Способ сборки деталей типа вал-втулка запрессовкой

 

Изобретение относится к механосборочным работам, в частности к способам сборки деталей типа вал-втулка запрессовкойо Цель - повышение про-чности полученных соед шений и |Я улучшение условий их эксплуатации, Для этого вал -1 при его запрессовке во втулку 3 передает осевое усилие дорну 2, который осуществляет упругопластическое деформирование втулки. В герметичную зону, образованную дорном, передним торцом вала 1 и внутренней по верхностью втулки 3, подшот среду под давлением, превышающш расчетное усилие контактного напряжения сопрягаемых деталей Процесс запрессовки заканчивают в момент выхода цилин дрнческой ленточки дорна из втулки З, Это приводит к тому, что происходит недопрессовка . вала до нижнего опорного торца втулки . В результате у этого торца образуется свободный от контактного давления участок упрочненной охватываюсл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ, РЕСПУБЛИН

А2 (19) (П) (5D 4 В 23 P .11/0.2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 617227 (21) 4206255/31-27 (22) 06.03 87 (46) 30.10.88. Бюл. У 40 (71) Ижевский механический институт (72) И.И. Янченко, И.В. Ватинов и Н.С. Сивцов (53) 658.515 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 6)7227, кл. В 23 Р 11/02, 14,02.77. (54) СПОСОБ. СБОРКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВАЛВТУЛКА ЗАПРЕССОВКОЙ (57) Изобретение относится к механосборочным работам, в частности к способам сборки деталей типа вал-втулка запрессовкой. Цель — повьппение прочности полученных соединений и улучшение условий их эксплуатации.

Для этого вал 1 при его запрессовке во втулку 3 передает осевое усилие дорну 2, который осуществляет упругопластическое деформирование втулки.

В герметичную зону, образованную дорном, передним торцом вала 1 и внутренней поверхностью втулки 3, подают среду под давлением, превышающим расчетное усилие контактного напряжения сопрягаемых деталей. Процесс запрессовки заканчивают в момент выхода цилиндрической ленточки дорна из втулки 3. Это приводит к тому, что происходит недопрессовка вала до нижнего опорного торца втул- д

<О ки. В результате у этого торца образуется свободный от контактного давления участок упрочненной охватываюШей поверхности. На этом участке вперед торцом запрессованного вала бразуется кольцевой выступ, который репятствует сдвигу вала относительно втулки в процессе действия осеВой эксплуатационной нагрузки. Дпийу сопрягаемой с втулкой поверхности вала и высоту зоны дополнительно433742 го давления на втулку, расположенной оТ торца вала до цилиндрической ленточки дорна, определяют из приведенных соотношений. В результате н процессе сборки сохраняется исходное качество сопрягаемых поверхностей, что способствует повьш ению прочности соединений. 4 ил.

Изобретение относится к механосбочным работам, в частности к спосоам прессовых соединений деталей ипа вал-втулка.

Пелью изобретения является повыение прочности полученных соедине|ий и улучшение условий их эксплуаации эа счет снижения усилия запресовки и сохранения исходного качест- t0 а сопрягаемых поверхностей соедин яемых деталей, а также обеспечения азборки соединения с использованием аходящейся под давлением среды.

На фиг. 1 изображена схема реализации предлагаемого способа (проме— футочная стадия); на фиг. 2 — соедиение, предназначенное для восприяия осевой нагрузки, совпадающей с аправлением запрессовки; на фиг.3 оединение, воспринимающее в процесСе осевые нагрузки разного направлейия; на фиг. 4 — схема процесса разборки соединения.

Способ осуществляют следующим образом.

Запрессовываемый:вал 1 передает с севое усилие дорну 2, при перемеп ении которого происходит упругоплас- 30 тическое увеличение диаметральных размеров охватывающей поверхности втулки 3. С момента:внедрения эапрессовываемого вала 1 во втулку 3

Создается герметичная эона, обраэоВанная обратным конусом дорна, передНим торцом вала и внутренней поверхностью втулки. В укаэанную зону осуществляют подачу среды под давлением, на 20-307. превышающим расче гйое усилие контактного напряжения "опрягаемых деталей. В результате упругое восстановление деформировинной дорном поверхности втулки ограничивается и последующее внедрение вала l во втулку 3 происходит беэ непосредственного контакта между сопрягаемыми поверхностями. Зто обеспечивает снижение контактного трения и силы запрессовки, а, кроме того, в процессе сборки сохраняется исходное качество сопрягаемых поверхностей, что способствует повышению прочности соединения.

Процесс эапрессовки заканчивают в момент выхода цилиндрической ленточки дорна 2 из втулки 3, когда происходит разгерметизация полости высокого давления, связанное с этим падение давления рабочей среды и схватывание сопрягаемых поверхностей. При этом исключается резкое увеличение запрессовочной силы на конечном этапе запрессовки, поскольку окончание процесса эапрессовки, как и весь процесс происходит без непосредственного, контакта сопрягаемых поверхностей.

В результате прекращения процесса запрессовки в момент выхода цилиндрической ленточки дорна из втул" ки, вал оказывается недопрессованныи до нижнего опорного торца втулки.

При этом длина сопряженной с валом поверхности втулки и номинальная площадь контакта деталей в соединении уменьшается.

Для того, чтобы прочность полученного соединения не уменьшилась, длину со пря гас мой с, втулкой пове рхности вала определяют из соотношения

hh

1 = b

Ь Вт

14337 где 1 — длина запрессованного вала; длина B Ãó ï

dh расстояние от торца вала до цилиндриче ской ленточки до р5 на; к — коэффициент, учитывающий направление действия осевой эксплуатационной нагрузки:

К = 1,0, когда направление )p действия осевой эксплуатационной нагрузки совпадает с направлением запрессовки; К = 0,5, когда в процессе эксплуатации соединения направление осевой нагрузки может изменяться, )5 т.е. допускается уменьшение длины контактной поверхности в сформированном соединении не более, чем на

5-107.

Расстояние от торца вала до ци- 2р линдрической ленточки дорна определяется из соотношения ЬЬ = (0,05—

Ьт

Установлено, что возможное уменьшение прочности соединения от уменьшения номинальной площади контакта сопряженных деталей с запасом ком— . пен сируе тс я дополнительным ее повышением, обусловленным увеличением фактиче ской площади контакта в соеди- 30 нении и коэффициента трения распре с-. совки з а счет сохранения исходного качества со пря гаемых поверхностей в течение всего процес с а з апре ссовки .

Помимо отмеченного, недопрессовка вала до нижнего опорного торца втулки приводит к тому, что у этого торца образуется свободный от контактного давления участок охватьваю- 40 щей поверхности. На этом участке вследствие упругого возврата металла происходит автоматическое восстановление диаметральных размеров и образование перед торцом запрессованного 45 вала кольцевого наплыва-выступа.

Этот наплыв-выступ дополнительно запирает запрессованный вал во втулке, препятствуя его сдвигу в процессе действия, осевой эксплуатационной нагрузки. Наличие во втулке зон, свободных от контакта с валом, расширяет технологические воэможности способа вследствие воэможности разборки таких соединений с использованием среды под давлением.

При совпадении действия эксплуатационной нагрузки с направлением запрессовки значение коэффициента К

42

4 принимается равным 1, В этом случае длина сопрягаемой с втулкой поверхности вала 1 =- Ь вЂ” dh и кольцевой напльв-выступ высотой Ь Ь = (0,050,1) h образуется только со стороны переднего торца запрессованного вала (фиг.2).

Когда в процессе эксплуатации соединения направление действия осевой эксплуатационной нагрузки может изменить знак на противоположный, значение коэффициента К принимается равным 0,5. В этом случа.е при той же как и выше длине сопрягаемой с втулкой поверхности вала, в процессе сборки происходит образование двух кольцевых нЛпльвов — выступов одинаковой высоты h = О, 5 (О, 05-0, 1) h с обоих концов запрессованного вала (фиг„. 3) .

Наличие зоны (или двух зон1> свободной от контакта с валом, образуемой при реализации предлагаемого способа, расширяет технологические возможности способа вследствие появляющейся возможности разработки таких соединений.

При разборке в одной операции совмещают распрессовку соединения вал †втул, при которой используют среду под давлением, и одновременное калиб1>ование отверстия szyzztr дорном. ,При движении штока пресса сила передается дорну 2 (фиг.4), Наличие во .втулке 3 краевой зоны, свободной от контакта с валом 1, обеспечивает возможность осевоro перемещения дорна без передачи осевого усилия на вал до момента вхождения его цилиндрической ленточки во втулку.

В момент вхождения цилиндрической ленточки дорна во втулку в замкнутую полость, образованную передним конусом инструмента, верхним торцом распрессовьваемого вала и внутренней поверхностью втулки, свободной от контакта с валом, подают среду под давлением. Происходит упругое увеличение диаметральноro размера внутрен" ней поверхности охватьвающей детали, расклинивание контактирующих поверхностей и проникновение среды под давлением в стык деталей. В результате при последующем перемещении дорна с момента передачи через него осевого усилия на вал выпрессовка последнего происходит при наличии

1433

20

50 (09 005 09 1 ) и в рассматриваемых экспериментах выполняли с размером hh = 0„1. 1 70= радиального зазора между сопряженными поверхностями. Это спо со 6ствует сниженьпо силы распрессовки, сохранению высокого качества контактных поверхностей распрессованных деталей и обеспечивает возможность их использования при многократных сборочно-разборочных работах.

Пример. Проводилась сборка деталей по предлагаемому спо сабу.

Дорн, применяемый при сборке, имел наружный диаметр цилиндрической ленточки 38,24, ширину ленточки о

2 мм, угол заборного конуса 2, угол о обратного конуса 3 „ Материал, из которого изготовлен дорн, сталь

Р.18. Втулки изготовлены с посадочным диаметром, при котором дорнование пРоизвоДилось с натлгом 094 мм.

Наружный диаметр втулки 60, высота ,втулки 70 мм.

Посадочный диаметр валов выбран с учетом остаточной деформации в металле втулки таким образом, чтобы запрессовка велась во всех образцах со средними натягами, соответствуюими прессовой посадке Н7/р6. Шерооватость сопрягаемык поверхностей находилась для валов в пределах R

0,8 — l 25, для втулок — R =2,0 2,5 мм. Материал валов и втулок— сталь 45 без термообработки.

Силовое воздействие при запрессов е в зоне обратного конуса дорна на нутреннюю поверхность втулки, выедшую из очага деформации, осущестляли маслом "Индустриальное 20", mop давлением на 20-30Х превышающим величину расчетных контактнык напряжений на поверхности сопряжения при средних натягах, соответствующих посадке Н7/р6, Окончание контактного взаимодействия цилиндрической ленточки дорна с втулкой фиксировали по манометру, встроенному в гидравлическую систему приспособления, на котором в этот мо мент отмечалось резкое падение стрел ки до нуля.

Расстояние от торца sana до цилиндрической ленточки дорна определяют по формуле

742 6

7 мм. Длина сопрягаемой с втулкой поверхности вала 1 = 70-7 = 63 мм.

В процессе запрессовки определилась максимальная сила запрессовки.

Кроме того, собранные обра.зцы подвергались разборке с использованием среды под давлением. Часть собраннык образцов подвергались распрессовке без использования среды под давлением с целью определения прочности соединений.

В результате испытаний установлено, что сила запрессовки по предлагаемому способу в 1,5-2 раза меньше, чем при сборке известным способом.

Сила потребная,на разборку образцов при использовании среды под давлением,в 2-3 раза меньше, чем при раа-борке при непосредственном контакте сопрягаемых поверхностей.„ Прочность соединений увеличивается в 1,3 раза по сравнению с соединениями, собранными известным способом сборки.

Формула изобретения

Способ сборки деталей типа валвтулка запрессовкой по, авт. св.

У 6172279 отличающийся тем, что, с целью повышения прочности полученных соединений и улучшения условий их эксплуатации, про це с с запрессовки заканчивают в момент окончания взаимодействия цилиндрической ленточки дорна с втулкой, высоту зоны дополнительного давления на деформируемую поверхность втулки, расположенной от торца запрессовывае- . мого вала до цилиндрической ленточки дорна, определяют из следующего соотношения .

gh = (0,05 — 0,1) K h где h — высота втулки, К вЂ” ко эффициент, учитывающий направление действия осевой эксплуатационной нагрузки: К = 1, когда направление действия осевой эксплуатационной нагрузки совпадает с направлением запрессовки; K=0,5, когда в процессе эксплуатации соединения направление действия осевой нагрузки может изменяться на противоположное, а длину сопрягаемой с втулкой поверхности вала выполняют с размером, определяемым следующим образом:

° ЬЬ

1 * h

В9

1433742

Фиг. я

Составитель Н.Пожидаева .

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко

Редактор Ю. Середа

Заказ 5495/16 Т ираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 с

Ь

Фэ к с Ъ

° с

Cb мз з н

С: