СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕССОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1999 года по МПК B23P11/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно: к способам получения прессовых соединений цилиндрических деталей, используемых, например, в устройствах защиты от вибраций и ударов.

Известен способ получения прессового соединения полых цилиндрических деталей, включающий сборку деталей (SU 449798 A, 15.11.74, B 23 P 11/02).

Недостатком способа является недостаточная точность воспроизведения заданной нагрузки распрессовки.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение точности воспроизведения заданной нагрузки распрессовки.

Для решения поставленной задачи в известном способе получения прессового соединения полых цилиндрических деталей, включающем сборку деталей, на сопрягаемых поверхностях соединяемых деталей выполняют сквозные продольные прорези, а сборку деталей проводят с относительным смещением прорезей в окружном направлении на угол ϕ_o= n•45^°, где n = 1, 3, 5, 7, после чего измеряют фактическую нагрузку распрессовки, определяют ее отклонение от заданного значения и корректируют нагрузку распрессовки путем относительного корректирующего сдвига деталей в окружном направлении на угол ± 45^o.

Выполнение сквозных продольных прорезей на обеих деталях существенно снижает радиальную жесткость прессового соединения. Поэтому обеспечивается возможность получения низких значений усилий распрессовки при повышенных значениях радиальных натягов. Тем самым обеспечивается расширение диапазона заданных нагрузок распрессовки при повышенной точности их воспроизведения. Каждая из установленных в прессовое соединение деталей со сквозной продольной прорезью имеет в поперечном сечении форму эллипса с большей осью, проходящей через прорезь. Поэтому при совмещении прорезей или их развороте на 180^o втулки контактируют по всей сопрягаемой поверхности, а при развороте прорезей друг относительно друга на 90^o или 270^o площадь контактирования уменьшается, уменьшается радиальное усилие, а следовательно, и усилие распрессовки (что подтверждается и экспериментальными данными). Это позволяет путем взаимного разворота прорезей обеспечить точное воспроизведение заданной нагрузки распрессовки.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 показана идеализированная зависимость нагрузки распреcсовки N_p от угла φ взаимного разворота прорезей.

На фиг. 2 показана полученная из графика фиг. 1 зависимость корректирующего отклонения ΔN = N_рф-N_po от углового корректирующего смещения α_к.
Как видно из фиг. 1, зависимость N_p(φ) определяется соотношением:
N_p= N_po+ΔN_m•cos2φ, (1)
где N_po - значение нагрузки распрессовки при φ_o= n•45^°,
n = 1, 3, 5, 7;
ΔN_m - максимальное отклонение нагрузки распрессовки от значения N_po при φ = 0^o и 180^o;
-ΔN_m - максимальное отклонение нагрузки распрессовки от значения N_po при φ = 90 и 270^o.

Зависимость N_p(φ) представляет собой наложенную на горизонтальную прямую N_po = const косинусоиду с амплитудой ΔN_m и периодом 180^o. Максимумы (N_po+ΔN_m) и минимумы (N_po-ΔN_m) у такой косинусоиды повторяются через половину периода (90^o), поэтому корректировка усилия распрессовки может производиться лишь в пределах 90^o. Из графика фиг. 1 также следует, что в зависимости от величины φ усилие распрессовки в пределах 90^o или уменьшается от максимума до минимума (при n = 1, 5), или увеличивается от минимума до максимума (при n = 3, 7), проходя через среднее значение при φ = φ_o через каждые 45^o. Поэтому сборка прессового соединения должна проводиться с начальным взаимным смещением прорезей на угол φ = n•45^° (где n = 1, 3, 5, 7), что позволит затем путем увеличения или уменьшения угла φ_o в пределах ± 45^o корректировать (увеличивать или уменьшать) полученную в результате сборки нагрузку распрессовки.

На фиг. 1 для случая сборки деталей с начальным взаимным смещением прорезей на угол φ_o = 1•45^o = 45^o и заданным значением усилия распрессовки N_рэ = N_ро показаны полученные в результате сборки фактические значения усилия распрессовки N'_рф > N_ро и N''_рф < N_ро и соответствующие им фактические отклонения которые должны затем уменьшаться (ΔN → 0) путем корректирующего взаимного сдвига деталей на угол α_к для увеличения или уменьшения угла φ_o.
Показанная на фиг. 2 зависимость ΔN(α_к) - корректирующего отклонения ΔN = N_рф-N_ро от углового корректирующего смещения α_к в пределах ± 45^° - легко получается из выражения (1). Вычитая из левой и правой частей выражения (1) значение N_ро и учитывая, что α_к= φ_o-φ = n•45^°-φ, где n = 1, 3, 5, 7, получим:
ΔN = ΔN_m•sin2α_к, (2)
откуда
α_к= 1/2arcsin(ΔN/ΔN_m); (3)
при n = 3, 7
ΔN = -ΔN_msin2α_к, (4)
откуда
α_к= -1/2arcsin(ΔN/ΔN_m) (5)
Способ осуществляют следующим образом.

На сопрягаемых поверхностях полых цилиндрических деталей выполняют по одной продольной прорези.

Сборку прессового соединения проводят следующим образом.

Производят запрессовку втулок путем приложения осевой нагрузки или другим способом. При этом обеспечивают относительное смещение прорезей на угол φ_o= n•45^°, где n = 1, 3, 5, 7. Как видно из фиг. 1, при этом заданное значение нагрузки распрессовки N_рэ = N_ро. Угол φ_o выбирают в зависимости от конструктивных и других особенностей прессового соединения.

Правильно выбрать значение φ_o весьма важно, т.к. практические зависимости могут отличаться от идеализированных, показанных на фиг. 1, 2 для пояснения сущности изобретения (например, возможно, что ΔN_m(φ_o) ≠ const,
Измеряют фактическую нагрузку распрессовки N_рф одним из методов неразрушающего контроля (например, [4]). Определяют отклонение ΔN = N_рф-N_рэ= N_рф-N_po и в зависимости от его знака и величины производят корректировку величины N_р относительным корректирующим сдвигом деталей в окружном направлении на угол α_к в диапазоне ± 45^°. Как следует из фиг. 1, 2 и соотношений (3), (5):
- для φ_o= 45^o и 225^o, если ΔN > 0, корректирующий сдвиг производят в сторону увеличения угла φ(α_к> 0), а если ΔN < 0 - в сторону уменьшения угла φ(α_к< 0);
- для φ_o= 135^o и 315^o, если ΔN > 0, α_к< 0, а если ΔN < 0, α_к> 0.
В зависимости от конструктивных и технологических особенностей прессового соединения корректирующий сдвиг деталей осуществляют либо в собранном соединении, либо соединение разбирают, а после корректирующего сдвига собирают повторно. При необходимости реализации с высокой точностью заданного усилия распрессовки может быть проведено несколько корректирующих сдвигов.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Прессовое соединение, содержащее две полых цилиндрических детали с продольными сквозными прорезями, используется в устройстве для гашения вибраций.

Величина N_рэ = N_ро = 5 кг. По статистическим данным значение ΔN_m= 1 кг. Запрессовка производилась при φ_o = 45^o путем приложения осевого усилия, величина N_рф измерялась по методу [4] и составила 5,3 кГ. Определялось отклонение ΔN = 5,3 - 5 = 0,3 кГ. Рассчитывалась по соотношению (3) величина углового корректирующего сдвига
α_к= 1/2arcsin(0,2/1) ≅ 9^°
Производилась корректировка N_р дополнительным разворотом деталей на 9^o в сторону увеличения угла φ.
Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить заданную нагрузку распрессовки в широком диапазоне значений и с высокой точностью.

Способ может быть использован при получении прессовых соединений цилиндрических деталей, используемых, например, в устройствах защиты от вибраций и ударов. На сопрягаемых поверхностях соединяемых деталей выполняют сквозные продольные прорези. Детали соединяют с относительным смещением прорезей в окружном направлении на угол ϕ_o= n•45^°, где n = 1,3,5,7. Затем измеряют фактическую нагрузку распрессовки и определяют ее отклонение от заданного значения. После этого корректируют нагрузку распрессовки путем относительного корректирующего сдвига деталей в окружном направлении на угол ±45°. В результате повышается точность воспроизведения заданной нагрузки распрессовки. 2 ил.

Способ получения прессового соединения полых цилиндрических деталей, включающий сборку деталей, отличающийся тем, что на сопрягаемых поверхностях соединяемых деталей выполняют сквозные продольные прорези, а сборку деталей проводят с относительным смещением прорезей в окружном направлении на угол ϕ_o= n•45^°, где n = 1, 3, 5, 7, после чего измеряют фактическую нагрузку распрессовки, определяют ее отклонение от заданного значения и корректируют нагрузку распрессовки путем относительного корректирующего сдвига деталей в окружном направлении на угол ± 45^o.