Способ сборки прессовых соединений типа вал-втулка

 

Использование: в машиностроительной промышленности для сборки соединений с гарантированным натягом при автоматизированной сборке. Сущность изобретения: ультразвуковые колебания подают на менее твердую деталь в продольном направлении. Амплитуду ультразвуковых колебаний изменяют пропорционально глубине, на которую вал запрессовывают во втулку в каждый текущий момент времени. Центрирование производят путем совмещения записанных на круглограмме выступов вала с выступами отверстия.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В 23 Р 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (1 ц р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ („") (т) с2 + /(2. (— — ) где д — натяг;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4793451/27 (22) 20,02.90 (46) 07.05.92. Бюл. ¹ 17 (71) Самарский филиал Института машиноведения им. А.А.Благонравова (72) В.А.Николаев, Б.Л.Штриков и M.À.ÊóëèKOB (53) 621.757 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1344566, кл, В 23 P 11/02, 1986. (54) СПОСОБ СБОРКИ ПРЕССОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТИПА ВАЛ-ВТУЛКА

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, в частности предназначено для сборки соединений с гарантированным натягом, и может быть использовано для автоматизированной сборки в условиях РТК.

Целью изобретения является повышение точности и прочности соединений с натягом путем достижения в процессе сборки активного формирования поверхностного слоя контактирующих поверхностей за счет совмещения процессов обработки упрочнения и сборки.

При запрессовке происходит увеличение силы, необходимой для достижения деталями заданной координаты осевого положения, в связи с возникающими на поверхностях контакта напряжениями, вызванными деформацией поверхностных слоев, Эти напряжения определяются выражениями (57) Использование: в машиностроительной промышленности для сборки соединений с гарантированным натягом при автоматизированной сборке. Сущность изобретения: ультразвуковые колебания подают на менее твердую деталь в продольном направлении.

Амплитуду ультразвуковых колебаний изменяют пропорционально глубине, на которую вал запрессовывают во втулку в каждый текущий момент времени. Центрирование производят путем совмещения записанных на круглограмме выступов вала с выступами отверстия.

d — диаметр, по которому происходит запрессовка;

d> — диаметр отверстия в вале (если оно имеется);

d2 — наружный диаметр втулки, в которую запрессовывается вал; ,и1,,и2 — коэффициент Пуассона материала соответственно вала и втулки;

Е1, Е2 — модуль упругости материала соответственно вала и втулки.

1731568 (2) d(1 1+la) (4)

2с

1+юг

2d 1+"+, (5) При запрессовке деталей из одного материала и отсутствии отверстия в вале зависимость (1) представлена в виде дЕ

Ро

Сила. необходимая для запрессовки, равна

P = узап X Po d Al (3) где узап — коэффициент трения при запрессовке;

h — длина, на которую произошла запрессовка.

Работа, которую необходимо совершить при запрессовке вала на величину Л !, равна

w = — Р Л I.

2

Или, подставляя (1) и (3) в (4), получают

2с где с =1+

1+k

1 — k г.

С возрастанием сопротивления ультразвуковым колебаниям из-за роста силы запрессовки фактическая амплитуда колебаний по отношению к первоначальной уменьшается, что является недопустимым для нормального хода процесса. При этом процесс ультразвуковой запрессовки трансформируется в обычную запрессовку, В связи с этим необходимо регулировать амплитуду на определенную величину, т,е. увеличивать энергию колебаний, Увеличение полной энергии колебаний за один цикл составляет

1 (6) где k — относительная жесткость детали, совершающей ультразвуковые колебания, k =

Е Е

F — площадь сечения детали, резонансная длина детали;

Л

I = —, Л вЂ” длина ультразвуковой волны

2 (Л 240 мм);

Лф — увеличение амплитуды ультразвуковых колебаний.

При перемещении на длину Л I вал совершит и колебаний, что соответствует уве5 личению энергии

w>=w> n, (7) где п = а с; а — частота колебаний;

t — время, за которое вал переместится

Л!, 10 на величинУ Л и т = ч чзап чзал GKopocTb, с которой производится запрессовка.

Подставляя в (6), получают

Е л d 2 й) Л I Л(w1—

2 4 Л чзап (8)

4 Л чзап

Очевидно, что увеличение сопротивления запрессовке должно сопровождаться ростом энергии колебаний, т.е. должно соблюдаться равенство w = мц, или

4Л чзап

Решая (9) относительно Л(, получают

30 gg (2fsan д Л! Л ч

d в.с

1,41 узап д Л! Л узап (10 с! в с

35 Анализ результатов, приведенных в (6), показывает, что увеличение нагрузки от 0 до

1500 Н изменяет час готу ультразвуковых колебаний на 0,4,. Таким образом, при запрессовке увеличение амплитуды

40 ультразвуковых колебаний, вызванное увеличением силы запрессовки, должно быть пропорционально корню квадратному из приращения глубины запрессовки.

Пример. Производят запрес".овку

45 вала диаметром d = 5 мм из стали ШХ15 в подшипниковое кольцо из той же стали на глубину Л = 5 мм, Натяг д = 0,005 мм, чзап =

= 5 мм/с, а = 20000 Гц, ф = 0,004 мм, f3 n =

= 0,19, бг = 8 мм.

50 Увеличение амплитуды ультразвуковых колебаний к завершению момента запрессовки Л(= 0,002 мм.

Формула изобретения

Способ сборки прессовых соединений

55 типа вал-втулка, включающий центрирование соединяемых деталей, приложение усилия к одной из деталей, воздействие ультразвуковыми колебаниями, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения геометрической точности и прочности сое1731568

1,41 о е с где (— увеличение амплитуды;

Составитель Б.Штриков

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор Н.Рогулич

Заказ 1545 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 динения, предварительно на круглограммах записывают некруглости профиля деталей, затем центрируют путем совмещения выступов одной детали с выступами другой, а ультразвуковые колебания подают на менее твердую деталь в продольном направлении, изменяя в процессе сборки их амплитуду, причем приращение амплитуды ультразвуковых колебаний определяют по формуле

d — диаметр, по которому происходит запрессовка; узап — коэффициент трения или запрессовке;

5 ЛI — длина, на которую произошла запрессовка;

А — длина ультразвуковой волны в материале детали, на которую подаются ультразвуковые колебания;

10 Чзад GKGpGcrb запрессовки; а — частота ультразвуковых колебаний; с=1+ 2 ° k

1+k2 d

1 — k d2

dz — на ружн ы и диаметр втул ки.