Устройство для сварки трением

(21) 4 (22) 0 юл.электр ощук Л. В Мирго ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ К А ЮТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ(57) Изобретение относится к устройствамдля сварки трением и может быть использовано для контроля качества и управленияпроцессом сварки трением. Цель изобретения - повышение технологичности и упрощение конструкции устройства. Устройствовключает зажим для вращаемой детали,Изобретение относится к сварочной технике, а именно к устройствам для сварки трением.Цель изобретения - повышение технологичности и упрощение конструкции устройства.На фиг. 1 показана призма, аксонометрия; на фиг, 2 - схема деформации чувствительного элемента, образуемого парой упругих призм и невращающейся при сварке трением деталью при приложении к последней момента трения (приведены размеры упругих призм), и разрез А-А,Невращающийся зажим устройства для сварки трением содержит зажимные призмы 1 и расположенные со стороны вращающегося зажима упругие призмы 2. Т-образный паз 3 обеспечивает сцепление зажима призматическии зажим для невращаемои детали и связанное с ним устройство для измерения момента сил трения, которое выполнено в виде двух упругих призм с установленными на них тензометрическими датчиками. Упругие призмы закреплены на призмах зажима для невращаемой детали с зазором относительно последних. Продольные оси упругих и зажимных призм совпадают. Упругие призмь 1 расположены со стороны зажима для вращаемой детали и имеют рабочую поверхность, идентичную рабочей поверхности призм зажима для невращаемой детали. Под действием момента сил трения упругие призмы испытывают деформацию изгиба. Сигнал с установленных на них тензометрических датчиков пропорционален действующему значению момента сил трения При этом исключаются затраты на подготовку устройства для измерения момента сил трения к работе. 2 ил. с его приводом. На упругих призмах 2 закреплены тензорезисторы 4. Профили поверхностей зажимных призм 1 (АВСРЕГ) и упругих призм 2 (а 1 эсде 1), по которым осуществляется контакт с деталью, идентичны. Нарезка на поверхностях АВС 1 ЭЕГ и аЬс 1 с обеспечивает надежную фиксацию невращающейся детали 5 в призмах. Ширина и высота упругих призм определяются нормальными условиями работы тензорезисторов 4 - напряжение изгиба при приложении к упругим призмам 2 максимального при сварке момента трения М должно лежать в пределах 10 - 60 МПа, а длина упругих призм 2 определяется габаритами призм .Измерение момента трения, возникающего в процессе сварки деталей, осуществляется следующим образом.311 оеле зажатия в призмах детали 5 и при.:, хепия к ней момента трения пара упругихпризм 2 испытывает изгиб в плоскости, перпендикулярной собственной оси, а снимаемый с тензорезисторов 4, включенных помостовой схеме, сигнал, пропорциональныйвеличине момента трения, служит для контроля и управления процессом сварки трением.Прогиб 1 упругих призм 2 определяетсякак прогиб свободного конца защемленнойконсоли, нагруженной на конце сосредоточенным моментом М, величина которого составляет 1/2 М, Угол с - суммарный уголзакручивания стержня радиуса 1 с, и длинойа пол действием момента трения М., где а -улаление продольной оси призмы 2 от ближней к вращающейся детали грани призм 1.Тогла геометрические размеры й, О,и удаление а определяются следующим образом.Опрелелюот угол закр)чивания ср от момента трения М некоторого сечения заготовки диаметром 0=21 с, расположенногона удалении а от ближней к вращающейсялетали грани призм, причем выбранное значение а должно удовлетворять условию0,30(а(1,50:1/2 М,а= 6.1,где 6 - модуль упругости 11 рода материаланеврашающейся детали 5;1 - полярный момент инерции сеченияневрашаюшейся детали.Далее определяют величину прогиба упругих элементов из условия совместностидеформации:1=2 йэ 1 п - ,2гле 1 с - радиус невращающейся детали взоне захвата ее призмой.Величину прогиба определяют по зависимостити:1/2 МР2 Е 1,где Е - модуль упругости 1 рода материала,из которого изготовлены упругийэлемент;1 - полярный момент инерции сеченияупругого элемента.Тогда, зная 1, находят значение 1 э/Р.Учитывая оптимальные условия работы тензорезисторов 4 при напряжениях о=10 -60 МПа, решают систему уравнений:1/2 М,2 Е 1У 1/2 Мз1 = - , глеб= - ;1, -2о 12 а+ - (1,50 - 6, Вгде о - припуск на осадку. Таким образом осугцествляют расчетпараметров, если предварительно не оговорены геометрические размеры самой призмы 1. В противном случае алгоритм решения сводится к выбору значений а и 1, подбору значений о и Й по найденной величине 1, ик проверке выполнения условия а+ - (Ь(1,50 - о. Если последнее условие не выполняется, то принимают соответствующим образом откорректированное значение а и вновь проводят расчет для заданного 1 (по геометрии самой призмы),15 Для более надежной фиксации невращаюшейся детали в упругих призмах 2 зев призм 2 целесообразно выполнять меньшим зева призм 1 на порядок шероховатости неврагцающейся детали 5, Дополнительная деформация упругих призм 2, вызванная разницей в зеве, одинакова для всех тензорезисторов 4 и не оказывает влияния на выходной сигнал.Прилсер. Невращаюшаяся деталь из медидиаметром 0=35 мм, максимальный пико вый М,= 650 Нм (по результатам исследований лаборатории), модуль упругости для материала призм Е=210 МПа, модуль упругости меди 6=4,0 10 МПа, 1 =1,46 Х )(10м.Принимают значение а=2,5 10 м, тогда 30сг=1,39 10(рад) или ср=5; э 1 п- -- 0,0007.Прогиб =2 йэ 1 п=2,45 10мм.Принимают вылет призм 1=20 мм, тогда351 = =1,33 10 -м 4,2 Е 140Если принять соотношение - 2, то изусловия1 энаходят1 = - ; 6=23,8 мм; 6=11,9 мм.М24Проверяя величину50 1/2 Мто= , Гдеполучают Ф=1120 мм.о=290 МПа, что не удовлетворяет условиям работы тензорезисторов. Тогда для уменьшения величины ои сохраняя неизменным значение 1, необходимо увеличить одновременно значения 1, и 1. Значения определяют, задавшись максимально допустимой величиной о=60 МПа и приняв д=й.1505723 Тогда формула изобретения фиг=1"=5,35.10- (м) би Ьзйт=; й=Ь=/6 Ф; Ь=Ь=3,165 10м. ТогдаЬз- 8 47, 10 (м 4)12 Величину 1 находят из расчета1= - 48610м1/2 М,Это значение подходит к габаритам призм зажима, а значение Ь=3,17 10м удовлетворяет выбра иному значению а==Й=ЗЗ мм, 1=50 мм. Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и исключает большие затратына подготовку устройства для измерениямомента сил трения к работе. Устройство для сварки трением, вклю.чающее зажим для вращаемой, детали, зажим для невращаемой детали и связанное с ним устройство для измерения момента сил трения с тензометрическими датчиками, отличающееся тем, что, с целью повышения технологичности и упрощения конструкции, зажим для невращаемой детали выполнен призматическим, а устройство для измерения момента сил трения выполнено в виде двух упругих призм, продольная ось которых совпадает с продольной осью призм зажима для невращаемой детали и закрепленных на последних с зазором, при этом упругие призмы выполнены с рабочей поверхностью, 20 идентичной рабочей поверхности призм зажима для невращаемой детали, расположены со стороны зажима для вращаемой детали и на них установлены тензометрические датчики.ескид ССС ВН рина, 10 Реда кто р И. Лерба кЗаказ 5361/1 4ИИПИ Государственного комит13035, Москва,роизводстве нно-издательский к И. Фел иди нарес Корректор Л.Подписноеениям и открытиям при Гшская наб., д. 4/5ент, г. Ужгород, ул. Гага Составитель Техред И. Ве Тираж 894 та по изобрет Ж - 35, Рау мбинат Пат