Способ сборки деталей типа вал-втулка запрессовкой

(21) 4206255/31-27 (22) 06.0387 (46) 30,10.88. Бюл. (71) Ижевский меха 40еский инсти(72) И.И и Н.С. С (53) 658 (56) АвтВ 617227 о, И.В. Батино Янчеивцов515 (рскоекл. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 88.8)свидетельство СССР23 Р 11/02, 14.02.77(54) СПОСОБ, СБОРКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВАЛВТУЛКА ЗАПРЕССОВКОЙ(57) Изобретение относится к механосборочным работам, в частности к способам сборки деталей типа вал-втулка запрессовкой. Цель - повьппение прочности полученных соединений иР улучшение условий их эксплуатации.Для этого вал 1 при его запрессовкево втулку 3 передает осевое усилиедорну 2, который осуществляет упругопластическое деформирование втулки.В герметичную зону, образованнуюдорном, передним торцом вала 1 ивнутренней поверхностью втулки 3, подают среду под давлением, превышающим расчетное усилие контактного напряжения сопрягаемых деталей. Процесс запрессовки заканчивают в момент выхода цилиндрической ленточкидорна из втулки 3. Это приводит ктому, что происходит недопрессовкавала до нижнего опорного торца втулки. В результате у этого торца образуется свободный от контактного давления участок упрочненной охватываюфей поверхности. На этом участке вперед торцом запрессованного вала бразуется кольцевой выступ, который репятствует сдвигу вала относительно втулки в процессе действия осеВой эксплуатационной нагрузки, Дпийу сопрягаемой с втулкой поверхности вала и высоту зоны дополнительно 433742го давления на втулку, расположенной от торца вала до цилиндрической ленточки дорна, определяют из приведенных соотношений, В результате н процессе сборки сохраняется исходное качество сопрягаемых поверхностей, что способствует повьшению прочности соединений. 4 ил.Изобретение относится к механосбочным работам, в частности к спосоам прессовых соединений деталей ипа вал-втулка.Нелью изобретения является повыение прочности полученных соединений и улучшение условий их эксплуаации эа счет снижения усилия запресовки и сохранения исходного качест а сопрягаемых поверхностей соедин яемых деталей, а также обеспеченияазборки соединения с использованиемаходящейся под давлением среды.На фиг. 1 изображена схема реализации предлагаемого способа (проме - футочная стадия); на фиг. 2 - соедиение, предназначенное для восприяия осевой нагрузки, совпадающей саправлением запрессовки; на фиг.Зоединение, воспринимающее в процесСе осевые нагрузки разного направлейия; на фиг. 4 - схема процесса разборки соединения,Способ осуществляют следующим образом,Запрессовываемый:вал 1 передает с 1 севое усилие дорну 2, при перемеп 1 ении которого происходит упругоплас- ЗО тическое увеличение диаметральных 1 азмеров охватывающей поверхности втулки 3. С момента:внедрения эапрессовываемого вала 1 во втулку 3 Создается герметичная эона, обраэоВанная обратным конусом дорна, перед" йим торцом вала и внутренней поверхностью втулки. В укаэанную зону осуществляют подачу среды под давлением, на 20-ЗОБ превышающим расчегйое усилие контактного напряжения "опрягаемых деталей. В результате упругое восстановление деформировинной дорном поверхности втулки ограничивается и последующее внедрение вала 1 во втулку 3 происходит беэ непосредственного контакта между сопрягаемыми поверхностями. Зто обеспечивает снижение контактного трения и силы запрессовки, а, кроме того, в процессе сборки сохраняется исходное качество сопрягаемых поверхностей, что способствует повышению прочности соединения.11 роцесс эапрессовки заканчивают в момент выхода цилиндрической ленточки дорна 2 из втулки 3, когда происходит разгерметизация полости высокого давления, связанное с этим падение давления рабочей среды и схватывание сопрягаемых поверхностей. При этом исключается резкое увеличение запрессовочной силы на конечном этапе запрессовки, поскольку окончание процесса эапрессовки, как и весь процесс происходит без непосредственного, контакта сопрягаемых поверхностей. В результате прекращения процесса запрессовки в момент выхода цилиндрической ленточки дорна из втул" ки, вал оказывается недопрессованныи до нижнего опорного торца втулки. При этом длина сопряженной с валом поверхности втулки и номинальная площадь контакта деталей в соединении уменьшается.Для того, чтобы прочность полученного соединения не уменьшилась, длину сопрягаемой с,втулкой поверхности вала определяют из соотношенияЬЬ1= ЬЬ Ьт314337 где 1 - длина запрессованного вала;Ь - длина втулки;1 Ь расстояние от торца вала доцилиндрической ленточки дор 5на;к - коэффициент, учитывающий направление действия осевойэксплуатационной нагрузки:К = 1,0, когда направление 10 действия осевой эксплуатационной нагрузки совпадает с направлением запрессовки; К = 0,5, когда в процессе эксплуатации соединения направление осевой нагрузки может изменяться, 15 т.е. допускается уменьшение длины контактной поверхности в сформированном соединении не более, чем на 5-107.Расстояние от торца вала до ци линдрической ленточки дорна определяется из соотношения ЬЬ = (0,05 -) ЬьУстановлено, что возможное уменьшение прочности соединения от умень шения номинальной площади контакта сопряженных деталей с запасом ком. пенсируется дополнительным ее повышением, обусловленным увеличением фактической площади контакта в соеди нении и коэффициента трения распрессовки за счет сохранения исходного качества сопрягаемых поверхностейв течение всего процесса запрессовки.35Помимо отмеченного, недопрессовка вала до нижнего опорного торцавтулки приводит к тому, что у этоготорца образуется свободный от контактного давления участок охватывающей поверхности. На этом участкевследствие упругого возврата металлапроисходит автоматическое восстановление диаметральных размеров и образование перед торцом запрессованного 45вала кольцевого наплыва-выступа,Этот наплыв-выступ дополнительно запирает запрессованный вал во втулке,препятствуя его сдвигу в процесседействия, осевой эксплуатационной нагрузки. Наличие во втулке зон, свободных от контакта с валом, расширяет технологические воэможности способа вследствие воэможности разборкитаких соединений с использованиемсреды под давлением,При совпадении действия эксплуатационной нагрузки с направлением запрессовки значение коэффициента К 424принимается равным 1, В этом случаедлина сопрягаемой с втулкой поверхности вала 1 =- Ьь, - АЬ и кольцевойнаплыв-выступ высотой Ь Ь = (0,050,1) Ь образуется только со стороны переднего торца запрессованноговала (Фиг.2),Когда в процессе эксплуатациисоединения направление действия осевой эксплуатационной нагрузки можетизменить знак на противоположный,значение коэффициента К принимаетсяравным 0,5. В этом случае при тойже как и выше длине сопрягаемой свтулкой поверхности вала, в процессе сборки происходит образование двухкольцевых наплывов в выступ одинаковой высоты Ьи = 0,5 (0,05-0,1)Ьс обоих концов запрессованного вала(фигЗ).Наличие зоны или двух зон 1 свободной от контакта с валом, образуемой при реализации предлагаемогоспособа, расширяет технологическиевозможности снособа вследствие появляющейся возможности разработки таких соединений.При разборке в одной операциисовмещают распрессовку соединениявал в втул, при которой используютсреду под давлением, и одновременноекалибрование отверстия втулки дорном.,При движении штока пресса сила передается дорну 2 (фиг,4), Наличие во.втулке 3 краевой зоны, свободной отконтакта с валом 1, обеспечиваетвозможность осевого перемещения дорна без передачи осевого усилия навал до момента вхождения его цилиндрической ленточки во втулку.В момент вхождения цилиндрической ленточки дорна во втулку в замкнутую полость, образованную передним конусом инструмента, верхним торцом распрессовываемого вала и внутренней поверхностью втулки, свободной от контакта с валом, подают среду под давлением. Происходит упругое увеличение диаметрального размера внутрен" ней поверхности охватывающей детали, расклинивание контактирующих поверхностей и проникновение среды под давлением в стык деталей, В результате при последующем перемещении дорна с момента передачи через него осевого усилия на вал выпрессовка последнего происходит при наличии1433 БО ЬЬ = (0,005-0,1).К.Ь и в рассматриваемых экспериментахвыполняли с размером ЬЬ = 01 1 70= радиального зазора между сопряженными поверхностями. Это спо со 6 ствуетсниженио силы распрессовки, сохранению высокого качества контактныхповерхностей распрессованных деталейи обеспечивает возможность их использования при многократных сборочно-разборочных работах.П р и м е р, Проводилась сборкадеталей по предлагаемому спосабу,Дорн, применяемый при сборке, имелнаружный диаметр цилиндрическойленточки 38,24, ширину ленточкио2 мм, угол заборного конуса 2 , уголообратного конуса 3 Материал, изкоторого изготовлен дорн, стальР.18, Втулки изготовлены с посадочнымдиаметром,при котором дорнованиепроизводилось с натягом 0,4 мм,Наружный диаметр втулки 60, высота,втулки 70 мм.Посадочный диаметр валов выбранс учетом остаточной деформации в металле втулки таким образом, чтобызапрессовка велась во всех образцахсо средними натягами, соответствуюими прессовой посадке Н 7/рб, Шерооватость сопрягаемык поверхностейнаходилась для валов в пределах В =0,8 - 1,25, для втулок - й =2,02,5 мм. Материал валов и втулоксталь 45 без термообработки.Силовое воздействие при запрессове в зоне обратного конуса дорна нанутреннюю поверхность втулки, выедшую из очага деформации, осущестляли маслом "Индустриальное 20",под давлением на 20-ЗОБ превышающимвеличину расчетных контактнык напряжений на поверхности сопряжения присредних натягах, соответствующихпосадке Н 7/рб,Окончание контактного взаимодействия цилиндрической ленточки дорнас втулкой фиксировали по манометру,встроенному в гидравлическую системуприспособления, на котором в этот момент отмечалось резкое падение стрелки до нуля.Расстояние от торца вала до цилиндрической ленточки дорна определяют по формуле 742 67 мм. Длина сопрягаемой с втулкойповерхности вала 1 = 70-7 = 63 мм,В процессе запрессовки определилась максимальная сила запрессовки.Кроме того, собранные обра.зцы подвергались разборке с использованиемсреды под давлением. Часть собранныкобразцов подвергались распрессовкебез использования среды под давлением с целью определения прочности соединений,В результате испытаний установлено, что сила запрессовки по предлагаемому способу в 1,5-2 раза меньше,чем при сборке известным способом.Силапотребная,на разборку образцовпри использовании среды под давлением,в 2-3 раза меньше, чем при разборке при непосредственном контактесопрягаемых поверхностей, Прочностьсоединений увеличивается в 1,3 разапо сравнению с соединениями, собранными известным способом сборки.Формула изобретенияСпособ сборки деталей типа валвтулка запрессовкой по,авт.св. У 617227, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности полученных соединений и улучшения условий их эксплуатации, процесс запрессовки заканчивают в момент окончания взаимодействия цилиндрической ленточки дорна с втулкой, высоту зоны дополнительного давления на деформируемую поверхность втулки, расположенной от торца запрессовываемого вала до цилиндрической ленточки дорна, определяют из следующего соотношения:ЬЬ = (0,05 - 0,1) К Ь где Ь - высота втулки;К - коэффициент, учитывающийнаправление действия осевой эксплуатационной нагрузкифК = 1, когда направление действия осевой эксплуатационной нагрузки совпадает с направлением запрессовки; К=0,5, когда в процессе эксплуатации соединения направление действия осевой нагрузки может изменяться на противоположное, а длину сопрягаемой с втулкой поверхности вала выполняют с размером; определяемым следующим образом:ЬЬ1 тс. Ьб Вт/1 Ь ВНИИПИ Госуд по делам и 13035, Москва, МЪн С: Тираж 922 Подписнорственного комитета СССРобретений и открытийЖ, Раушская наб д, 4