Способ соединения с натягом деталей типа вал втулка

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ ЯО РЕСПУБЛ 19))5 В 23 Р 11/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ еский институт тельный завод Довгий 3 м(71) Хабаровский политехничи Оренбургский станкострои(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИДЕТАЛЕЙ ТИПА ВАЛ - В(57) Изобретение относится кгарантированным натягомиспользовано в машиностроенлообра батыва ю;цих и редпри яхозяйства, 1.1 ель изобретения о СССР , 05.12.83.Я С НАТЯГОМ ТУЛКА сборке деталей и может быть ии и на металтиях народного- повышение надежности соединения с натягом. Осугцествляют предварительное нанесение на сопрягаемую поверхность одной из соединяемых деталей микрорельефа в виде системы выступов (В) 3 и канавок 2. Плотность их распределения неравномерна, количество В 3 значительно возрастает от середины длины соединения к участкам торцовых поверхностей и равно 30 - 40 на 1 см. При этом амплитуда высоты В 3 изменяется по синусоидальному закону, а точка впадины совпадает с се редино и длины соединения. После это. о происходит тепловая сборка деталей. Для определения амплитуды высоты в описании изобрегения приведена расчетная зависимость. 4 ил.55 Изобретение относится к сборке деталей с гарантированным натягом и может быть использовано в машиностроении и на металлообрабатывающих предприятиях.Цель изобретения - повышение надежности соединения с натягом.На фиг. 1 показана поверхность охватываемой детали соединения после образования закономерно изменяющегося микрорельефа; на фиг. 2 - распределение высоты выступов микронеровностей в сечении вдоль оси соединения; на фиг. 3 - зависимость сопротивления усталости валов в составе прессового соединения от количества локальных выступов; на фиг. 4 - зависимость сопротивления усталости валов в составе прессового соединения от амплитуды изменения высоты выступов.На наружной поверхности 1 (фиг, 1) охватываемой детали соединения перед тепловой сборкой с помощью специальной ротационной головки наносят закономерно изменяющийся микрорельеф в виде системы канавок и выступов. Плотность распределения канавок 2 и выступов 3 по обработанной поверхности неравномерна. Количество выступов, а следовательно, количество пятен фактического контакта сопрягаемых поверхностей значительно возрастает от середины длины соединения к участкам торцовых поверхностей, достигая своего максимального значения на поверхностях, прилегающих к торцам на длине 0,21.,Параметры микрорельефа, обеспечивающие наибольшее сопротивление усталости валов, определяются экспериментально на специальном стенде. На фиг. 3 приведен график зависимости сопротивления усталости валов в составе прессовых соединений от количества локальных выступов, образуемых с помощью ротационной головки на участках, прилегающих к торцовым поверхностям на длине не менее 0,21. (фиг. 1).Испытывается соединение, вал которого изготавливается из нормализованной стали 45. На последней насаживаются жесткие цилиндрические ступицы с отношением диаметра ступицы к диаметру вала д/д=2, изготовленные из стали 20 Л. Обработка поверхностей образцов валов перед образованием закономерно изменяющегося микрорельефа, производится одинаково - шлифованием с обеспечением К=0,32 мкм; окончательная обработка внутренних поверхностей ступиц - развертыванием разверткой с обеспечением Р,=0,63 мкм. Номинальные диаметры соединений составляют 0,02 и 0,05 м, Натяг в соединениях - 40 и 100 мкм. Количество циклов при испытании - 2,5 10,Приведенные на фиг. 3 зависимости, характеризуемые кривыми 1 и 2, соответствуют образцам диаметром 0,05 м и натягом соответственно 40 и 100 мкм; а кривыми 3 и 4 - образцам диаметром 0,02 м и натягом соответственно 40 и 100 мкм. Наилучшие 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 показатели сопротивления усталости валов во всех четырех зависимостях получены для количества локальных выступов на участках, прилегающих к торцовым поверхностям, п=30 - 40 выступов на 1 см площади.Исследование зависимости сопротивления усталости валов от амплитуды изменения высоты выступов выполняется на образцах указанных размеров и натягов при условии образования на участках, прилегающих к торцовым поверхностям, локальных выступов в количестве п=30 - 40 на 1 см.Приведенные зависимости (фиг. 4), характеризуемые кривыми 1 и 2, соответствуют образцам диаметром 0,05 и натягом соответственно 40 и 100 мкм, а кривыми 3 и 4 - образцам диаметром 0,02 и натягом соответственно 40 и 100 мкм, Наилучшие показатели сопротивления усталости валов во всех четырех зависимостях получены для отношения амплитуды изменения высоты выступов закономерно изменяющегося микрорельефа к натягу соединения в пределах от 0,05 до 0,1. Учитывая результаты обоих сравнительных исследований сопротивление усталости повышается для зависимости 1 в 1,34 раза, зависимости 2 - в 1,33 раза, зависимости 4 - в 1,32 раза,При тепловой сборке соединения, на поверхности одной из деталей которого образован закономерно изменяющийся микро- рельеф, первоначальное контактирование по-. верхностей происходит по вершинам высту-. пов, металл которых приобрел в процессе деформирования (нанесение микрорельефа) повышенные физико-механические свойства, в частности более. высокую твердость по сравнению с металлом другой детали. В результате больших контактных давлений выступы деформируют металл другой сопрягаемой поверхности в канавки между выступами. В связи с тем, что площади поверхностей канавок равны площадям соответствующих выступов, а детали изготовляются с натягом по базовым посадочным поверхностям, происходит полное заполнение канавок металлом сопряжений детали и его обжатие. Взаимное и локальное проникновение материала сопрягаемых деталей увеличивает прочность соединения по всем направлениям сдвигаюшего усилия без резких концентраций напряжений в деталях, что делает предлагаемый способ неподвижного соединения деталей пригодным при создании циклически нагруженных соединений, особенно при увеличении количества локальных выступов на участках, прилегающих к торцовым поверхностям, до 30 - 40 выступов на 1 см площади контакта. Пример. Соединяют детали типа вал - втулка. Номинальный диаметр посадочных поверхностей деталей равен 55 мм. Наружная посадочная поверхность окончательно обрабатывается перед накатыванием шли 1556857фованием до К,=0,32 мкм, внутренняя посадочная поверхность - развертыванием с шероховатостью до К,=0,63 мкм, образуют натяг, равный 50.+3 мкм, Перед сборкой на базовой посадочной поверхности вала с помощью специальной ротационной головки при режимах обработки: частота вращения вала 100 об/мин; частота вращения головки 2800 об/мин, диаметр шаров головки 5 мм; усилие прижатия 150 Н; поперечная подача 0,5 мм/об, образуют закономерно изменяющийся микрорельеф. На участках, прилегающих к торцовым поверхностям соединения, обеспечивается образование 38 локальных выступов на 1 см площади поверхности, а максимальная высота выступов (амплитуда) от средней линии составляет 4 мкм. Затем производят тепловую сборку,Стойкость соединений, изготовленных по предлагаемому способу, выше на ЗО - 5000 по сравнению с известным способом. Окружные напряжения, возникающие в предлагаемом соединении, практи блески .о тл,пнь, пе всейдлине.Формула изобретенияСпособ соединения с натягом деталей 5 типа вал - втулка, включающий предварительное выполнение на сопрягаемой поверхности одной из с.:единяемых деталей микрорельефа в виде системы выступов и канавок твердостью, превышающей твердость материала другой соединяемой детали, и последующую сборку деталей тепловым методом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности соединения, микро- рельеф выполняют высотой, изменяющейся вдоль оси соединения по синусоидальному 15 закону с периодом, равным длине соединения, и амплитудой, составляющей 0,05 - О 1 величины натяга, при этом центр впадины синусоиды расположен в середине соединения, а количество выступов на концевых участках соединения составляет 30 - 40 на 1 см- площади.201556857 чаков ного комитета по изобретениМосква, Ж - 35, Раушск тсльский комбинат Патент Редактор И. КасардаЗаказ 683ВНИИПИ Государстве13035Производственно-изд Составитель О. М Гехред И . Верес Тираж 590 КЮ Р,РУ Р,77 К 5 РР Рог 4 розова Корректор Э Годписное ям и открытиямая наб., д. 4/5, г. Ужгород, ул при ГКНТ ССС 1