Способ сборки с натягом деталей типа вал-втулка

 

СООЗ.СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

9@@ В 23 Р 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . H АВ ТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1+ а

Опр где опт а„б внутренний диаметр оправки; наружный диаметр втулки; предел текучести материала втулки; одуль упругости мате иала

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3425480/25-27 (22) 16.04.82 (46) 30 07 83 ° Бюл. 1г 28 (72) И.И.Оленин, В.Н.Сахаров и И.И.10дкин (53) 621,515(088. 8) (56) 1.Берникер Е.И. Посадка с натягом в машиностроении. И., "Иашиностроение", 1966, с.138.

2. Авторское свидетельство СССР и 616006, кл, В 23 P 3/02, 1976 (прототип). (54) (572 СПОСОБ СБОРКИ С НАТЯГОИ

ДЕТАЛЕЙ ТИПА BMl-ВТУЛКА путем установки вала во втулке, втулки в оправке .и последующего пластического деформирования втулки посредством оправки, причем @тулку изготавливают с зазором по отношению к валу и к оправке, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и упрощения сборки, оправку изготавливают из ма териала, коэффициент термического расширения которого меньше, чем, ÄÄSUÄÄ 1031711 А. у материала втулки,а пластическое " деформирование втулки выполняют путем нагрева вала-втулки и оправки с после" дующим их охлаждением до температуры окружающей среды, при этом внутренний диаметр оправки определяют из соотношения м р втулки; гарантированный натяг; зазор между валом и втулкой; соответственно коэффициен-i-ты термического расширения оправки и втулки; разность температур нагрева и окружающей среды.

1031711

Изобретение относится к способам сборки соединений и может быть использовано при сборке тонкостенных длинномерных деталей с натягом, на пример, тонкостенной длинномерной втулки и вала с применением нагрева» теля, установленного на втулке, и. . может применяться в общем машиностроении, химическом и ядерном реакторостроении. В частности способ может быть использован для надевания тонкостенных металлических втулок из нержавеющих сталей на валы из стали, подвергающейся коррозии.

Известен способ сборки соединений с натягом с нагревом охватывающей детали или глубокого охлаждения охватываемой детали, при котором детали соединяют с помощью грузоподьемных средств или с использованием центрирующих приспособлений (1».

Однако известный способ сборки соединений с натягом с нагревом охватывающей детали не пригоден для сборки с натягом длинномерных тонкостенных деталей, так как из-за длительного нахождения друг с другом в подвижном контакте происходит быстрое выравнивание температур охватывающей и охватываемой деталей с уменьшением до нуля созданного предварительного зазора, что способствует более быстрому охлаждению охватывающей втулки, после чего происходит повреждение или разрушение сопрягаемых деталей до того момента, пока они займут заданное положение друг относительно друга.

Известен способ сборки с натягом деталей типа труб, заключающийся в коаксиальной сборке труб и последующем деформировании наружной трубы посредством воздействия на нее оправкой! 21. Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость и сложность операции сборки,так как оправке необходимо при этом сообщить перемещение посредством какого-либо механизма.

Цель изобретения - повышение качества и упрощение сборки.

Для достижения поставленной цели при сборке с натягом деталей типа вал-втулка путем установки вала во втулке, втулка в оправке и последующего пластического деформирования втулки посредством оправки, причем втулку изготавливают с зазором по отношению к валу и к оправке, оправку изготавливают из материала; коэффициент термического расширения которого меньше, чем у материала втулки, а пластическое деформирование втулки выполняют путем нагрева вала — втулки и оправки с последующим их охлаждением до температуры окружающей среды, при этом внутренний диаметр

10 оправки определяют по формуле

15 где долр— внутренний диаметр оправки j на ружный диа ме т р вт ул к и; предел текучести материала втулки;

h модуль упругости материала втулки; гаРантированный натяг, зазор между валом и втулкой; соответственно, коэффициенты термического расширения оправки и втулки; разность температур нагрева и окружающей среды.

"вт

20 E опр А,т30

На фиг.1-3 показан процесс соединения вада 1 с втулкой 2 с помощью оправки 3 из материала с низким коэффициентом термического расширения.

Первоначально 1 фиг.1) втулка 2 надевается на вал с зазором и помещается с зазором в оправку 3. При помещении узла в печь и повышении ! температуры происходит увеличение

40 размеров всех перечисленных элементов. При этом (фиг,2) из-за малого коэффициента термического расширения увеличение внутреннего диаметра оправки 3 будет меньше увеличения наруж45 ного диаметра втулки 2. Это приводит к обжатию втулки 2, благодаря которому при остывании деталей (фиг.2 и

3) происходит соединение вала 1 с втулкой 2 с гарантированным натягом.

50 и допусков деталей следует учитывать, что вал 1 при нагреве также увеличи вает свой диаметр и его размеры должны выбираться так, чтобы температур55 ное расширение вала не превышало температурного расширения внутреннего диаметра втулки 2 с учетом уменьшения ее размеров под действием оправки 3.

1031711 4 с втулкой из стали 08Х18Н10Т с помощью оправки из сплава 29НК (ковар).

Параметры соединения приведены ниже.

Оправка

Втулка

Вал

Параметры соединения

29НК (ковар) 08Х18К10Т

Ст. 40Х

Материалы ь

6,5 1О грай

7 510 г,,„й

12,9 ° 10 грод

99,3 мм

120 мм

100,14 мм

10 мм

100 мм нОружч

583 T .

Толщина стенки

99,4 мм

0,3 мм о оо (1ОО- ОООΠ— О,Д-О> ) +Ц 5 .1о 40О опр 1+ 6,5 -400 10

В исходном положении зазор между валом и втулкой составляет 0,1 мм, а зазор между оправкой и втулкой—

0,14 мм.

При повышении температуры диаметр втулки в свободном состоянии увеличивается до 100, 7 мм, но диаметр оправки увеличивается до 100,4 мм, 8 результате втулка обжимается на величину 100,7-100,4 = 0,3 мм. Одновременно диаметр вала увеличивается до диаметра 99,81 мм, а внутренний диаметр втулки при этом увеличивается до 99,8 мм

При остывании за счет малого коэффициента термического расширения оправки между оправкой и втулкой образуется зазор ф 100,14 — 99,9 =

= 0,24 мм, что позволяет свободно 4> снять оправку. Диаметр вала приобретает свои первоначальные размеры.

Втулка своим внутренним диаметром

В качестве конкретного примера осуществления способа приведен про цесс соединения вала из стали 40Х

Для получения гарантированного натяга, равного 0,1 мм, внутренний диаметр оправки определяется по формуле уменьшилась бы от воздействия оправки доф99,1 + О,1 мм (отжим связанный с упругой деформацией ) = 00,2 мм, но так как внутри ее находится вал, то она образует с ним соединение с гарантированным натягом, равным 0,1 мм.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа заключаются в возможности снижения допусков при изготовлении деталей, собираемых друг с другом с гарантированным натягом и обеспечивает надежную сборку при использовании стандартного термического оборудования. При этом качество сборки увеличивается. Данный способ позволяет соединить с тонкостенной втулкой без сложной технологической операции, заключающейся в быстрой установке длинномерного вала относительно нагретой втулки, при этом также не требуется нанесения на вал легкоплавкого материала.

1031711

Фиа, 2.

Фиг. 3

Составитель И. Белоусов

Редактор Е.Лушникова Техред И.Тепер Корректор Л.Бокшан

Заказ 5283/15 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4