Способ контроля прочности соединений с натягом и устройство для его осуществления

(51)5 В 23 Р 11/ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР НОМИТЕОТНРЫТИ ПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТ л 088. 8).Т. Прочность прессоКиев, Техника, 1982 соединения ной нагрузк динении, а нагружени осуществляют испытате величина которой рави разности вимой прочно и ЧНОСТИСТРОЙСТВО рограммируеУстройствоа содержит ся к техно прочности лью изобре повреждени уменьшени ны испытательзел программига в испытуе- аЪ нике немашисится к те ля изделий о к контрол натягом, и на промьпплн нных ем ое- три чных и овани о-, рфй ческа го по време(56) Балацкий Лвых соединений.с.9 и 36,(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРСОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ ИДЛЯ ЕГО, ОСЛЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относинеразрушающего контролясоединений с натягом. Цния является исключениедеталей соединения путем Изобретение отн разрушающего контр ностроения, а имен ности соединений с быть использовано предприятиях и в н ниях. Целью изобретения является исключение повреждения деталей соединений путем уменьшения величины механической нагрузки, действующей на соединение в процессе контроля,На фиг,1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа контроля прочности соединения с н тягом; на фиг.2 - пример записи им 1 пульса тока в индукторе соленоидного типа амплитудой 10 и длительностью величины механической нагрузки, действующей на соединение в процессе 1 контроля. В данном способе контроля прочности соединений с натягом программируемо снижают прочность соединения путем уменьшения натяга в соечин минимально допуст соединения с натягом и мого снижения прочност для осуществления спос пресс, индикатор велич ной нагрузки, а также руемого уменьшения нат мом соединении. 5 ил. воздействующего на втулку соед ния" ,на фиг.3 - характер измененуменьшения) натяга б в соединении агреве втулки индуктором за Т , на фиг,4 - конструкция я с натягом; на фиг.5 - зле я схема коммутатора, управля цепям а, Ь от реле-задатчи ни нагрева,Способ контроля прочности совдинения с натягом заключается в нагру" жении соединения испытательной нагр кой с одновременным программируемым снижением прочности соединения путе уменьшения натяга в соединении, при чем испытательную нагрузку устанавливают из следующего соотношения:,где Рс и - минимально допустимаяпрочность соединения снатягом при контроле;ЬРс - программируемое снижениепрочности соединения снатягом за счет программируемого уменьшения на" 10тяга.О заданной прочности судят по неподвижности соединсния.Способ контроля прочности соединения с натягом осуществляют с по мощью устройства (фиг. 1), которое содержит пресс, состоящий иэ плиты 1, направляющих стоек 2 с пазами для шариков 3 качения, удерживаемых сепаратором 4. От винта 5 тарирования 20 испытательная нагрузка (усилие) Р на детали (вал 6 и втулка 7) исследуемого соединения передается через промежуточные нажимнне элементы 8 свстроенным динамометром 9, индикато ром 10 и шариком 11Осесимметричный нагрев одной из деталей соединения (втулки) осуществляется индуктором 12, расположенным на изоляционной подставке 13, кото- щ рая устанавливается на нижнюю плиту пресса через опорную кольцевую вставку 14, Длительность теплового воздействия на соединение задается с помощью реле-задатчика 15 времени нагрева через цепи управления коммутатора 16.Устройство работает следующим образом.Контролируемое соединение из дета лей 6 и 7 (вал, втулка) устанавливаютв индуктор 12 через опорную кольцевую вставку 14 на плиту 1 пресса.Затем по оси испытуемого соедине" ния (вала 6, втулки 7) устанавлива-. 45 ется шарик 11 и прижимается к поверхности соединения промежуточными нажимнымй элементами 8, которые перемещаются оператором с помощью винта 5.Применение шарика 11, а также нап равляющих стоек 2 с пазами для шариков,.3 качения, удерживаемых сепаратором 4, обеспечивает приложение контрольной тарированной нагрузки (испытательной силн Г 1) строго по оси испытуемого соединения.Перемещая промежуточные нажимные. элементы 8 с помощью винта 5, оператор нагружает соединение заданной по условиям испытаний сдвигающей тарированной силой Рц, Величину сдвигающей силы оператор контролирует по показаниям индикатора 10, измеряющего значение деформации упругого элемента динамометра 9. После нагружения соединения тарированной сдвигающей силой втулку соединения нагревают индуктором 12 в течение калиброванного промежутка времени Т.Длительность калиброванного теплового воздействияна соединение заранее задается оператором с помощью реле- задатчика 15 времени нагрева. Реле-задатчик времени нагрева управляет коммутатором 16, который на время нагрева соединения обеспечивает прохождение через индуктор 12 им-пульса переменного тока амплитудой 1 о (фиг.2) и длительностью Т 1 .Электрическая изоляция соленоидного индуктора от деталей пресса обеспечивается кольцевой изоляционной подставкой 13, которая устанавливается на плиту 1 пресса.Индуктор нагревает только периферию втулки, обеспечивая осесиммметричное распределение температуры в детали.При таких условиях нагрева величина энергии теплового импульса Я, аккумулируемого во втулке испытуемого соединения, определяется следующим выражением. 2 Я = Сш ---- гТ йг К 2 - К 2 У т, ф 9 йгде ш - масса втулки;К - внешний радиус втулки;К - внутренний радиус втулки; С - удельная теплоемкость мате,риала. втулки;Т - распределение температурыпо сечению втулки.Прочность контролируемого соединения после воздействия на соединение (втулку) калиброванного теплового импульса величиной Ц уменьшается, так как внутреннее отверстие втулки после нагрева кратковременно увели- . чивается за счет теплового расширения материала втулки, и вал испытует меньшие сжимающие усилия в зоне соп- ряжения деталей из-за уменьшения натяга 0 в соединении на величину 68 равную,где 0( - коэффициент линейного расширения материала втулки.Кратковременное уменьшение натяга в соединении после нагрева втулки уменьшает контактные давления в зоне сопряжения деталей соединения на величину ЛР:Д 3,ЬРЙ( + - )С СЕЕпри этом1+( )гЙЙС, = --(Я1-( в)гЙ1 + ( )гЙЙС:1- ( -- )гЙЙгде Й- диаметр посадочной поверхности втулки соединения;Й - наружный диаметр втулки;Й - диаметр отверстия в вале;Ц - коэффициент Пуассона; Е, Е- модули продольной упругости деталей соединения,Таким образом, после калиброванного нагрева соединения (втулки) прочность соединения Р кратковременно уменьшится на величину 6 РНапример, при осевом нагружении деталей6 РсБипри этом Б = И Й -1 - номинальная площадь посадки,где Г - коэффициент трения в зонесопряжения деталей соединения;Й - диаметр сопрягаемых поверхностей деталей соединения;1 - длина посадки.Прочность (например, при нагружении испытуемого соединения в осевом направлении) после нагрева втулки контролируемого соединения определя-ется по формулеР Г, Б (Р ДР)Условие обеспечения целостности годных к эксплуатации соединений при допусковом контроле прочности принимает видРЙ Рс мин ДРс Анализ приведенной зависимости10 показывает, что с увеличением значения ЬР с (увеличение Д Р пропорционально количеству тепловой энергиивыделяемой во втулке соединенияпри калиброванном нагреве) испыта 15 тельное усилие Р. прикладываемое кдеталям соединения с натягом, можноуменьшить. Если в процессе допусково"го контроля соотношение РРс- - ДР не выдерживается (из-за малогос20 исходного натяга д в соединении илииз-за дефектов формы сопрягаемых поверхностей деталей соединений), тосоединение под действием испытательной силы Р разрушается,25 Посадки с гарантированным натягомявляются неподвижными соединениями,для которых незначительное взаимноесмещение деталей в эксплуатационныхусловиях недопустимо. Следовательно,30 для таких соединений наиболее важными являются процессы, происходящиев начальный момент взаимного смещения, которые по существу и определяют эксплуатационную надежность и проч 5 НОСТЬ СоедИнеНИЯМомент разрушения соединения впроцессе его испытаний (для дефектного соединения) регистрирует оператор устройства по изменению (уменьщ пению) показаний индикатора 9.Если к концу калиброванного нагрева втулки прочность соединения вышеминимального значения, которое устанавливается при допусковом контроле,то соединение под действием испытательной силы Рц не разрушается, испытания прекращаются, а соединениесчитается годным к эксплуатации.Пример. Способ и устройство для50 допускового контроля прочности 30 нысопряжения деталей напряженных соединений опробуют при допусковом контроле прочности соединений типа валвтулка (фиг,4) с размерами Й= 250 мм,Й = 150 мм,1 = 50 мм, материал деталей соединений - сталь Ст.45.При проведении допускового контроля прочности соединений в партии соединений выявляют соединения с недос 1632724таточной прочностью (соединения с недостаточным натягом О ), Минимально допустимый натяг в контролируемых соединЬниях принимают уцди= 0,2 мм, при этом расчетная минимально допустимая прочность соединения составляетРсМин = 52666 кГТарированное усилие для допускового контроля прочности таких соединений с применением калиброванного нагрева втулки соединения составляет Р = 1500 кГ, что обеспечивает сни жение контрольных нагрузок на детали соединения при испытаниях в 35 раз,Нагрев соединений (втулки) для программируемого изменения натяга Р осуществляют индуктором соленоид- ного типа при длительности нагрева 12 с и активной мощности индуктора 65 кВт.Длительность калиброванного теплового воздействия Тна соединение задается с помощью реле-:задатчика времени типа ВЛУХЛ 4, управляющего по цепям а, Ь коммутатором, который выполнен с применением тиристоров 7 и Ч (Фиг.5) типа Т 160. Цепи а, с коммутатора подключаются к индуктору.В процессе допускового контроля выявляют соединения с недостаточной для эксплуатации прочностью. Анализ сопрягаемых поверхностей деталей сое. динений с натягом, прочность которых оказывается ниже минимального значения, устанавливается в процессе допускового контроля, показывает, что на сопрягаемых поверхностях отсутствуют значительные повреждения и детали соединения могут быть повторно использованы.Кроме этого, снижение в 35 раз величины механических нагрузок, действующих на детали соединения при испытаниях, исключает повреждение и изгиб поверхностей деталей соединений , в месте приложения контрольной нагрузки.Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает; следующие технические преимущества: в десятки раз снижается величина конт-, рольной тарированной нагрузки, действующей на соединение в процессе испытаний, так как при калиброванном нагреве втулки соединения прочность соединения кратковременно уменьшается на заданную величину, что позволяет снижать нагрузки при испытаниях в 30-50 раз, исключается повреждение сопрягаемых поверхностей деталей соединений, которые не выдержали испытания, так как уменьшение контактных давлений в зоне сопряжения деталей после нагрева втулки соединения исключает появление царапин и задиров на сопрягаемых поверхностях, что дает возмбжность использовать детали соединений повторно; исключается повреждение поверхностей деталей соединений в месте приложения контрольных нагру- зок, так как величина контрольных нагрузок значительно (в десятки раз) снижена; дает возможность исключить из технологических процессов изготовления соединений С натягом громоздкое прессовое . оборудование для создания контрольных нагрузок.Формула изобретения1. Способ контроля прочности соединений с натягом, при котором соединение нагружают испытательной нагрузкой и о заданной прочности судят по неподвижности соединения, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения повреждения деталей соединения путем уменьшения величины механической нагрузки, действующей на соединение в процессе контроля, во время приложения испытательной нагрузки программируемо снижают прочность соединения путем уменьшения натяга в соединении, а испытательную нагрузку устанавливают из следующего соотношения:Р - Рс вин Й сгде Р - испытательная нагрузка;Рс- минимально допустимаяпрочность соединения с натягом6 Р с - программируемое снижениепрочности соединения с натягом за счет программируемого уменьшения натяга.2. Устройство для контроля прочности соединения с натягом, содержащее пресс и индикатор величины испытатель. ной нагрузки. отличающееся тем, что, с целью исключения повреждения деталей соединения путем уменьше 9 1632724ния величины механической нагрузки, тора, реле задатчика времени нагредействующей на соединение в процессе ва и коммутатора, причем индуктор соконтроля, оно снабжено узлом програм- единен с выходом коммутатора, а цепи мируемого уменьшения натяга испытуе- управления коммутатора соединены с5мого соединения, состоящим из индук- реле задатчиком времени нагрева.1632724 оставитель Н.Ефремов ред М.Дидык едактор В.Бугренкова Тех Корректор С.йекмар,СССР оизводственно -издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,Заказ 583 Тираж 463ВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноебретениям и открытиям при Гаушская наб., д. 4/5