Способ соединения деталей с натягом термическим методом

Союз Советскнк Соцнаектнческнк т"ЕСПубЛНК(22) Заявлено 121079 (21) 2829129/25-27 (51) М с присоединением заявки Йо(23) Приоритет В 23 Р 11/02Г 16 В 4/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения А,Н,Мартынов, И,И.Воячек, В.С.Григорьев и Н,Е.Курносов Пензенский политехнический институт(71) Заявитель 154) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С НАТЯГОМ ТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМИзобретение относится к техноло-гии приборо- и машиностроения, вчастности к способам соединения деталей с натягом,Известен способ соединений деталей с натягом термическим методом,в котором после соединения деталейихагружают усилием до наступленияотносительного перемещения деталей ГП.Однако известный способ не обеспечивает контроля и управления прочностью соединения в процессе егополучения. Кроме того, не всегдавозможно его осуществить при нежестких сопрягаемых деталях или повышенных требованиях к их угловому расположению,Цель изобретения - обеспечениеповышения прочности соединения иконтроля в процессе соединения. 20Указанная цель достигается тем,что в способе соединения деталей снатягом термическим методом путемнагрева или охлаждения по крайнеймере одной из соединяемых деталей, 25механически обработанных, фиксациивзаимного расположения и сообщенияотносительного колебательного перемещения деталей в осевом или круговом направлениях, колебательное 30 перемещение деталей осуществляют с амплитудой, равной полусумме шагов впадин и выступов от механической обработки на посадочных поверхностях деталей, в период выравнивания температур, при этом перемещение деталей производят до момента достижения усилия на перемещение заданной величиныНа фиг, 1 представлена схема соединения деталей по предлагаемому способу; на фиг, 2-3 - эоны 1 и Н контакта деталей в процессе образования натяга.Термическими методами, например нагревом охватывающей детали 1 или охлаждением охватываемой детали 2, создают необходимый сборочный зазор в соединении. Одну из деталей устанавливают на столе 3 и закрепляют с помощью гидроэажимов 4, другую устанавливают в захватах машины, или приспособления 5, с помощью которого осуществляют свободное введение охватываемой детали в охватывающую, фиксацию их взаимного расположения и осевое или круговое относительное колебательное перемещение деталей с заданной амплитудой А и частотой Г, Относительное колебательное переме Вб 7592щение деталей в осевом или круговомнаправлениях ведут в период выравнивания температур соединяемых деталей, При этом амплитуду обеспечивают равной полусумме шагов впадини выступов от механической обработки на посадочных поверхностях деталей в направлении колебательногоперемещения,Сопрягаемьзе поь,ерхности деталей1 и 2 Фиг.2) имеют после механической обработки волнистость высотойй и И и шагом чередующихся впадини выступов 5 ц и 5 , соответственноПри сообщении деталям относительного колебательного перемещения производят Фрикционное взаимодействиепосадочных поверхностей, приводящеек увеличению Фактической площадиконтакта за счет сглаживания выступов и созданию условий для разрушения окисных пленок в зоне контактаи адгеэионного взаимодействия ювенильных участков.укаэанные процессы приводят кувеличению усилия относительного перемещения деталей и, следовательно,прочности соединения.При амплитуде относительного колебательного перемещения, равнойполусумме шагов впадин и выступов,образованных на посадочных поверхностях механической обработкой, т.е.р, + бр,ь1обеспечивается максимальная площадь Фрикционного взаимодействия сопрягаемых поверхностей.Увеличение амплитуды относительногоперемещения нецелесообразно из-заперекрытия участков скольжениявершин соседних выступов, повышенного износа посадочных поверхностейи, следовательно, уменьшения натягаи увеличения энергозатрат.При уменьшении амплитуды уменьшается площадь Фрикционного взаимодействия сопрягаемых поверхностей,так как часть волн, например б и 7на детали 1 Фиг.2) не входит вкон.акт и следовательно, ограничивается возможность управления прочностью соединения в процессе егополучения. Относительное колебательное перемещение деталей прекращаютв тот момент, когда усилие, требуемое,цля перемещения, достигает заданной величины. Данный момент фик-сируют например, настройкой усилиязажима детали 1 на заданную величинуПри достижении заданного усилия перемещения деталь 1 выходит иэ закрепления и замыкает конечный выключатель 8, отключающий привод приспособления 5. После этого при необходимости обеспечения точного ориентирования деталей их доводят до требуемого взаимного расположения,Тарировку гидрозажимов 4 производят тензометрированием по усилию сдвига, приводящего к нарушению неподвижного закрепления детали 1. Максимальное усилие и направление относительного колебательного пЕремещения деталей 1 и 2 назначают в зависимости от величины и направления передаваемых зксплуатационных нагрузок и прочностных свойств со.,прягаемых деталей. Скорость перемещения частота колебаний влияет напроизводительность процесса и еезначение необходимо выбирать в каждом конкретном случае эксперимен 1тально, принимая во внимание материалы .соединяемых деталей, состояние посадочных поверхностей, величину натяга и т.д.Таким образом уже в процессе получения соединения термическим методом, т.е. выравнивания температур,осуществляют активный контроль прочностных характеристик, например, величины осевого или кругового сдвига.Это позволяет э широких пределахуправлять прочностью соединений снатягом и гарантировать минимальнонеобходимые значения ее характеристик, что особенно важно при пслучении особо ответственных соединений.Кроме того, если относительноеперемещение деталей прекращают домомента выравнивания их температур,то в дальнейшем соединение эа счетувеличения натяга упрочняется,Использование предлагаемого способа позволяет более обоснованно назначать натяг в соединении, а вомногих случаях уменьшить его,П р и м е р. Соединяют детали типа вал-втулка, выполненные из стали 45, с натягом М = 30+5 мкм, Конструктивные размеры соединений: диаметр соединения О = 30 мм; наружный диаметр втулки О = 50 мм длина соединения= 40 мм. Посадочныеповерхности обрабатыэают точениемс шероховатостью Кт = 10 мкм и шагом волнистости 5= О, 7 мм.Втулку устанавливают на стол, нагревают индукционным методом до300 С и зажимают с воэможностью осевого перемещения при усилии 20000 Н.Вал в это время жестко закрепляютв приспособлении с кулачковым приводом, позволяющим осуществить вводвала во втулку и колебательное перемещение его относительно втулки восевом направлении с воэможностьюизмерения усилия сдвига, что необходимо для тарировки усилия зажимаили для определения момента отключения привода.Одновременно с зажимом втулки валвводят и перемещают с амплитудой0,7 мм и частотой 5 Гц, По мере остывания втулки усилие перемещенчя возрастает и при достижении его заданного значения 20000 Н втулка выходит из закрепления и относительноеПП,"Патент", г.ужгород, ул, Проектная,и перемещение деталей прекращается. Привод выключается и соединение выдерживают до полного выравнивания температур сопрягаемых деталей. Затем полученные соединения выпрессовывают с Фиксацией начального усилия, Значение усилий выпрессовки РЭ для 6-ти образцов соединений измейяют от 23000 до 27000 Н, т.е. выполняют условие Р ) 20000 Й.Одновременно изготавливают 12 образцов соединений обычным тепловым способом, 6 из которых после сборки выпрессовывают, Усилие выпрессовки Р колеблется в значительно более широких пределах, чем в предыдущем случае, и составляет от 15000 до 15 25000 Н.Нагружение б-ти остальных соединений скручнвающим моментом до наступления относительного перемещения деталей хотя и приводит к повьыению2 О прочности на 20-40, однако относительное колебание усилий выпрессовки остается на том же уровне.Предлагаемый способ повышает надежность работы соединения с натягом и позволяет отказаться от дорогостоящихметодов повышения и контроля прочностных характеристик.Формула изобретенияСпособ соединения деталей с натягом термическим методом путем нагрева или охлаждения по крайней мереодной из соединяемых деталей, механически обработанных, Фиксации взаимного расположения и сообщенияотносительного колебательного перемещения деталей в осевом или круговом направлениях, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения повышения прочности соединенияи контроля в процессе соединения,колебательное перемещение деталейосуществляют с амплитудой, равнойполусумме шагов впадин и выступовот механической обработки на посадочных поверхностях деталей, в периодвыравнивания температур, при этомперемещение деталей производят домомента достижения усилия на перемещение заданной величины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9503053, кл. Г 16 В 4/00, 1976,