Способ сборки с натягом деталей типа вал-втулка из оптически активных материалов

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Респубпик (и) 935247 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За" влено 03, 03. 80 (2! ) 2922289/25-27 с присоединением заявки М (23) П р нори тет" (5! )М. Кл.

В ?3 P 11/02

3Ъвудэрсжиный кемнтет

СССР

h0 делэи иэээретений и открытий

Опубликовано 15.06.82.Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15.06.82 (53) УДК 658. 515 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Сурков и В. Т. Фирсов (71) Заявитель (50) СПОСОБ СБОРКИ С НАТЯГОИ ДЕТАЛЕЙ

ТИПА ВАЛ-ВТУЛКА ИЗ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к измерению напряжений в деталях машин методом фо тоупругости, в частности к исследо" ванию напряженного состояния деталей типа вал-втулка, собранных горячим способом с натягом.

Известен способ создания натяга нагреванием охватывающей и охлаждением охватываемой детали. При этом охватываемую деталь (вал) вставляют в охватывающую (втулку). За счет раз10 ницы размеров отверстия втулки и диаметра вала при остывании втулки или нагревании вала создается натяг.

Причем диаметр отверстия втулки мень" ше диаметра вала (1 1.

Недостаток этого способа заключается в том, что.этим способом не всегда возможно получить необходимую величину натяга в деталях из оптиче" ски активного материала, так как температура нагревания этих материа" лов ограничена и при нагревании вы2 ше 150 С материал теряет свои механические свойства.

Известен способ сборки с натягом деталей типа вал-втулка из оптически активных .материалов, заключающийся в том, что перед сборкой охваты- вающую деталь нагревают, затем раздают в радиальном направлении усилием внутренного давления среды с обеспечением напряженного состояния в пределах упругих деформаций, охлаждают эту деталь в напряженном состоянии, после чего снимают усилие внутреннего давления, вставляют охватываемую деталь в охватывающую и совместно нагревают (2 3.

Недостатком такого способа сборки деталей является то, что собранная этим способом деталь не содержит остаточных растягивающих напряжений, возникающих при горячей посадке с натягом, что приводит к непрочному соединению деталей, например, при моделировании напряженного сос3 935247 тояния деталей типа вал-втулка, собранных горячим способом с натягом.

Целью изобретения является повышение прочности соединения деталей типа бандажированных валков прокатных станов "5000".

Поставленная цель достигается за счет того, что согласно способу сборки с натягом деталей типа валвтулка из оптически активных материа- 10 лов, заключающемуся в том, что перед сборкой охватывающую деталь нагревают, затем раздают в радиальном направлении усилием внутреннего давления рабочей среды с обеспечением 1s напряженного состояния в пределах упругих деформаций, охлаждают эту деталь в напряженном состоянии, пос ле чего снимают усилие внутреннего давления, вставляют охватываемую деталь в охватывающую и совместно нагревают, перед сборкой одновременно с раздачей усилием внутреннего давления охватывающую деталь растягивают в осевом направлении, при этом растя- ээ гивают с усилием, равным усилию внутреннего давления рабочей среды на площадь торца этой детали.

Способ сборки с натягом деталей типа вал-втулка из оптически активных материалов поясняется чертежом.

Способ сборки заключается в следующей последовательности технологических приемов.

До соединения деталей охватывающую деталь I нагревают, затем разЭЭ дают в радиальном направлении усилием Р внутренного давления рабочей среды, например воздухом под давлением,и растягивают в осевом направлении с усилием Р с обеспечением напряженного состояния в пределах упругих деформаций, охлаждают до комнатной температуры деталь в напряженном состоянии, после чего усилие . 45

Р внутреннего давления воздуха и растягивающего усилия снимают, а в эту охватывающую деталь 1 вставляют охватываемую деталь (не показана) и обе детали в соединении совместно нагревают до температуры нагрева охватывающей детали до ее сборки. После совместного охлаждения до комнатной температуры в соединенных деталях фиксируются радиальные, танген 1иальные и осевые напряжения от натя- та.

В качестве примера рассмотрим со-:чинение вала и втулки, изготовленВыбор величины осевого растягивающего усилия по заявленной формуле обусловлен тем, что при горячей посадке натурных деталей в охватывающей детали возникают после охлажде-, ния именно такие растягивающие напряжения.

Величину натяга 0 определяют по формуле

Р.1

Ц щ»

E где = Р

2 осевое растягивающее напряжение; внутреннее давление; модуль упругости 1-го разряда; коэффициент

Пуассона; кг

1 см кг

200 см 0>5 ных из оптически автивного материала ЭД-6И.

Способ сборки деталей предлагаемым методом заключается в следующем.

В центральное отверстие заготовки охватывающей детали 1, изготовленной из оптически активного материала

ЭД-6М, вставляют резиновое уплотне" ние 2, металлические прокладки 3 и завинчивающие крышки 4. После этого деталь (заготовку) нагревают до 130 C.

В отверстие нижней крышки подают сжатый воздух под давлением

Р = I кг/см и одновременно растягивают деталь 1 усилием Р = 22 кг, для чего к нижнему крюку 5 подвешивают груз. Затем деталь 1 охлаждают под нагрузкой до комнатной темперетуры.

После снятия внутреннего давления и растягивающего усилил в заготовке фиксируются радиальные, тангенциальные и осевые деформации.

Вырезая из заготовки детали 1, например, втулку длиной "11000 0мм и вставляя во втулку вал, диаметр которого сопрягается с отверстием втулки по ходовой посадке, проводят их совместный нагрев до 130 С. При этом возникает силовое взаимодействие деталей, обусловленное разностью их сопряженных линейных размеров. После охлаждения составной детали до комнатной температуры в деталях фиксируются радиальные, тангенциальные . и осевые напряжения от натяга..

935247 г

К=--- коэффициент, учитывающий размеры деталей;

r ..= =25 мм - наружный радиус втулки; г = 18 мм, - внутренний радиус втулки.

Осевое усилие, прикладываемое к охватывающей детали определяется rio формуле

Р = М Рг1-.-Г(1.2,5 = 19,6 кг.

Осевое растягивающее напряжением равно !5

К = ----=--- =0 72 г 18

r 25

1+К 1+0 j2 6 кг

6z; = Р----=1 — -- -;;=3,16 --g

1-К - 1-0,72 см

1 1 8 1+О 72

0 = ---- - (---- ---- +O 5)200 1-0,72

316 ° 18

-0 5 -- ---- -- = 0,05 см.

Заявленные технологические отличия способа позволяют использовать ,е о, в частности, для моделирования бвндажированных валков прокатных станов и многовтулочных контейнеров.

Он дает повышение точности моделиро- Зо вания по сравнению с известными способами фотоупругости на 40 4. Зто позволяет применять его взамен моделирования на стальных моделях, не дающего картины распределения конта-З ктных давлений.

При этом значительно сокращаются затраты на изготовление и сроки изготовления моделей. Отпадает необ ходимость в усталостных испытаниях. аф

Изобретение использовано при проектировании бандажированных валков широкополосного стана "5000".

Формула изобретения

1. Способ сборки с натягом деталей: типа вал-втулка из оптически активных материалов, заключающийся в том, что перед сборкой охвать.вающую деталь нагревают, затем раздают в радиальном направлении усилием внутреннего давления рабочей среды с обеспечением .напряженного состояния в пределах упругих деформаций, охлаждают эту. деталь в напряженном состоянии, после чего снимают усилие и совместно нагревают, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью ïîвышения прочности соединения деталей типа бандажированных валков прокатных станов "5000", перед сборкой одновременно с раздачей усилием внутреннего давления охватывающую деталь растягивают в осевом направлении.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю" шийся тем, что охватывающую дет таль растягивают с усилием, равным усилию внутреннего давления рабочей среды на площади торца этой детали, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иванов Н. Н. Детали машин.

М., " Высшая школа", 1967.

2;Монахов-Ильин Г.П. Иоделирование деталей, соединенных насадкой с натягом. Труды ВНИИИЕТНАШ, И 31, 1972 (прототип).

935247

Составитель И. Басова

Техред Д.Пекарь Корректор .

Редактор H. Горват

Заказ 4115/17

Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Рауаская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,