Устройство для сборки запрессовкой деталей типа вал-втулка

 

Изобретение относится к механосборочному производству, к устройствам для сборки запрессовкой. Цель изобретения - повышение качества и производительности, а также снижение энергозатрат путем синхронной деформации сопрягаемых деталей во взаимно перпендикулярньк направлениях. Вал 20, зажатый в цанге 7 перемещается к зажатой в цанге 14 втулке 9. В момент контакта собираемых деталей включается источник ультразвуковых колебаний. К валу 20 эти колебания подаются в продольном относительно оси сборки направлении, а к втулке 9 - в плоскости, перпендикулярной упомянутой, оси. Запрессовка происходит при воздействии ультразвуковых колебаний. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ССЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„14 (д1) 4 В 23 Р 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4283908/31-27 (22) 13.07.87 (46) 30.01.89. Бюл. Ю 4 (71) Куйбьппевскнй политехнический институт им. В.В.Куйбыщева (72) В.А.Николаев, М;А.Куликов, Б.Л.Штриков, Е.В.Шибанова (53) 658 ° 515(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1177112, кл. В 23 P 19/04, 02,04.84. (54) УСТРОЙСТВО,ДЛЯ СБОРКИ ЗАПРЕССОВКОЙ ДЕТАЛЕЙ ТИПА BAJI — ВТУЛКА (57) Изобретение относится к механосборочному производству, к устройствам для сборки запрессовкой. Цель изобретения — повынение качества и производительности, а также снижение энергозатрат путем синхронной деформации сопрягаемых деталей во взаимно перпендикулярных направлениях. Вал

20, зажатый в цанге 7, перемещается к зажатой в цанге 14 втулке 9. В момент контакта собираемых деталей включается источник ультразвуковых колебаний. К валу 20 эти колебания подаются в продольном относительно оси сборки направлении, а к втулке

9 — в плоскости, перпендикулярной упомянутой. оси. Запрессовка происходит при воздействии ультразвуковых колебаний. 4 ил.

1454637

Изобретение относится к механо, сборочному производству, к устройствам для сборки запрессовкой деталей типа вал — втулка.

Целью изобретения является повышение качества и производительности, а также, снижение энергозатрат путем обеспечения синхронной деформации во взаимно перпендикулярных направлениях !0 сопрягаемых деталей в процессе sa прессовки.

На фиг. 1 изображена конструкция описываемого устройства; на фиг, 2взаимодействие кольца с валом при од- !5 !,новременном воздействии двух взаимно перпендикулярных ультразвуковых колебаний; на фиг. 3 - диаграммы воздей-

1 ! ствия ортогональных ультразвуковых колебаний; на фиг, 4 — зависимость 2О коэффициента трения при прессовании от амплитуды УЗК на торце вала, Устройство содержит нажимной узел

1, включающий в себя механизм смены захватного органа. На нажимном узле 25 ! имеется конический выступ 2, обращен-! ный в сторону захватного органа. Корпус 3 последнего связан с нажимным узлом при помощи упругих элементов— пружин 4. В корпусе 3 закреплен преоб-30 разователь S ультразвуковых колебаний, а на торце преобразователя смонтирован концентратор 6, выполненный в виде втулки с коническим и цилиндрическим участками на внутренней по35 верхности. В полости концентратора размещена цанга 7. Захваты 8 выполнены в виде двуплечих рычагов и закреплены шарнирно на корпусе 3 с возможностью взаимодействия одними концами 4р с коническим выступом 2, а другими— с цангой 7.

Приспособление для установки и зажима втулки 9 выполнено в виде смонтированного на основании 10 дополнительного корпуса 11, в котором установлены дополнительные концентратор

12 ультразвуковых колебаний, преобразователь 13, а также цанга 14, в коT Ð7> через демпфирующую прокладку

15 устанавливается собираемая втулка

9. Концентратор 12 сопряжен со стаканом 16 через демпфирующую прокладку

17. Для эажатия втулки на стакане !6 при помощи резьбового соединения закреплена упорная втулка 18, а сам стакан снабжен тягой 19, которая соединена с электромагнитным приводом. Обмотки основного 5 и дополни тельного 13 преобразователей соединены с одним источником питания встречно (в противофазе).

Устройство работает следующим образом.

Вал 20 зажимается цангой 7, а втулка 9 — цангой 14. С помощью следящего электропривода осуществляется перемещение нажимного узла и воздействие вала на втулку статическим усилием. Момент контакта собираемых деталей определяется сенсорным устройством захватного органа, которое включает источник ультразвуковых колебаний (не показан), Магнитострикционные преобразователи 5 и 13 возбуждают ультразвуковые колебания,К валу 20 колебания подаются в продольном относительно оси сборки направлении и образуют на его поверхности стоячую волну. На втулку

9 ультразвуковые колебания воздействуют в плоскости, перпендикулярной оси запрессовки.

Воздействие на.втулку ультразвуковьнчи (поперечными, диаметральными) колебаниями с амплитудой А„,„ в первый полупериод увеличивает ее внутренний диаметр на величину h Э»=А„ „.

Внутренний диаметр кольца становится равным

В„=Ц,„+0D» +AAïîï °

В это же время стоячая волна ультразвуковых колебаний на границе пучности поверхности вала формирует его диаметр по размеру

Dn +0De De +А »ом вщ,„нцн» где А„ „„- приращение значения диаметра вала на участке пучности,:. образованной стоячей волной с амплитудой А„ н„=00 ;

D — номинальное значение внут"иом реннего диаметра втулки, обеспечивающее требуемое соединение (с натягом);

D — номинальное значение диамет-. »ом ра вала, соответствующее требуемому соединению с втулкой.

В данном случае при требуемых размерах запрессованных деталей (вал— втулка) De D» амплитуды ультра ном "ном„ звуковых колебаний подобраны так, чтобы образовался зазор в соединении при эапрессовке втулки на величину

1454637.5

Ь =(D„-Г )+(А -А ) n

3 "нам Енот ПОО О Чю

При этом силы трения практически отсутствуют и происходит соединение с зазором под действием малой величины статического усилия Р (фиг. 3): ст ст1

I где Р— требуемое статическое усиcr лие с воздействием ультразвуковых колебаний (УЗК);

P — необходимое усилие без возст действия УЗ К.

Во второй полупериод втулка сжимается и диаметр ее уменьшается на величину hD А„ „, а поверхность вала в эту полуволну растягивается, образуя впадину на его поверхности и выделяя следы воздействия ультразвуковых колебаний.

B этот полупериод обеспечивается: соедийение (запрессовка) втулки с валом с натягом, но с меньшим значением сил трения:

l тр Frp

1 где Р— силы трения при воздействии продольных ультразвуковых колебаний;

F Ä вЂ” силы трения при запрессовке втулки с натягом без воздействия ультразвуковых колебаний.

В итоге в каждый момент запрессовки при воздействии УЗК требуемое усилие меньше, чем без такого воздействия, что приводит к снижению энергозатрат.

Вследствие динамического контакта сопрягаемых поверхностей в период действия как поперечных, так и продольных УЗК, обеспечивается необходимый проворот запрессовываемой втулки из-эа возможного отклонения форм поверхностей кольца или вала или несоосности, тем самым осуществляется автоматический поиск действительной оси симметрии (соединения) и наиболее точное соединение вала со втулкой.

Причем в процессе динамического контактирования выделяются фазовые траектории скольжения создаваемые воздействием ультразвуковых колебаний во взаимно перпендикулярных плоскостях согласно фиг. 3.

В результате этого уменьшается время на поиск направляющих на соеди15

ЭО

55 некие и интенсифицируется процесс запрессовки втулки на вал в целом.

Известно также, что при ультразву-ковой обработке поверхностей деталей снижаются пластические деформации, упрочняется их поверхностный слой и уменьшаются силы трения, как показано (фиг. 4).

Формул а изобретения

Устройство для сборки запрессовкой деталей типа вал — втулка, со-держащее основание, нажимной узел, источник питания, преобразователь ультразвуковых колебаний, захватный орган для вала, выполненный в виде корпуса и зажимов в виде двуплечих рычагов, шарнирно закрепленных на последнем, и соединенный с нажимным узлом при помощи упругого элемента, а также приспособление для установки эапрессовываемых втулок, смонтированное на основании, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения качества и производительности, а также снижения энергозатрат, оно снабжено концентратором ультразвуковых колебаний, выполненным в виде втулки с коническим и цилиндрическим участками на внутренней поверхности и радиальными прорезями, жестко закрепленной на корпусе захватного органа, и цангой, установленной с возможностью взаимодействия своей наружной поверхностью с коническим участком концентратора, нажимной узел выполнен с коническим выступом, обращенным в сторону захватного органа, преобразователь ультразвуковых колебаний смонтирован на торце концентратора, зажимы установлены в радиальных прорезях последнего с возможностью взаимодействия одними концами с цангой, другими — с выступами нажимного узла, а приспособление для установки собираемых втулок выполнено в виде допол-, нительного корпуса, дополнительных преобразователя, концентратора и цанги, соединенных между собой и с дополнительным корпусом аналогично основным, демпфирующей прокладки, установленной внутри дополнительной цанги, а также упорной втулки и стакана, соединенных между собой при помощи. резьбы, при этом обмотки основного и дополнительного преобразователей подключены к источнику питания встречно.

) 454637

1454637

О, 1 Я 3 4 5 д 7 д СРЯ

Составитель Н.Пожидаева

Редактор А.Маковская Техред M.Äèäûê

Корректор С.Шекмар

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Укгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7390/ 19 Тирак 892 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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