Способ сборки деталей типа вал втулка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 494 А 16 5 В 23 Р 11/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯ РЕТЕ ИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ титута маш о.в и М.А. К шинострое сборки сое ИСАНИЕ И(71) Куйбышевский филиал Инноведения им. А,А. Благонрав(57) Изобретение относится книю, в частности к технологи 8)видетельство СССРВ 23 Р 11/02, 17,01.86,СБОРКИ ДЕТАЛЕЙ ТИП динении с натягом. Цель изобретения - повышение качества и надежности соединений с натягом. Вал (В) 1 и втулку 2 устанавливают на оси сборки, фиксируют и собирают запрессовкой, одновременно воздействуя на обе детали ультразвуковыми колебаниями, После сборки деталей на В 1 повторно воздействуют ультразвуковыми продольными колебаниями, После сборки деталей на В 1 повторно воздействуют ультразвуковыми продольными колебаниями до тех пор, пока амплитуды В 1 и втулки 2 не будут равны, что является сигналом для завершения процесса, 3 ил.50 55 Изобретение относится к машиностроительной промышленности, в частности ксборке соединений с натягом,Цель изобретения - повышение качества и надежности соединений с натягом.На фиг. 1 показано соединение, в котором вершины микронеровностей одной детали совпадают с впадинами другой; на фиг,2 - соединение, где вершины микронеровностей одной детали совпадают с вершинами другой; на фиг. 3 - схема возбужденияультразвуковых колебаний в изделии послеих сборки,Вал 1 и втулку 2 устанавливают на осисборки(при этом вал 1 и втулка 2 выполненыиз материалов различной твердости), фиксируют их положение и, прикладывая осевое усилие к одной иэ укаэанных деталей,производят сбору эапрессовкой, При этоми на втулку 2, и на вал 1 воздействуют ультразвуковыми колебаниями: на вал 1 продольными, а на втулку 2перпендикулярными, а фазы указанных колебаний сдвинуты на половину периода, После этого на вал 1 посредством источникаультразвуковых колебаний воздействуютповторно ультразвуковыми колебаниями.Завершают указанное воздействие послетого, как увеличивающаяся амплитуда ультразвуковых колебаний втулки достигает величины амплитуды воздействующих на валколебаний,Сообщение валу продольных ультразвуковых колебаний сопровождается относительным возвратно-поступательнымсмещением микронеровностей вала и втулки, которая в связи с наличием акустического контакта с валом также получаетколебания с ультразвуковой частотой, и начинается процесс трения между контактирующими микрорельефами. Этимсоздаются условия для возникновенияфрикционнаго упрочнения.Возвратно-поступательное смещениеповерхностей при каждом периоде ультразвуковых колебаний и возникающие приэтом нагрузки вызывабт упругие деформации уже пластически сдеформированныхвершин и впадин и пластические деформации ранее не деформированных. По меремногократных смеЩений и повторных приложений нагрузки все большая часть микронеровностей деформируется упруго и всеменьшая их часть пластически, при этомфактическая площадь контакта деталей непрерывно увеличивается, Если связать это спроцессом фрикционного упрочнения, топереход от пластического характера деформаций микронеровностей к упругому происходит в период приработки поверхностей,5 10 15 20 25 30 35 40 45 Способ позволяет расширить зону упрочнения каждой микронеровности до основания и, как показывают исследования, произвести упрочнение основного металла на глубину до 0,03 - 0,06 мм.Величина амплитуды ультразвуковых колебаний выбрана исходя из следующих соображений. В соединениях с натягом защитные функции поверхностей от разрушения выполняют пленки окислов, располагаемые на поверхностях микроне- ровности, относительная деформация которых не должна превышать я0,05,В соответствии с этим амплитуда ультразвуковых колебаний при применении предлагаемого метода не должна превышать0,055 (1) Средний шаг поверхностей Я берется для более твердой детали.Многократное приложение нагрузок при возвратно-поступательных смещениях микронеровностей приводит их к пластическому насыщению, и дальнейшее сообщение валу ультразвуковых колебаний приводит к контактному разрушению пластически насыщенных площадок контакта, осуществляемое при напряжениях, равных Ов - пределу прочности металла.Для выбора оптимального времени приложения ультразвуковых колебаний необходимо рассчитать критическое число циклов смещения, при котором может наступить разрушение площадок контакта микроне- ровностей, Число циклов., приводящих к разрушению упрочняющего материала поверхностного слоя, при действии нагрузок, вызывающих упругие деформации в зонах касания:(2) где ту - показатель кривой усталости;Уо - остаточные напряжения, сформированные окончательной операцией технологического процесса обработки детали;Ор - рабочие напряжения, действующие в контакте. Следовательно, для приработки поверхностей контакта с тем, чтобы при рабочих нагрузках, возникающих в собранном соединении, наблюдались только упругие деформации, необходимо соблюдение следующего условия:пупкр, (3)где пуэ - число циклов нагружения ультразвуковыми колебаниями, Или при частоте ультразвуковых колебаний 1 время прира- ботки.Бобк едак Заказ 2349 Тираж 467 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро агэрина, 10 1 - , (4) При этомрасчет ведется для менее твердой детали.Контроль достижения микронеровностями деталей состояния упругости можно осуществлять ультразвуковым датчиком (пьезоэлементом), помещаемым на в 1 улку, Уменьшение демпфирования, возникающего вследствие пластической деформации неровностей, сопровождается улучшением акустического контакта деталей и увеличением амплитуды ультразвуковых колебаний втулки до уровня амплитуды воздействующих колебаний со стороны вала.Расчет времени воздействия ультразвуковых колебаний на вал соединения с натягом вала из стали 40 (Н В 230) и подшипникового кольца из стали ШХ 15 (НВС 6062). Для вала после шлифования Я =0,1 мм, для внутренней поверхности кольца Я = 0,1 мм, Для вала о= 820 МПа, ту=11, в поверхностном слое сформированы сжимаэщие остаточные напряжения ОЬ =20,Г МПа.Пусть на поверхности соединения действуют максимальные рабочие напряжения, равные пределу упругости материала Ор=320 М Па (в раздельных соединениях действующие напряжения значительно меньшие), Частота ультразвуковых колебаний1=20000 Гц.Рассчитывают амплитуду ультразвуковых колебаний по зависимости (1):5 0.05 Ял=. 0,005 мм.Выбирают= 4 мкм,Определяют время, в течение котороговалу сообщают ультразвуковые колебания,по формулам (2) и (4);10 (с 7 в Оо уу--- =17,З с.ОВыбирают 1=15 с,Формула изобретения15 Способ сборки деталей типа вэл - втулка, заключающийся в установке дате 1 ей разной твердости на оси сборкл, фиксированииих положения и их сборке зэпрессовкой содновременным воздействием нэ обе дета 20 ли ультразвуковыми колебаниями, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениякачества и надежности соединений с натягом, после сборки на вал повторно воздействуют продольными ультразвуковыми25 колебаниями с амплитудой, не превышающей 0,05 величины шага микронеровностейболее твердой детали, а завершают процессвоздействия после достижения равенстваамплитуд ультразвуковых колебаний втулки30 и вала.