Зажимное устройство машины для сварки трением

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 20/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л

Э»

Фк

Э»а

° » »г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4900972/08 (22) 08.01.91 (46).15.04.93. Бюл. М 14 (71) Производственное объединение "Челябинский тракторный завод им. В.И.Ленина" (72) Л.С.Канель и В.А.Цеханович (56) Авторское свидетельство СССР

М 1368138, кл. B 23 К 20/12; 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1311889, кл. B 23 К 20 12, 1985. (54) ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО МАШИНЫ

ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ (57) Использование: в машинах для сварки трением, для фиксации деталей по внутренней поверхности, Сущность изобретения: сдвоенный торсион, образованный оправкой 7 и обоймой 4 с общей заделкой во фланце 3, связан с нижними частями кулач22

„„5Q„„1808581 А1.ков 5. Верхние части кулачков 5 выполнены наклонными к радиальной оси устройства.

На внутренней поверхности оправки 7 выполнены наклонные к радиальной оси устройства поверхности для взаимодействия с аналогичными поверхностями кулачков 5.

Под действием осевой силы кулачки 5, перемещаясь по наклонным плоскостям вала 2, вызывают деформацию оправки 7 и ее поджатие к поверхности заготовки, При действии крутящего момента во время сварки происходит дополнительное расклинивание оправки 7 за счет включения в работу наклонных к радиальной оси устройства поверхностей кулачков и обоймы, Внутренняя полость устройстьа может быть загерметиэирована прокладкой 15 и кольцом и заполнена смазкой. 1 э.п.ф-лы, 4 ил.

1808581

10

55 зом.

Изобретение относится к сварке трением деталей при их фиксации в процессе сварки за внутреннюю боковую поверхность.

Целью изобретения является повышеwe надежности работы устройства.

На фиг.1 показано зажимное устройство для крепления деталей, установленное на шпинделе сварочной машины (аналогичное — монтируется на задней бабке); на фиг.2 .— разрез А — А на фиг.1; на фиг. 3— разрез Б — Б на фиг,1; на фиг.4 — фрагмент фиг.3 (вариант сопряжения верхних частей кулачков с наклонными поверхностями оправки).

Устройство состоит из корпуса 1, на основании которого неподвижно установлен вал 2 с наклонными плоскостями на свободном конце, выполненными в виде пазов. С цилиндрической поверхностью вала 2 сопряжен фланец 3 обоймы 4, выполненной в виде тарсиона, с окнами для установки кулачков 5, верхняя часть 6 которых выполнена наклонной к радиальной оси устройства, оправка 7 — торсион трубчатого сечения— имеет с одной стороны, фланец 8, связанный через шлицевое соединение (фиг.2) с фланцем 3 обоймы 4 и зафиксированный болтами 9, с другой — дно 10, сопряженное с оправкой 7 через вставку 11 из упругопластического материала.

На внутренней стенке оправки 7 выполнены наклонные к радиальной ocv. устройства поверхности для взаимодействия с аналогичными поверхностями 6 кулачков 5.

Наружные контактные поверхности оправки 7 выполнены рифлеными и контактируют с базовой поверхностью свариваемой заготовки 12, в частности, с внутренним диаметром 113+0,87 ролика опорного катка трактора Т-170 М, Утолщенная часть торсиона-оправки 7 имеет местные фланцьг13, в которые впрессованы упоры 14, являющиеся опорной базовой поверхностью заготовки 12, Внутренняя полость устройства загерметизирована прокладкой 15 и кольцом 16 и может быть заполнена смазкой. Для исключения образования вакуума или давления при работе на оси вала 2 выполнено дренажное отверстие, Фланец 3 обоймы 4 через тяги 17, диск

18, шток 19 связан с поршнем 20 цилиндра

21. Корпус 1 жестко закреплен на торце шпинделя 22 сварочной машины. Части кулачков, сопрягаемые с обоймой и плоскостями вала 2, образуют рабочие клиновые поверхности.

Устройство работает следующим обраЗаготовка 12 через приемное устройство (не показано) одевается на оправку 7.

Обойма находится в крайнем правом положении, оправка 7 образует посадочный диаметр — меньший gji 113 заготовки (сплошная линия на фиг.3).

При подводе задней бабки с установленной на патроне аналогичной конструкции неподвижной в процессе сварки заготовкой происходит проталкивание заготовки 12 до упоров 14. После этого полости цилиндра 21 переключаются, подается предварительное давление, обойма 4 вместе с оправкой перемещается влево, нижние части кулачков 5,, перемещаясь по наклонным плоскостям — пазам вала 2 за счет действия торцевых стенок прорезей обоймы 4 вызовут местную деформацию оправки 7 и подъем ее контактных поверхностей — осуществляется предварительный поджим заготовки (тонкие контурные линии на фиг.3), при этом оправка-торсион 7 выходит из первоначальной окружности, а за счет совместного движения обоймы 4 и оправки 7, имеющих жесткую связь посредством фланцев 3 и 8 не произойдет отрыв базовой поверхности заготовки от упоров 14.

После этого снижается осевое давление в схеме машины (не показана), включается вращение шпинделя (против часовой стрелки на фиг.3) и начинается сварочный цикл, На заготовку 12 действуют осевое давление и крутящий момент, величины которых меняются в различных стадиях процесса, Под действием осевого давления происходит расклинивание кулачками 5 оправки 7 (перемещение кулачков 5 по наклонным поверхностям вала 2), под действием крутящеrb момента происходит дополнительное расклинивание оправки 7 за счет включения в работу клиновых поверхностей кулачков 5 и оправки 7.

Нижние части кулачков 7 совместно с пазами вала 2 и обоймы 4 образуют заделку сдвоенного торсиона.

Конструкция основных элементов уСтройства в виде двух коаксиально расположенных торсионов, соединенных между собой с заделкой через кулачки 5 в валу 2 с высокой жесткостью, позволяет практически вдвое сократить общую длину устройства и обеспечить его достаточную технологическую точность при значительных осевых и скручивающих нагрузках.

Проведен ориентировочный расчет торсионов на скручивание по известным формулам (см..Беляев Н,M.Ñonðoòèâëåíèå материалов. M., 1951, с.198).

1808581

55

При длине стержня (трубы) I наибольший угол закручивания между крайними сечениями будет равен р

G Ip где Мк — крутящий. момент, вызывающий поворот сечений трубы относительно неподвижного опорного сечения (кг см);

G — модуль упругости при сдвиге (для стали G = 8 1 10 кг/см ); ! р — полярный момент инерции, (см ).

Для трубчатого сечения

lp 0,1 (0 — d ) (там же, с 196)

D — наружный диаметр трубы, (см);

d — внутренний диаметр трубы, (см).

Задаваясь реально действующими факторами и определенными конструктивными размерами торсиона, получим следующее значение р (рад), Максимальное значение крутящего момента для действующей в производстве машины сварки трением роликов опорных

КатКОВ тРаКтОРа Т вЂ” 170М (MKpmax2) ОПРЕДЕЛЯлось по соотношению к первому пику

Мкртах1, КОтОРЫй НаХОДИЛСЯ ПО ПИКОВОМУ тОку пускового электродвигателя. СоотношениЕ Мкрвах1/Мкртах2 = 1 /4 ДлЯ Цикла сваРки с самоторможением шпинделя после отключения привода. В последующем величина

Мкрвахг проверялась опытным путем.

MKpmax = 175 — 180 кг м

Мкртах2 = 800 Kl м = 80 10 кг сМ. з

Принимаем следующие геометрические размеры торсиона

0 = 110 мм = 11 см, d = 108 5 ìì =

=10,85; = 50 см, тогда ! р = 0,1 (1 1 — 10,85 ) = 0,1 (1464.1 — 1 3859) = 78,2 см ф 0,063 рад 1 рад

80 10 50

78,2 8,1 10 э 3,44.10, тогда p= 0,063 = 3,61 .

3,44 10

Линейное перемещение в точках контакта с заготовкой составит

113 3,14 3,61 3 "6 Ф = 113 О 87

3,56 мм, Ф aaa = 113 мм, 360

При использовании сдвоенного торсиона (длина) сокращается примерно вдвое до

250 мм, с корректировкой толщины стенок дет.4 и 7, т.е, имеется реальная, работоспособная конструкция зажимного устройства на базе двух коаксиально расположенных торсионных труб, соединенных между собой, с заделкой через кулачки 5 в валу 2 (боковые стенки пазов вала, нижних частей

35 г

40 кулачков, пазов утолщенной части обоймы 4), К основным преимуществам предлагаемого зажимного устройства относятся — повышенная надежность работы (патрон закрытого типа — исключение попадания окалины к рабочим контактным поверхностям, обеспечение их работы в условиях интенсивной смазки); — относительная простота конструкции (по сравнению с прототипом исключены механизмы возврата кулачков в исходное положение и их совместного движения — дат.7, 8,9,10,11,14и15); — использование для зажима детали одновременно двух основных факторов процесса — осевого давления и крутящего момента, Зажим заготовки и возврат элементов конструкции в исходное положение связаны в основном с работой выбранной схемы сдвоенного торсиона; поэтому качество его изготовления будет определять работоспособность предлагаемого устройства.

Формула изобретения

1. Зажимное устройство машины для сварки трением. содержащее корпус, жестко связанный с ним вал, выполненный с наклонными плоскостями на свободном конце, установленную на валу с возможностью продольного перемещения приводную обойму, оправку, расположенную коаксиально обойме и выполненную с дном на торце, кулачки, размешенные в предусмотренных в обойме пазах с возможностью вза- . имодействия клиновыми поверхностями с наклонными поверхностями вала, причем поверхности кулачков противоположные упомянутым выполнены наклонными к радиальной оси устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности, оправка и обойма выполнены в виде соединенных между собой торсионов, на внутренней стенке оправки выполнены наклонные к радиальной оси устройства поверхности для взаимодействия с аналогичными поверхностями кулачков, оправка снабжена вставкой из упругопластичHого материала, посредством которой она сопряжена с дном.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения долговечности, обойма установлена на валу и связана с оправкой герметично, замкнутая полость, образованная торцом вала, обоймой и оправкой, заполнена смазкой.

1808581

Составитель Л. Канель

Техред M.Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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