было зазоры.