СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗРЕЗНЫХ КОЛЕЦ КОЛЬЦЕВЫХ КЛАПАНОВ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления кольцевых клапанов, предназначенных для различных гидравлических системах (в частности, топливных системах двигателей внутреннего сгорания), и состоящих из гнезда (2) с подводящим (1) и отводящим (6) жидкость каналами и запирающего элемента в виде разрезного кольца (3), фиксированного в гнезде штифтом (5) (фиг.1a); и работающих следующим образом - при нагнетании (всасывании, если используются в качестве всасывающего) жидкости по подводящему каналу (1) кольцо (3) под воздействием давления потока (разряжения во внутриклапанной полости (4)) приподнимается на величину (h) (фиг.1б), образуя серповидный зазор, и пропускает жидкость к отводящему каналу (6). После прекращения нагнетания (всасывания) кольцо под действием своей упругости и давления жидкости во внутриклапанной полости садится в гнездо и закрывает канал (1).

В качестве прототипа способа изготовления разрезного кольца кольцевого клапана был принят способ, описанный в литературе [1] и включающий следующие операции: черновое точение наружной поверхности, сверление и черновое растачивание внутренней поверхности, разрезание вдоль образующей, прижатие и пайку разрезанных концов друг к другу, точение наружной и внутренней поверхностей до необходимых размеров, определяемых диаметром гнезда клапана и толщиной кольца, распайку разрезанных концов, термическую обработку и последующую притирку уплотняющих поверхностей.

Недостатками рассматриваемого прототипа являются:

- большие потери материала на стружку и высокая трудоемкость и энергоемкость изготовления;

- сложность, а в ряде случаев и невозможность изготовления тонкостенных (толщиной менее 0,3 мм) колец;

- необходимость использования сложной оснастки - металлорежущих станков и соответствующих инструментов;

- дороговизна и недостаточная долговечность кольца.

Задачей изобретения является упрощение технологии изготовления и уменьшение затрат материала на изготовление кольца, а также повышение долговечности его работы.

Задача реализуется тем, что в качестве заготовки используется прокатанная из пружинной стали тонкостенная пластина, которой цилиндрическая форма придается прижатием хомутом к цилиндрическому седлу специальной оправки (фиг.2) и фиксацией в приданной форме термической обработкой с последующей притиркой о гнездо.

Способ осуществляется следующим образом. За исходную заготовку принимается пластина шириной, меньшей ширины гнезда клапана примерно на 0,5…0,6 мм, накатанная из стали марки 65Г или другой пружинной стали. Длина ее определяется с учетом диаметра (D) гнезда и необходимого зазора (S) между кромками разреза кольца, установленного в гнездо.

Пластина к цилиндрическому седлу специальной оправки прижимается хомутом, обеспечивающим необходимую цилиндричность уплотняющей поверхности.

Седло оправки выполняется в виде углубления с внутренним диаметром (D_c) и наружным - (D_o), большим внутреннего диаметра примерно на толщину t пластины, и шириной, равной ширине пластины с небольшим припуском на установку (порядка 0,05 мм). Количество седел оправки определяется количеством одновременно изготавливаемых колец.

Оправка с пластиной, прижатой к седлу хомутом, помещается в печь, нагретую до температуры 830…850°C, и после выдержки в течение 10-15 минут закаливается в масле. Затем проводиться среднетемпературный отпуск.

В результате этого пластина сохраняет приданную ей цилиндрическую форму.

С целью обеспечения необходимой плотности прилегания кольца к гнезду их уплотняющие поверхности взаимно притираются абразивной пастой (например, ГОИ) до 8-го класса чистоты.

Предлагаемый способ позволяет технологически просто изготовить кольца любого диаметра (D), ширины (b) и особенно толщины (t) (фиг.3), причем при незначительных затратах энергии и материала. По расчетам при этом способе себестоимость кольца оказывается в 1,7 раза меньше, чем при прототипе (262,64 руб. вместо 443,29 руб.).

Немаловажно и то, что при этом способе сохраняется сформированная при прокатке пластины волокнистость материала, т.е. технологическая наследственность, способствующая увеличению долговечности работы кольца.

Как показали эксперименты, клапан с кольцом, изготовленным по описанной технологии, не уступает по гидравлической плотности оправдавшему себя в течение многолетней эксплуатации грибковому клапану топливных систем дизелей.

Источники информации

1. Баширов P.M., Галиуллин P.P. Регулирование топливоподачи в тракторных дизелях. - Уфа: БГАУ, 2008. - 184 с.