×
10.04.2013
216.012.326d

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОЛИКОВ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении роликов приводных цепей, применяемых в металлургии, конвейерных устройствах и других высокоэнергетических передачах движения. Отрезанную от прутка заготовку после термообработки и смазывания деформируют комбинированным выдавливанием двумя пуансонами в матрице. В результате получают полый цилиндр с перемычкой. Один пуансон имеет плоский рабочий торец для создания плоской поверхности перемычки. Второй пуансон имеет плоскоконусный рабочий торец для создания на другой поверхности перемычки выемки в виде усеченного конуса. Перемычку удаляют вырубкой. На внутренней стенке цилиндра оставляют конический выступ, который вдавливают в стенку при дальнейшей калибровке ролика. Объем выступа превышает объем образующихся дефектов в виде вырыва после вырубки перемычки и в виде утяжины на наружной поверхности полуфабриката. В результате обеспечивается компенсация дефектов комбинированного выдавливания и последующей вырубки перемычки без снижения коэффициента использования металла, что приводит к повышению качества полученных изделий и производительности их изготовления. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к отрасли технологии машиностроения, в частности к области обработки металлов давлением, и может быть использовано для повышения надежности работы приводных цепей, используемых в металлургии, конвейерных устройствах и других высокоэнергетических передачах движения.

Ролики для тяжелонагруженных приводных цепей представляют собой длинноосные втулки из стали 20Г, которые штамповкой получать трудно и часто производственники их изготавливают обработкой резанием, из-за чего почти 50% металла приходится отправлять в стружку. При этом производительность становится низкой, а трудозатраты большими (примером такого производства является Тульский завод цепей, сайт http://www.tzc.ru).

Известен способ, когда заготовку отрезают от прутка, термообрабатывают, смазывают и выдавливают обратным способом деталь в виде стакана с дном, которое затем вырубают (Филимонов Ю.Ф., Позняк Л.А. Штамповка прессованием. М.: Машиностроение, 1964, 157, фиг.113). Однако ролики таким способом получают мелкие, не более 1,5-1,8 внутреннего диаметра по высоте, что используется в цепях для мелкого транспорта (велосипед, мопед, мотоцикл). Выдавливание длинноосных роликов таким способом приводит к быстрой поломке инструмента.

Известен также способ, взятый нами за прототип, с использованием комбинированного выдавливания из сплошной заготовки (Филимонов Ю.Ф., Позняк Л.А. Штамповка прессованием. М.: Машиностроение, 1964, 161, фиг.118) полого цилиндра с перемычкой внутри с коническими поверхностями, что повышает стойкость инструмента. Эту перемычку удаляют сверлением, оставляя внутренний выступ, который затем снимают механическим путем (точение, шлифование, калибровка) внутренней полости. Недостатком такого способа является повышенная трудоемкость изготовления ролика на окончательной стадии его изготовления.

При вырубке перемычки (как в первом аналоге) снижается качество ролика из-за вырывов металла на его внутренней поверхности. При уменьшении толщины перемычки, чтобы снизить объем вырывов металла, на внешней поверхности втулки возникают кольцевые утяжины, которые при разностенности втулки приводят к неравномерным биениям в цепи и ее разрушению. Поэтому технология комбинированного выдавливания с вырубкой перемычки в производстве практически не используется.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества роликов за счет компенсации дефектов комбинированного выдавливания и последующей вырубки перемычки без снижения коэффициента использования металла и производительности труда.

Выполнение задачи достигается следующим образом.

Способ изготовления роликов тяжелонагруженных приводных цепей, заключающийся в том, что заготовку отрезают от прутка, термообрабатывают, смазывают и деформируют ее комбинированным выдавливанием 2-мя пуансонами в матрице, образуя полый цилиндр с перемычкой внутри, удаляют перемычку, заготовку деформируют комбинированным выдавливанием пуансонами, имеющими рабочие торцы у одного плоский, создавая плоскую поверхность перемычки цилиндра, а у другого плоскоконусный, создающего на другой поверхности перемычки выемку в виде усеченного конуса, перемычку удаляют вырубкой, оставляя конический выступ на внутренней стенке цилиндра с последующим вдавливанием его в стенку при дальнейшей калибровке ролика, причем объем выступа должен превышать объем образующихся дефектов в виде вырыва после вырубки перемычки, либо в виде утяжины на наружной поверхности полуфабриката; объем оставшейся после вырубки части перемычки в полуфабрикате должен быть больше объема образующихся дефектов на 3-7%; комбинированное выдавливание ведут с ограничением по высоте стенки полуфабриката в сторону плоской поверхности перемычки с одновременным выравниванием ее по высоте кромки; толщину перемычки в зоне будущего ее среза берут такой, чтобы при вырубке стенка ролика не сминалась; угол скоса конического выступа перемычки берут в диапазоне реального угла трения деформируемого материала.

Для пояснения описываемого объекта на фиг.1 приведен разрез выдавленного полуфабриката с фигурной поверхностью перемычки снизу, на фиг.2 - контур внутренней поверхности полуфабриката после вырубки перед калибровкой, на фиг.3 - схема вырубки перемычки и калибровки выступа.

Способ изготовления роликов тяжелонагруженных приводных цепей осуществляется следующим образом.

Главной деталью, определяющей высокую износостойкость тяжелонагруженных приводных цепей, является ролик, к качеству которого предъявляют высокие требования. Его чаще всего изготавливают из легированной стали (20 ХМ). Ввиду большой номенклатуры таких цепей диаметры роликов D меняются от 20 до 44 мм (всего от 8 до 44 мм), а их высоты H от 30 до 80 мм (всего от 3 до 80 мм) в тяжелонагруженных приводных цепях с отношением высоты к наружному диаметру H/D от 1 до 4 (Фиг.1). Применяемый способ в первую очередь пригоден для относительных высот ролика больше 1,5. Если ролики изготавливать из более Прочных сталей или из титановых сплавов, то предельная относительная высота для предлагаемого способа снижается. При использовании твердосплавного инструмента предельная относительная высота ролика повышается.

Пример

Для изготовления ролика (цилиндр 1 на фиг.1) с наружным диаметром D=36 мм, толщиной стенки t=3 мм, высотой H=80 мм из стали 20Х по предлагаемому способу от прутка отрезают сплошную заготовку диаметром D0=35 мм и высотой Н0=38,2 мм, объем которой V0 включает объем вырубаемой перемычки 2 Vпер диаметром d=30 мм и толщиной tп=2 мм. Затем на заготовку воздействуют в следующем порядке: термообрабатывают (отжигают при T=800ºС в течение τ=30 мин), смазывают (травят, фосфатируют, промывают, окунают в мыльную эмульсию и сушат), деформируют пуансонами 3 и 4 в матрице 5 по схеме комбинированного выдавливания, превращая ее в полый цилиндр 1 с перемычкой 2 внутри (толщиной tп будущего среза не больше толщины стенки t, в нашем случае tп=2 мм), на прессе для холодного выдавливания силой P=2,5 МН, затем перемычку 2 вырубают, а цилиндр 1 калибруют по внутренней поверхности, убирая выступ 6, оставшийся после вырубки перемычки 2, а заодно заполняя металлом возможные вырывы по внутренней и утяжины по наружной поверхностям цилиндра 1.

Для осуществления такой технологии необходимо выбрать режимы деформирования и размеры полуфабрикатов. При заданных размерах детали степень деформации в любом направлении будет равна ε=0,69. Удельная сила комбинированного выдавливания в зависимости от условий трения заготовки на контактных границах составляет МПа, т.е. Р=1,3 МН, поэтому и выбран пресс для холодного выдавливания с коэффициентом запаса по силе в Кз≈1,5 раза.

Сила вырубки перемычки, с учетом упрочнения, определяется как Pвыр=πdtnτср=π30*2*508=96 кН.

Чтобы при вырубке перемычки 2 стенка цилиндра 1 не потеряла форму, ее надо проверить на сминаемость вблизи неупрочненной кромки по формуле

Pсм=π(D2-d2)*τs/4=π(362-302)*340/4=106 кН.

Так как Рсм≥Pвыр, то выбранная толщина перемычки 2 в 2 мм вполне допустима.

Высота конического участка hb и угол скоса α (фиг.2) выемки перемычки 2 имеют большое значение для технологии и выбираются из условия, что объем VВ выступа 6 (фиг.1) будет компенсировать дефекты по утяжине 8 шириной hу и вырыва (9 на фиг.3). Угол скоса конического выступа 6 перемычки 2 берем равным α=5º в диапазоне реального угла трения деформируемого материала, т.е. α=4-17º. Высота конического участка принята hb=2 мм.

После вырубки перемычки 2 на внутренней поверхности цилиндра 1 остается кольцевой выступ 6 (фиг.3) треугольного сечения высотой tbp=0,18 мм, тогда объем кольцевого выступа будет равен

Vв=π(d/2-tв/3)hkbtв=π(15-0,18/3)4*0,18=33,79 мм3,

Vу=π(D/2-tу/3)hуtу=π(18-0,09/3)5*0,09=25,4 мм3,

Vbp=π(d/2-tbp/3)hbptbp=(15-0,06/3)3*0,06=8,3 мм3.

Объем кольцевого выступа несколько выше суммы возникших объемов кольцевых вырыва и утяжины.

На фигуре 3 показана схема вырубки перемычки 2 в цилиндре 1 (полуфабрикат перевернут на 180º) и последующей калибровки внутренней поверхности цилиндра 1 с кольцевым выступом 6 одним вырубным пуансоном 10 с вырубной частью 11 и калибрующим пояском 12 в вырубной матрице 13. При этом вдавливаемый металл кольцевого выступа 6 цилиндра 1 заполнит объем утяжины 8 и вырыва 9.

Так как при вырубке перемычки 2 сила реакции R выступа 14 от матрицы 13 давит на кромку цилиндра 1, то ее надо сделать ровной с помощью торцевой калибровки, а это легко осуществить, если при комбинированном выдавливании в одном из направлений в конце процесса поставить ограничение по высоте 7 (фиг.1). Так как вырубка проходит в сторону плоской поверхности перемычки 2, то ограничение 7 ставим с этой же стороны h (фиг.1). А все возможные перекосы тогда пойдут в сторону ее фигурной поверхности h1, что на качество будущего ролика цепи не повлияет.

При выдавливании заготовок из прочных конструкционных сталей или из титановых сплавов заготовку штампуют в полугорячем состоянии, т.е. при температуре, например для стали 40Х или 45, 730-750ºС, что на 30-70ºС меньше температуры рекристаллизации этих сталей. Тогда вся предлагаемая технология настраивается на типовую для полугорячего выдавливания.

Экономический расчет показал, что коэффициент использования металла при комбинированном выдавливании роликов тяжелонагруженных приводных цепей может достичь 94%, что по сравнению с обработкой металлов резанием дает более 40% экономии металла. На миллион изготовленных роликов указанных размеров экономия может составить 42 тонны металла. Учитывая, что 1 тонна стали 20Х или 40Х стоит на рынке порядка 40 тыс. рублей за тонну легко подсчитать: на миллион роликов можно только по металлу сэкономить 1680 тыс. рублей, а подобных роликов цепная промышленность России выпускает несколько миллионов штук.


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОЛИКОВ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОЛИКОВ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОЛИКОВ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ПРИВОДНЫХ ЦЕПЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-4 из 4.
20.07.2013
№216.012.5696

Установка для ротационной вытяжки тонкостенных оболочек на токарном станке

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к обработке металлов ротационным способом. Корпус имеет проушины, в которые установлены на оси качающиеся двуплечие рычаги, на одном конце каждого рычага закреплен с возможностью свободного вращения деформирующий ролик, а другой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487774
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.10.2013
№216.012.78e8

Устройство для разделения прутка на заготовки

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для разделения прутка на отдельные заготовки. Устройство состоит из корпуса, двух шнековых валов с ребордами и привода на оба шнековых вала. Корпус выполнен в виде скобы, в которой одна из ее стенок сделана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496614
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.07.2015
№216.013.604d

Устройство для ротационной вытяжки тонкостенных малогабаритных деталей

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением в разделе ротационная вытяжка. Устройство содержит корпус со стойкой, две регулируемые обоймы с давильными элементами в сепараторах и оправку, закрепленную в патроне передней бабки станка. При этом корпус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556194
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.10.2015
№216.013.86dd

Способ холодной сварки давлением деталей из высокопрочных материалов

Изобретение относится к способу холодной сварки давлением деталей из высокопрочных материалов. Предварительно очищают контактные поверхности деталей и размещают пластичную прокладку между ними. При этом используют металлическую прокладку с механическими свойствами при максимальной пластической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566128
Дата охранного документа: 20.10.2015
Показаны записи 1-10 из 84.
27.01.2013
№216.012.1f28

Вяжущее

Изобретение относится к составу вяжущего и может найти применение в промышленности строительных материалов для изготовления бетонов. Технический результат - увеличение прочности на сжатие в возрасте 28 суток, снижение себестоимости вяжущего. Вяжущее, включающее портландцемент, молотый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473477
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.03.2013
№216.012.3035

Устройство контроля параметров условий труда

Изобретение относится к приборостроению, в частности к области контроля параметров условий труда, и может быть использовано для контроля и управления уровнями факторов производственной среды. Технический результат - расширение функциональных возможностей контроля фактического уровня параметров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477876
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.03.2013
№216.012.3165

Способ трансформации в полете кормового отсека артиллерийского снаряда и устройство для его реализации

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к устройству и способу трансформации в полете кормового отсека артиллерийского снаряда. Способ заключается в аккумулировании газов заснарядного пространства в накопительной камере кормового отсека, удлинении кормового отсека снаряда, путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478183
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3168

Оптико-электронный маятниковый датчик уровня

Изобретение относится к устройствам для измерения отклонения объекта в вертикальной плоскости и может быть использовано для контроля и выправки положения железнодорожного полотна. Сущность: датчик уровня содержит маятник, излучатель света, ряд светоприемников, корпус. В эту схему введены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478186
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3181

Компенсационный акселерометр

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации и может найти применение в приборах измерения механических величин компенсационного типа. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, интегрирующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478211
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3182

Компенсационный акселерометр

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Компенсационный акселерометр содержит чувствительный элемент, датчик угла, выход которого соединен с входом полосового фильтра, отрицательную обратную связь, реализованную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478212
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.32d2

Устройство для выгрузки кускового материала из бункера

Устройство содержит рабочий орган, расположенный под углом 60° к горизонтали и содержащий ступени, форсунки и шторы с регулируемой щелью. Ступени рабочего органа выполнены в виде плиты и подвижных ступеней. Плита закреплена к торцевой и вертикальным стенкам с внутренней стороны бункера....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478553
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.360c

Способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке круговых и арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес. Способ включает обработку с периодической радиальной подачей после каждого из 2-4 рабочих циклов и без радиальной подачи в течение 1-2 циклов выхаживания. Обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479389
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3702

Фурма для донной продувки металла газами в ковше и способ ее изготовления

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали и сплавов в ковшах. Фурма содержит металлическую конусную гильзу с дном и газоподводящей трубкой, заполненную огнеупорной массой, в которой выполнены продольные сквозные щелевые каналы и расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479635
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e95

Акселерометр

Изобретение предназначено для использования в качестве чувствительного элемента в системах стабилизации и навигации. Акселерометр, содержащий чувствительный элемент, датчик угла, выход которого соединен с одним из входов генератора несущей частоты, отрицательную обратную связь, реализованную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481588
Дата охранного документа: 10.05.2013
+ добавить свой РИД