Способ закрепления охватывающих деталей на полом валу и устройство для его осуществления

)5 В 23 Р 1 р, ф нч ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПАТЕНТ одхорски л. Р 16 Н ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Патент Японии М. 61 - 28266353/02, 1985,(54) СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОХВАТЫВА Н)ЩИХ ДЕТАЛЕЙ НА ПОЛОМ ВАЛУ. И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: для закрепления одной или нескольких охватывающих деталей 4-6 на полом валу 1, причем в исходном состоянии внутренний диаметр отверстия деталей 4 - 6 больше, чем наружный диаметр предусмотренной для йхзакрепления поверхности на полом валу 1, Сущность изобретения: перед помещением деталей 4-6 на полый вал 1 за счет нагрева деталей и/или охлаждения полого вала создают разность температур, Затем каждую детальзакрепляют на полом валу 1 за счет его расширения по меньшей мере в зоне места закрепления, а также за счет последующей горячей запрессовки деталей 4 - 6 благодаря происходящему выравниванию температур. 3 э,п,ф-лы, 8 ил.Изобретение относится к машиностроению и предназначено для закрепления кулачков, колец подшипников и других охватывающих приводных элементов на полом валу.Цель изобретения - повышение прочности соединения.Это достигается тем, что перед установкой деталей на полый вал нагревом деталей и/или охлаждением вала создают разность температур, каждую деталь закрепляют за счет расширения полого вала по меньшей мере в зоне места закрепления, а также за счет последующей горячей запрессовки деталей благодаря происходящему выравниванию температур на полом валу. Расширение полого вала происходит гидравлическим путем,За счет расширения полый вал пластично деформируется, что позволяет устанавливать на него детали малой точности, благодаря чему снижаются расходы на изготовление, За счет расширения полого вала может производиться закрепление деталей как с силовым замыканием, так и с геометрическим замыканием, причем требующиеся силы деформации для достижения соответственно необходимой силы удержания при гидравлическом расширении создаются поостым образом за счет выбора соответствующих параметров. Достигнутая за счет расширения сила удержания получается в результате большей упругой обратной деформации детали, охватывающей полый вал, Эта сила удержания увеличивается за счет того, что вслед за расширением имеет место процесс горячей эапрессовки при выравнивании температур между более горячими закрепляемыми деталями и более холодным полым валом,Изобретение позволяет также закреплять тонкостенные детали, например втулки и вкладыши подшипников, при этом упругая , обратная деформация после расширения полого тела не обеспечивает достаточного сцепления соединения.Если закрепление подлежит нескольких деталей, то полый вал можно расширить. Устройство отличается вводимым в полый вал зондом, на поверхности которого расположены пары уплотнительных колец, в котором между парами уплотнительных колец ваполнен по меньшей мере один разгрузочный канал. За счет пар уплотнительных колец расширение полого вала ограничивается соответствующими зонами закрепления, Разгрузочные каналы, предотвращающие нежелательное повышение . давления на этих участка полого тела, исключают расширение полого вала между этими зонами,На фиг.1 показан продольный разрезматрицы, состоящей из двух частей для первого примера выполнения полого вала, снабженного четь 1 рьмя деталями, причем направой половине изображено исходное состояние и на левой половине - конечноесостояние; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (направой половине - исходное состояние, налевой половине - конечное состояние); нафиг,З - рвэреэ Б-Б на фиг:1; на фиг.4 - вто-рой пример выполнения полого тела, снабженного четырьмя деталями, вид сбоку,15 частично в разрезе; на фиг,5 - вид В нафиг.4; на фиг,б-третий пример выполненияполого вала, находящегося в матрице, с закрепляемой на нем детальюпричем на правой половине изображено исходное20 состояние на левой половине - конечноесостояние; на фиг.7 - четвертый пример выполнения с помощью частично вырезанноговида сбоку, при котором несколько полыхвалов соединены друг с другом за счет соот 25 ветственно закрепленных на них деталей;на фиг,8 - разрез Г-Г на фиг.7,Первый пример осуществления согласно фиг,1-3 показывает цилиндрический полый вал 1 с круглым поперечным сечением,30 вложенный в центральную выемку матрицы.2. Эта матрица 2 состоит из двух половинматрицы, соединенных на противоположных продольных сторонах фланцами. Черезэти фланцы половины матрицы могут зажи 35 маться друг с другом, как это обозначено нафиг.2 и 3, с помощью подвижных в поперечном направлении зажимов 3.До вкладывания полого вала 1 в матрицу 2 на него в примере осуществления в40 соответствии с фиг,1 надвигают четыре детали 4-6, которые предварительно нагревают, Также для этих деталей в половинахматрицы соответственно выполнена соответствующая выемка, так что после вклады 45 ваниа снабженного деталями 4-6 пологовала 1 в матрицу 2 получается надлежащееразмещение деталей 4 - 6 по отношению кполому валу 1.Отверстия, выполненные в деталях 4 - 650 (см.фиг,1 - 3), в исходном состоянии больше,чем место их закрепления на полом валу 1.Причем отверстия в деталях 4 и 6 являютсякруглыми с диаметром, незначительно большим, чем наружный диаметр полого вала в55 соответствующем месте, Отверстие в детали 5 (см,фиг.З) является квадратным с длииой кромки, большей, чем наружный, диаметр полого вала 1 в этом месте. После закрытия обеих половин матрицы центральное отверстие матрицы 2 запираютс обоих концов. Это происходит в случае примера осуществления на одном конце эа счет уплотненной с помощью уплотнения 7 заглушки 8, На другом конце используют присоединительную деталь 9, которая такЖе уплотнена с помощью уплотнения 7. Через отверстие в присоединительной детали 9 в полый вал 1 вводится рабочая жидкость, что приводит к тому, что он в зоне мест закрепления деталей 4-6, расширяется, за счет чего одновременно производится неПодвижное соединение между полым валом 1 и деталями 4-6, В то время как соединение между деталями 4 и 6 и полым валом 1 в основном является соединением с силовым замыканием при закреплении детали 5 получается дополнительное соединение с геометрическим замыканием, так как полый вэл 1 в зоне квадратного отверстия детали 5 деформируется так, что большему скручивающему моменту детали 5 на полом валу 1 противостоит геометрическое замыкание.Между выемками дпя деталей 4 - 6 в половинах матрицы могут выполняться опорные поверхности, препятствующие тому, что полый вал 1 будет нежелательным образом расширяться на этих участках при нагружении рабочей жидкостью.После осевого выдвигания заглушки 8 и присоединительной детали 9, бокового уда, ления зажимов 3 и раскрытия матрицы 2 полый вал 1 с закрепленными на нем деталями 4 - 6 может выниматься. Матрица 2 находится в распоряжении для следующего процесса обработки,Уже во время процесса расширения и также после выемки полого вала 1 с закрепленными на нем деталями 4 - 6 происходит выравнивание температур между более горячими деталями 4 - 6 и более холодным полым валом 1. За счет этого происходит горячая запрессовка, которая дополнитально к силе удержания, созданной за счет гидравлического расширения, создает силу удержания, получающуюся в результате умень- щения внутреннего диаметра отверстия в деталях 4 - 6 при процессе охлаждения и зависящую от различия температур, коэффициента температурного расширения материалов и геометрических размеров деталей, Вместо или дополнительно к нагреву деталей 4 - 6 может также обуществляться переохлаждение полого вала 1 для того, чтобы производить эту дополнительную удерживающую силу.При втором примере осуществления в соответствии с фиг.4 и 5 на цилиндрическбм полом валу 1 с круглым поперечным сечением закрепляют четыре детали 10 и 11, Закрепление производят с помощью вводимого в полый вал 1 зонда 12, имеющегонаружный диаметр, незначительно меньший, чем внутренний диаметр полого тела 1в исходном состоянии. На местах эакрепле 5 ния деталей 10 и 11 нэ зонде расположеныпары уплотнительных колец 13. Каждая пара уплотнительных колец 13 образует между собой объем расширения, которыйчерез соединительный канал зонда 12 на 10 ходится в соединении с центральным напорным каналом зонда. За счет вводарабочей жидкости в центральный напорный канал происходит тем самым соответственно между парами уплотнительных15 колец 13 направленное расширение пологовала 1. Для того чтобы участки полого вала1, расположенные между парами уплотнительных колец 13, с уверенностью ненагружались давлением, Эти участки соот 20 ветственно через разгрузочный канал зонда 12 соединены с атмосферой. Видспереди на фиг.5 показывает, что закрепленная на полом валу 1 ээ счет частичногорасширения деталь 11 выполнена в виде25 кривошипа, неподвижная часть которогоимеет возможность вращения относительнозакрепленной на полом валу 1 детали 11 засчет шариков, Также при этом осуществлении имеет место дополнительный процесс30 горячей запрессовки, описанный в первомпримере,Третий пример осуществления на фиг.6показывает конический полый вал 1, на котором закреплена деталь 14 кольцевой фор 35 мы, Закрепление вновь осуществляют спомощью матрицы 2, состоящей из двух половин матрицы и снабженной выемкамикак для полого вала 1, так и для детали 14.Закрепление детали 14 вновь осуществляют40 за счет гидравлического расширения в зоне.закрепления детали 14, причем в этом случае в зоне меньшего диаметра деталью 14кольцевой формы и полым валом 1 производится утолщение для того, чтобы предотвра 45 тить сползание детали 14, причем детали 14предварительно нагревают для того, чтобыпроизводить дополнительный процесс горячей эапрессовки.Наконец, четвертый пример осуществ 50 ления в соответствии с фиг.7 и 8 показывает,что согласно описанному способу могут со- .единяться друг с другом нескольких попых .валов 1 с помощью детали 15. Для необходимого для того процесса закрепления по 55 лые валы 1 с нагретыми заранее деталями15 также могут вкладываться в неизображенную на чертеже матрицу, состоящую изнескольких частей и снабженную соответствующими выемками для полых валов 1 идеталей 15, а также каналами для подвода,рабочей жидкости, так что полые валы 1 расширяются в зоне мест закрепления деталей 15, При этом является возможным, чтобы для расширения различных полых валов 1 применялась различные давления, На фиг,8 показано, что полые валы 1 не обязательно должны располагаться в общей плоскости.формула изобретения 1, Способ закрепления охватывающих деталей, например кулачков, колец подШипников и т.дна полом валу, диаметр которого меньше, чем диаметр отверстия закрепляемых деталей, путем установки последних в заданном положении на полом валу с последующим процессом закрепления их путем раздачи полого вала гидравлической средой; подаваемой под давлением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности соединения, перед надеванием деталей на полый вал между ними создают разницу температур нагревом охватывающей детали или охлаждением полого вала, а раздачу осуществляют до создания натяга в горячем состоянии,2,Способ поп 1, отлича ющийс ятем, что полый вал в зоне закрепления отдельных ветвей расширяют приложением разного давления рабочей среды,5 3. Устройство для закрепления охватывающих деталей на полом валу, предназна;ченное для закрепления охватывающихдеталей на полом валу, содержащее зонд с10 напорным каналом для подачи рабочейжидкости и попарно расположенными наего наружной поверхности канавками, вкаждой из которых установлено уплотнительное кольцо, ограничивающее зону де 15 формирования, причем эти канавкипосредством радиальных соединительныхканалов сообщены с напорным каналом,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что зонддополнительно снабжен безнапорным20 разгрузочным каналом, выходящим нанаружную поверхность зонда в зоне между парами уплотнительных колец.Приоритет по пунктам,27.01,87 по п.1;,25 12.08,86 по пп, 2 и 3.077 иг. 7 Фиг,8Составитель И, Соловьевактор С. Кулакова Техред М,Моргентал Корректор,С, Ю ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Производственно-из Заказ 1183 Тираж, Подписное 9 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, МоскваЖ, Раушская наб., 4/5