СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ Российский патент 1997 года по МПК B23P6/00 B23P11/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к восстановлению соединений с натягом типа "вал-втулка", и может быть использовано при соединении неподвижных соединений.

Известны способы восстановления несущей способности соединений с натягом, заключающиеся в увеличении наружного диаметра вала или уменьшении внутреннего диаметра втулки за счет создания наплывов материала. Данный процесс осуществляется путем выдавливания материала детали при упругопластичном контакте индентора материала. Распределение наплывов по длине посадочных поверхностей за счет изменения размеров деталей приводит к уменьшению фактической поверхности касания и не позволяет существенно изменить нагрузочную способность соединения [1]
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу восстановления соединений с натягом является способ, включающий выполнение выступов и впадин на поверхности одной из сопрягаемых деталей [2] Использование в этом способе соединения одновременно выступов на твердой детали, которые внедряются в сопрягаемую поверхность с меньшей твердостью, и углублений, которые заполняются путем перемещения более пластичного материала, повышает надежность соединения с натягом. Однако при восстановлении соединений с натягом формирование выступов и впадин небольших размеров (до 2^х мм) снижает достоинство способа. Пластичный материал не заполняет торообразные впадины, а выступы малого поперечного сечения не способны существенно повысить нагрузочную способность соединения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является восстановление нагрузочной способности соединения с натягом после его разборки.

Предложенный способ восстановления соединений с натягом, включающий выполнение выступов на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей, образование сборочного зазора между соединяемыми поверхностями, сопряжение их и последующую выборку указанного зазора, отличается тем, что выступы образуются вставками, установленными с натягом в отверстиях, выполненными в сопрягаемой детали, с последующей обработкой их выступающих поверхностей с образованием максимального натяга между поверхностями выступов и сопрягаемой с ними поверхности. Оси отверстий для вставок и оси сопрягаемых деталей могут быть расположены в одной плоскости или пересекающихся плоскостях. Вставки могут быть выполнены из материала с коэффициентом линейного расширения, отличающимся от коэффициентов линейного расширения материалов сопрягаемых деталей, и с твердостью выступающих поверхностей, превышающей твердость сопрягаемой поверхности детали. На выступающей поверхности вставок могут быть выполнены канавки или углубления.

На фиг. 1 изображено соединение деталей типа "вал-втулка" c вставками в охватываемой детали, после восстановления; на фиг. 2 поперечное сечение вала с вставками; на фиг. 3 соединение деталей типа "вал-втулка" c вставками в охватывающей детали после восстановления; на фиг. 4 и 5 канавки и углубления на выступающей поверхности вставки соответственно; на фиг. 6 поперечное сечение втулки с вставками, оси которых расположены в пересекающихся плоскостях.

Для образования выступов на детали типа "вал" 1 (см. фиг.1 и 2) в детали выполняют отверстия, в которые с натягом устанавливают вставки 2, затем проводят обработку поверхностей 3 вставок, выступающих за наружную поверхность вала, в размер, обеспечивающий максимальный натяг с сопрягаемой поверхностью втулки 4.

Для образования выступов на детали типа "втулка" 4 (см. фиг.3) в ней выполняют отверстия, в которые с натягом устанавливают вставки 2, затем проводят обработку поверхностей 5 вставок, выступающих за внутреннюю поверхность втулки, в размер, обеспечивающий максимальный натяг с сопрягаемой поверхностью вала 1.

Положением осей отверстий под вставки 2 относительно осей сопрягаемых деталей обеспечивают форму выступающей части вставки и расположение ее наибольшего поперечного размера относительно осей деталей (см. фиг.2, 3 и 6).

На выступающих частях вставок 2 могут быть выполнены канавки 6 с постоянными и переменными глубиной и шагом, с параллельными, перпендикулярным или угловым расположением образующих канавок к осям деталей, или с углублениями 7, например, конической формы в сечении (см. фиг.4 и 5).

Соединение с натягом осуществляют тепловой деформацией деталей, причем при размещении вставок в детали типа "вал" нагревают втулку, а при размещении вставок в детали типа "втулка "охлаждают вал. Первоначальное контактирование соединяемых в процессе тепловой сборки деталей происходит по выступающим поверхностям вставок. В результате больших контактных давлений выступы деформируют материал сопрягаемой поверхности, при этом часть материала перемещается в канавки или углубления вставок. К сопряжению деталей по базовым поверхностям добавляются соединения по контурным поверхностям вставок и поверхностям канавок или углублений. При нагрузке соединения контуры вставок и материал сопрягаемой поверхности в канавках или впадинах воспринимают сдвигающие усилия. Положением осей вставок можно изменять площадь выступающей поверхности вставок, ориентируя при этом наибольший поперечный размер контура выступов в направлении, перпендикулярном прилагаемой внешней нагрузки. Кроме этого, повышение нагрузочной способности восстанавливаемого соединения способствует повышенная твердость контура выступающей поверхности вставок.

Коэффициент линейного расширения материала вставок, отличающийся от коэффициентов линейного расширения материалов сопрягаемых деталей позволяет выполнить соединение, способное изменить несущую способность в условиях эксплуатации. Так, например, при выполнении вставок из стали с коэффициентом линейного расширения большим, чем у сопрягаемых деталей (например, материал вставок 12Х18Н10Т, втулки и вала сталь 45) в условиях повышения температуры среды, линейные размеры вставок увеличиваются, создавая при этом дополнительные контактные связи между сопрягаемыми поверхностями, что повышает нагрузочную способность соединения и динамические характеристики изделия. Предложенные технические решения восстановления соединений с натягом способствует восстановлению несущей способности соединений, а в условиях повышенной температуры рабочей среды увеличить ее в 1,3 1,7 раза.

Использование: в машиностроении при восстановлении соединений с натягом деталей типа "вал-втулка". Сущность изобретения: на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей образуют выступы с помощью вставок, устанавливаемых с натягом в предварительно выполненные отверстия. Затем выступающие из отверстий поверхности вставок обрабатывают из условия обеспечения максимального натяга между соответствующими поверхностями выступов и второй соединяемой детали. Затем между деталями образуют сборочный зазор, сопрягают их и производят выборку зазора. Оси отверстий для вставок и продольная ось соединяемых деталей могут располагаться в одной или пересекающихся плоскостях. Вставки и соединяемые детали могут быть выполнены из материалов с различным коэффициентом линейного расширения. Вставки могут быть выполнены с твердостью выступающих поверхностей, превышающей твердость сопрягаемой поверхности детали, а также с канавками или углублениями на выступающей торцевой поверхности. 7 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ восстановления соединений с натягом, включающий выполнение выступов на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей, образование сборочного зазора между соединяемыми поверхностями, сопряжение их и последующую выборку указанного зазора, отличающийся тем, что выступы на сопрягаемой поверхности образуют с помощью вставок, которые с натягом устанавливают в предварительно выполненные на упомянутой сопрягаемой поверхности отверстия, после чего выступающие из отверстий поверхности вставок обрабатывают из условия обеспечения максимального натяга между соответствующими поверхностями выступов и второй соединяемой детали. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ось каждого отверстия для вставок располагают в одной плоскости с продольной осью сопрягаемых деталей. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оси отверстий для вставок и продольную ось сопрягаемых деталей, располагают в пересекающихся плоскостях. 4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что используют вставки из материала с коэффициентом линейного расширения, отличающимся от коэффициентов линейного расширения материалов соединяемых деталей. 5. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что используют вставки с твердостью поверхностей, выступающих из предназначенных для вставок отверстий одной соединяемой детали, превышающей твердость сопрягаемой поверхности второй соединяемой детали. 6. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что используют вставки с расположенными на их выступающей торцовой поверхности канавками. 7. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что используют вставки с углублениями, расположенными на их выступающей торцовой поверхности. 8. Способ по п.8, отличающийся тем, что используют вставки с углублениями, имеющими в сечении коническую форму.