Неразъемное соединение деталей, преимущественно металлической с полимерной

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (11)27 0 ПИСНЕ ИЭОБРЕЕНИ ОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроениядля жиэотноводства и кормопроизводства "РостНИИТМ"(56) Авторское свидетельство СССРУ 404599, кл. В 23 Р 11/02, 1974. 4 Г 16 В 4/00 В 23 Р 11/02(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано,преимущественно для соединения концентрично расположенных деталей (Д),одна из которых (наружная) выполнена,например, из металла, а другая (внутренняя) -из полимерного материала,подвергающегося в процессе образования соединения усадке. Цель иэобрете1427089 ния - повышение надежности соединения эа счет обеспечения постоянногоконтакта соответствующих поверхностей Д при усадке полимерной Д и снижения концентрации напряжений на боковых поверхностях полимерной Д впроцессе образования соединения путем формирования полимерной Д в металлической, например, методом литьяили прессования. Соединение состоитиз металлических зубчатого венца 1и ступицы 2. На внутренней поверхности 4 зубчатого венца,1 выполнены Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, преимуществено для соединения концентрично расположенных деталей, одна из которых (наружная) выполнена, 5 например, из металла, а другая (внутренняя) иэ полимерного материала, подвергающегося в процессе образования соединения усадке.Целью изобретения является повышение надежности соединения за счет . обеспечения постоянного контакта , соответствующих поверхностей деталей при усадке полимерной детали и снижения концентрации напряжений на боковых поверхностях полимерной детали в процессе образования соединения путем формирования полимерной детали в металлической, например, методом литья или прессования.На фиг. 1 изображено соединение деталей, поперечный разрез;на фиг,2 -ь узел Е на фиг. 1 (после заполнения впадин металлической детали полимерным материалом); на фиг. 3 - расчетная схема перемещения точек полимерной детали при ее усадке н остываиии по боковой поверхности впадины металлической детали; на фиг. 4 - узел Е на фиг. 1 (после усадки полимерного материала и достижения соединением нормальной температуры.Соединение деталей состоит из металлических зубчатого венца 1 и ступицы 2 с наружной поверхностью 3. На 35 внутренней поверхности 4 зубчатого венца 1 расположены впадины 5 с освпадины трапецеидальной формы с меньшим основанием, обращенным к осисоединения. Между венцом 1 и ступицей2 размещен полимерный обод 7 с выступами, Выполнение впадин трапецеидальной формы с меньшим основанием, обращенным к оси соединения, а также угла наклона боковых поверхностей впадин, исходя из определенного соотношения, позволяет обеспечить постоянный контакт соединяемых материалов,что в свою очередь повышает надежность соединения. 4 ил,2нованием Ьо, вершинами ЬЬ и боковыми поверхностями б, при этом основания Ьо впадин 5 выполнены меньшими по размеру относительно вершин их ЬЬ, т,е. впадины в плоскости, перпендикулярной оси соединения, имеют трапецеидальную форму. Между зубчатым венцом 1 и ступицей 2 размещен полимерный обод 7 с выступами 8 (полученный литьем или прессованием полимерного материала обода 7 в пресс-форме с установленными в ней зубчатым венцом 1 и ступицей 2).Соединение деталей работает следующим образом.Соединение устанавливают на вал по ступице 2 в узел механизма, например редуктора. Если соединение является ведущим элементом, то крутящий момент передается от вала на ступицу 2, затем на полимерный обод 7 (так как при усадке полимерного материала обода 7 он жестко охватывает наружную поверхность 3 ступицы 2, образуя с ней неподвижное соединение) и его выступы 8, далее через боковые поверхности 6 зубчатого венца 1 на его зубья, а от них на зубья сопряженного зубчатого колеса. Если соединение является ведомым элементом, то крутящий момент передается в обратном порядке.Рассмотрим перемещение т. А материала полимерного обода, расположенной в произвольном сечении Ьы на расстоянии гс от оси О соединения, по боковой поверхности б впадины 514при усадке полимерного материала обода 7 и температурных деформациях вследствие остывания зубчатого венца 1 и полимерного обода 7, В момент формирования соединения путем литья или прессования полимерного обода 7 т. А занимает положение, расположенное на расстоянии Г 1 Г от оси 0 соединения.Вследствие усадки в окружном направлении (УЬ) материала полимерного обода 7, заполняющего впадину 5, после окончания формирования соединения т. А достигает положения А . (фиг.3). Абсолютная величина усадки материала полимерного обода 7 в направлении ширины впадины 5 составляет при этом1 сУЬ = 0,5 ЬГ -- )100где ЬдГ - ширина впадины в произвольном сечении,- усадка полимерного материала, 7В результате остывания материала полимерного обода 7 от температуры прессования Т, до нормальной температуры Тн эа счет температурной деформации ьпЬ в направлении ширины впадины т. А, дополнительно перемещается в том же направлении в положение А на величину 6 пЬЬ пЬ = О, 5 Ь 1 е . ОС(Тцр - Т)где с - температурный коэффициентлинейного расширения материала полимерного обода,оТцр - температура прессования, С;Тн - нормальная температурапрессования, С.Однако, иэ-за температурной деформациид шЬ материала зубчатого венца . 1 в направлении ширины впадины 5 точка А занимает окончательное положение А в направлении ширины впадины 5 по завершении усадки и достижении соединением нормальной температуры, причемдшЬ = 0,5 Ь 1 Г с, (ТпР Тн)где , - температурный коэффициентлинейного расширения металлического зубчатого венца, СТаким образом, в направлении ширины впадины общее перемещение произвольной т. А полимерного материала 270894обода 7 контактирующей с боковой поверхностью 6 впадины 5, составляетК1. = У + лпЬ - ашЬ0 5 ЬГ -- +ь100 5-т,).10 Одновременно с этим под действием усадки и температурных деформацийпроисходит перемещение произвольнойт, А материала полимерного обода 7,контактирующей с боковыми поверхнос тями 6 впадин 5 в радиальном направлении (в направлении оси 0 соединения) .Вследствие усадки в радиальномнаправлении У материала полимерногообода 7, заполняющего впадину 5,т. А занимает положение А1 сУ = Г 1 Г - - 10025 где ГГ - расстояние от т. А в произ"вольном сечении до оси 0соединения.При остывании материала полимерного обода 7 от температуры прессоваЗо ния Тпр до нормальной температуры Тнв результате температурной деформации д пГ т. А дополнительно .переместится в том же направлении в положение А при этом35Д пГ = Г 1 Е11(ТПР - Тм)С учетом температурндй деформациидшГ металлического зубчатого венцав радиальном направлении, равной6 шГ -Г 1 Г ,(Т,р- Тя), 40 т. А после завершения усадки и достижения соединением нормальной температуры окончательно достигает положения Аб, расположенного йа расстоянииГ 1 у от оси 0 соединения.45Таким образом, в радиальном направлении (в направлении оси 0 соединения) общее перемещение произвольнойт. А, контактирующей с боковой поверхностью 6 впадины 5, составляетЕ= 1 Гь.Г+ ЯИ-с (Тпе - ТН)Для того, чтобы при усадке и температурных деформациях до достижения соединением нормальной температуры/= агсгя - = агсгд1 г . Кггг- - +100 20 Ьгг5агсгц в в . - )2 г 1 с ЗО ЬгЬ = агсге т- )2 ггг35 где- угол наклона боковой поверхности впадины металлическойдетали к плоскости, проходящей через ось соединения,град;4 О Ь 1 г - ширина впадины металлическойдетали в произвольном сечении ммгде - расстояние от произвольногосечения впадины до оси соединения, мм. Неразъемное соединение деталей,преимущественно металлической с поди 45 мерной, содержащее концентрично рас произвольная т. А, лежащая на поверхности контакта полимерного материалаобода 7 с боковой поверхностью б впадины 5, перемещалась по поверхностиконтакта без образования зазора и нагде Р - угол наклона боковой поверхности впадины к плоскостипроходящей через ось соединения.Таким образом, выполнение в предлагаемом соединении впадин охватыва ющей детали в виде трапеции с меньшим основанием, обращенным к оси соединения, и угла наклона боковых поверхностей впадин, равно обеспечивает постоянный контакт материала полимерного обода, заполняющего впадины металлической охваты вающей детали, с боковыми поверхностями впадин без образования между нйми зазора, приводящего к снижению надежности соединения, и без образования натяга между ними, приводящего к концентрации напряжений в полимерном материале вследствие упруговязких деформаций, снижающих нагрузочные характеристики соединения, что повышает надежность соединения деталей на 40-507, по сравнению с соединением; выполненным по прототипу,4 формула изобретения тяга между ними в конечном положенииА, угол наклона боковой поверхностиб впадины 5 к плоскости, проходящейчерез ось 0 соединения, должен выби,раться по соотношению)положенные внутреннюю полимерную инаружную металлическую детали, последняя из которых выполнена с впадинами на внутренней поверхности, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности соединенияпутем обеспечения постоянного контакта соответствующих поверхностей дета"лей при усадке полимерной детали иснижения концентрации напряжений наее боковых поверхностях в процессеобразования соединения, впадины металлической детали в плоскости, перпендикулярной оси соединения, выпал"нены трапецеидальной формы с меньшимоснованием, обращенным к оси соединения, при этом угол наклона боковыхповерхностей впадин к.их плоскостисимметрии, проходящей через ось соединения, выбирается из следующегосоотношения:14270891 иг оставитель В.Ивановехред М.Ходанич Корректор Л.П Редакт Парфенов Заказ 4836/3 Тираж 7 б 7 Подпис В И Государственного комитета ССС делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д.