СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С НАТЯГОМ Российский патент 2000 года по МПК B23P11/02 B23P19/02 F16B4/00 B23P9/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к соединениям с натягом деталей типа вал-втулка, и может быть использовано при создании неподвижных конических соединений.

Известен способ соединения деталей с натягом, включающий выполнение рельефа в виде выступов и впадин, причем выступы в виде конусов, а впадины - в виде охватывающих основание конусов и плавно сопряженных с ними усеченных торов, объемы которых равны объемам конусов (см., например, авторское свидетельство СССР N 1199558, кл. В 23 P 11/02, 1985).

Использование в этом способе соединения одновременно выступов, которые внедряются в одну из поверхностей, и углублений, которые заполняются материалом, повышает надежность соединения с натягом. Однако формирование выступа и впадины на небольшой площади поверхности детали с диаметром пятна не более 2 мм снижает достоинства способа. Пластичный материал не заполняет полностью торообразную впадину из-за малого поперечного размера, а на конусообразных выступах возникают напряжения, превышающие пределы текучести материала, что снижает нагрузочную способность соединения при циклических нагрузках.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ соединения деталей с натягом, включающий выполнение на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей впадин и выступов по периметрам впадин методом пластического деформирования телами качения, установленными в сепараторе (см. патент N 2096157, кл. В 23 P 11/02, 1997). Пластическое деформирование осуществляется при радиальном перемещении тел качения при воздействии на них опорной поверхности подвижного элемента инструмента. Способ позволяет увеличить площади поверхностей формируемых впадин, длину параметров выступов и этим повысить несущую способность соединения. Однако, при этом увеличиваются поперечные размеры эллипсообразных впадин, перемещения пластичного материала происходит в углубления в зонах выступов. Это приводит к снижению "сцепления" охватывающей и охватываемой поверхностей деталей в средней зоне углублений, уменьшению площади контакта, а это, в свою очередь, снижает несущую способность соединения. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение нагрузочной способности соединения охватываемой и охватывающих деталей с натягом.

Для решения поставленной задачи в известном способе соединения деталей с натягом, включающем выполнение на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей впадин и расположенных по периметру впадин выступов, образование между сопрягаемыми деталями сборочного зазора, сопряжение деталей и последующую выборку указанного зазора, при этом впадины и выступы выполняют методом пластического деформирования инструментом, содержащим сепаратор с телами качения и подвижный элемент с опорной поверхностью, взаимодействующей при перемещении подвижного элемента с телами качения для обеспечения пластического деформирования ими сопрягаемой поверхности детали, впадины и выступы выполняют кольцевой формы на сопрягаемой поверхности охватываемой детали, для чего сепаратору с телами качения сообщают вращательное движение и используют инструмент с подвижным элементом, имеющим опорную поверхность, концентричную сопрягаемой поверхности охватываемой детали, которому сообщают радиальное перемещение, а глубину впадин в процессе их выполнения ограничивают посредством кольцевого упора с торцевой поверхностью, которую вводят в конце процесса деформирования в контакт с поверхностью охватываемой детали.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез инструмента для выполнения кольцевых впадин на охватываемой поверхности детали; на фиг. 2 - фрагмент поперечного сечения соединения с натягом; на фиг. 3 и 4 - схемы расположения кольцевых впадин на развернутых охватываемых поверхностях деталей: продольное, шахматное.

При выполнении кольцевых впадин к посадочной поверхности охватываемой детали подводится сепаратор 1 с телами качения 2, подвижному элементу 3 сообщают радиальное перемещение. Опорная поверхность 4 подвижного элемента 3 усилием Р вдавливает тела качения 2 в поверхность охватываемой детали 5, при этом шпинделю 6 инструмента придают вращательное движение. В результате контактных давлений на тела качения и их перемещения с сепаратором на поверхности детали 5 формируется впадина 7, при этом материал поверхности под телами качения уплотняется, а за счет действия касательных сил сдвигается к периферии кольцевой впадины, образуя кольцевые выступы 8 и 9 по внутренней и наружной окружности впадины. Глубина деформирования впадин фиксируется кольцевым упором 10. Ориентацию кольцевых впадин и выступов на поверхности охватываемой детали относительно инструмента обеспечивают соответствующим поворотом детали вокруг своей оси и перемещением в направлении, перпендикулярном оси (см., например, фиг. 3 и 4).

Соединение с натягом (см. фиг. 2) осуществляют тепловой деформацией деталей. Первоначальное контактирование соединяемых деталей в процессе сборки происходит по выступающим над посадочной поверхностью кольцевым контурам, образованными выступами 8 и 9. Выступы деформируют материал охватывающей поверхности, при этом за счет натяга материал охватывающей поверхности перемещается в кольцевые углубления.

Выполнение впадин в виде кольцевых углублений позволяет оптимизировать ширину впадин и создавать напряженное состояние по всей ширине углублений, а выступы по периметру внутренних окружностей кольцевых углублений обеспечивают дополнительное сопротивление перемещению контактирующим поверхностям. Это способствует повышению нагрузочной способности соединения. Кроме этого, кольцевые углубления обеспечивают более рациональное расположение опорных поверхностей при посадке с натягом, то есть способствуют меньшим деформационным искажениям наружных поверхностей охватывающей детали 11 из-за углубления на охватываемой детали 7.1

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при соединении с натягом деталей типа вал-втулка. На сопрягаемой поверхности охватываемой детали методом пластического деформирования выполняют впадины и расположенные по периметру впадин выступы кольцевой формы. Для этого используют инструмент, включающий сепаратор с телами качения и подвижный элемент с опорной поверхностью, концентричной сопрягаемой поверхности охватываемой детали. Сепаратору сообщают вращательное движение, а подвижному элементу - радиальное перемещение. В процессе выполнения впадин ограничивают их глубину кольцевым упором с торцевой поверхностью. Указанную поверхность в конце процесса деформирования вводят в контакт с поверхностью охватываемой детали. Затем между сопрягаемыми деталями образуют сборочный зазор, детали соединяют между собой и производят выборку зазора. В результате обеспечивается повышение нагрузочной способности полученного соединения. 4 ил.

Способ соединения деталей с натягом, включающий выполнение на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей впадин и расположенных по периметру впадин выступов, образование между сопрягаемыми деталями сборочного зазора, сопряжение деталей и последующую выборку указанного зазора, при этом впадины и выступы выполняют методом пластического деформирования инструментом, содержащим сепаратор с телами качения и подвижный элемент с опорной поверхностью, взаимодействующей при перемещении подвижного элемента с телами качения для обеспечения пластического деформирования ими сопрягаемой поверхности детали, отличающийся тем, что впадины и выступы выполняют кольцевой формы на сопрягаемой поверхности охватываемой детали, для чего сепаратору с телами качения сообщают вращательное движение и используют инструмент с подвижным элементом, имеющим опорную поверхность, концентричную сопрягаемой поверхности охватываемой детали, которому сообщают радиальное перемещение, а глубину впадин в процессе их выполнения ограничивают посредством кольцевого упора с торцевой поверхностью, которую вводят в конце процесса деформирования в контакт с поверхностью охватываемой детали.