Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С НАТЯГОМ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механосборочном производстве для соединения деталей с натягом.

Известен способ соединения деталей с натягом путем запрессовки ползуном пресса одной из деталей в другую продольным перемещением [1, с.4].

Способ характеризуется высокой вероятностью повреждения (риски, задиры) сопрягаемых поверхностей деталей и значительным рассеянием усилий запрессовки, что зачастую не обеспечивает требуемой прочности соединения [1, с.9].

Известен также способ соединения деталей с натягом, при котором после запрессовки одну из деталей сдвигают относительно другой до наступления срыва соединения в направлении, противоположном ее движению при запрессовке [2].

Известный способ сложен в реализации, так как требует выполнения операции сборки за два перехода с переустановкой собираемого соединения, что снижает производительность и не обеспечивает значительного повышения прочности соединения, так как срыв неуправляемый и производится однократно.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому является способ соединения деталей с натягом, включающий запрессовку одной из деталей в другую путем передачи запрессовываемой детали усилия от ползуна при создании на нем усилия от привода, при этом в процессе запрессовки периодически осуществляют срывы полученного соединения путем продольного относительного перемещения деталей [3]. Описанный способ принят за прототип изобретения.

Недостатками такого способа соединения деталей с натягом являются ограничение технологических возможностей и недостаточная прочность получаемого соединения.

Ограничение технологических возможностей способа связано с тем, что для каждого вида собираемого соединения требуется свой упругий элемент (пружина) между ползуном и запрессовываемой деталью, а также своя технологическая оснастка сборочного оборудования, кроме того, отсутствует регулирование параметров упругого элемента.

Недостаточная прочность соединения деталей с натягом обусловлена значительными (до 500 мкм) неконтролируемыми перемещениями запрессовываемой детали в период срывов.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа и повышение прочности собираемого соединения.

Поставленная задача решена за счет того, что способ соединения деталей с натягом включает запрессовку одной из деталей в другую путем передачи запрессовываемой детали усилия от ползуна при создании на нем усилия от привода, при этом в процессе запрессовки периодически осуществляют срывы полученного соединения путем продольного относительного перемещения деталей. В качестве привода для создания усилия на ползуне используют гидравлический цилиндр, с поршнем которого связан ползун, усилие на ползуне создают путем сжатия жидкости в рабочем объеме гидравлического цилиндра, а срывы полученного соединения производят при сжатии жидкости в упомянутом рабочем объеме до получения усилия, превышающего силу сопротивления перемещению поршня гидравлического цилиндра, при этом гидравлический цилиндр выполнен с возможностью предварительного изменения величин его начального рабочего объема и максимального давления жидкости для обеспечения переналадки на сборку соединений деталей других размеров и прочности.

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - элемент А на фиг.1.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед сборкой соединения с натягом детали 1 и 2 (фиг.1) соответствующим образом ориентируют в приспособлении относительно друг друга и ползуна 3 пресса. При запрессовке жидкость от насоса заполняет рабочий объем 4 гидравлического цилиндра 5 привода ползуна. Силы сопротивления препятствуют перемещению поршня цилиндра и связанного с ним ползуна пресса. По мере роста давления в цилиндре происходит сжатие жидкости и накопление ею механической энергии. Собираемые детали остаются неподвижными, однако в зоне контакта поверхностные слои материала детали 1 деформируются и образуют волну 6 (фиг.2). Когда энергия сжатия жидкости создает силу запрессовки F_c больше суммарной силы сопротивления, деталь 2 с большой скоростью перемещается относительно детали 1 на расстояние L, пропорциональное величине сжатия жидкости в объеме 4. Затем процесс повторяется.

Практически мгновенное перемещение детали 2 относительно детали 1 приводит к тому, что неровности, находящиеся на поверхности волны 6, не входят в контакт с фаской 7 и не сминаются, а после срыва, когда волна выравнивается, контактируют с сопрягаемой поверхностью и увеличивают механическую составляющую силы трения между собираемыми деталями и, следовательно, определяют прочность соединения. Возможность управления величиной продольных перемещений детали 2 в период срывов позволяет управлять амплитудой волны 6 деформируемого материала детали 1 и прочностью соединения.

Переналадка пресса на сборку соединения с натягом деталей других размеров или с другой заданной прочностью соединения достигается изменением рабочего объема 4 цилиндра путем установки поршня в новое исходное положение и настройкой предохранительного клапана на другое предельно допустимое давление жидкости.

Сущность способа сводится к тому, что в процессе запрессовки жидкость периодически сжимается в рабочем объеме гидравлического цилиндра и, накопив достаточную механическую энергию, обеспечивает управляемый срыв соединения с натягом продольным перемещением запрессовываемой детали. Срывы осуществляются периодически, на заданную величину, до полного завершения процесса сборки соединения.

При этом изменение объема жидкости в цилиндре за счет ее сжимаемости определяется зависимостью (обобщенный закон Гука) [4, с.9]

ΔV=V₀·Δр/E, где V₀ - предварительно настраиваемый начальный рабочий объем гидравлического цилиндра привода ползуна пресса; Δр - изменение давления жидкости до момента срыва соединения, ограничиваемое настройкой предохранительного клапана привода; Е - модуль объемного сжатия (модуль упругости) жидкости.

Расстояние, на которое перемещается запрессовываемая деталь в результате срыва соединения

L=ΔV/S,

где S - площадь поршня со стороны рабочего объема гидравлического цилиндра. Обычно

S=πD²/4,

если D - диаметр поршня.

Регулирование параметров упругой связи приводит к оптимальному изменению жесткости и мощности привода ползуна, а также величины его продольных перемещений в период срывов.

Пример осуществления изобретения

На гидравлическом прессе собрано десять соединений типа «вал-втулка» с геометрическими параметрами: диаметр соединения 20 мм, наружный диаметр втулки 30 мм, внутренний диаметр вала 10 мм, длина соединения 15 мм. Материал вала и втулки - сталь 45. Сопрягаемые поверхности обрабатывались точением с шероховатостью Ra 2 мкм. Натяг выдерживался в пределах 25…30 мкм.

При сборке пяти соединений деталей с натягом путем предварительной настройки начального рабочего объема гидравлического цилиндра и максимального давления жидкости получено продольное перемещение запрессовываемой детали в момент срыва на расстояние 400…500 мкм, а при сборке других пяти соединений эти перемещения составляли 100…200 мкм.

Разборка полученных соединений на прессе с регистрацией усилия показала, что соединения, собранные с меньшими продольными перемещениями, в моменты срывов имеют прочность на 20…30% выше.

Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей способа и повышение прочности собираемого соединения деталей с натягом.

Изобретение позволяет оптимизировать процесс соединения деталей с натягом путем управления жесткостью и мощностью привода ползуна пресса и тем самым расширить технологические возможности способа и повысить прочность собираемого соединения.

Источники информации

1. Гречищев Е.С. Соединения с натягом: расчеты, проектирование, изготовление [Текст] / Е.С.Гречищев, А.А.Ильяшенко. - М.: Машиностроение, 1981. - 247 с.

2. Авторское свидетельство СССР №1034866, кл. В23Р 11/02, F16B 4/00, 22.02.82.

3. Авторское свидетельство СССР №1171265, кл. В23Р 11/02, F16B 4/00, 12.04.83 (прототип).

4. Свешников, В.К. Станочные гидроприводы [Текст]: справочник: библиотека конструктора / В.К.Свешников. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2004. - 512 с.