Способ крепления трубы в отверстии детали и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК B21D39/06 

Ивобретение относится к текинке крепления труб в отверстиях детали типа втулки раздачей и могут быть использованы в производстве нераз- борных узлов для передачи осевых и крутяпщх усилий, например пары шестерня-вал, а также теплообмен- ных аппаратов и паровых котлов для соединения трубньгх решеток и труб, работающих в условиях динамических нагрузок н вибраций.

Цель изобретения - повышение ра- ботоспособности соедипепия при ди- намической нагрузке.

На фиг. 1 показано взаимное расположение трубы и охватывающей детали перед операцией раздачи; на фпг. 2 - то же после операции раздачи; на фиг. 3 - установка устройства в трубу (две диаметрально расположенные нити зарйда в процессе установки совмещепыпо осевому и угловому положению с двумя диаметрально расположенными винтовыми канавками отверстия охватывающей трубу детали).

Для соединения трубы 1 (фиг. 1) с охватывающей. деталью 2 в -ее отверстии 3 выполняют не менее одной винтовой канавки 4, каждая из гото- рых расположена на конце отверстия 3 и изготовлена (нарезана, накатана и т.д.) с профилем высотой,уменьшающейся в направлении другого кон- ца отверстия, например, аналоп-гчно конической резьбе. Канавки могут быть выполнены по всей длине отвер- .стия 3 или только на ее части, с одного (фиг. 3) ИЛИ обоих концов (фиг. 1). При этом канавки могут быть выполнены аналогично однозаход- ной или мпогозаходной резьбе, иметь разное, наприме, правое, направление с одного конца отверстия и ле вое - с другого конца. Шаг, форма и размеры профиля канавки задаются в зависимости от усилий, действу- ющих на с оединение трура - деталь, и их материалов. Выполнение канавки 4 в отверстии детали 2, а не на трубе,как это делается при извест- нЬм способе, не ослабляет поперечного сечений трубы и не вносит до- полнительньк источников концентрации напряжений, особо опасных при динамических нагрузках. Кроме того, операция вьшолнения канавки не на трубе, а в отверстии и на его кон

5

0

5

0

5

0

5

0

5

це является наиболее технологичной, так как может быть свободно выполнена на существующем оборудовании стандартным (метчики) или специальным инструментом и не требует специальной канавки для выхода инструмента, например резца. Резец при нарезании канавки, аналогичной конической резьбе в конце нарезаемой канавки выходит в отверстие 3, так как высо га профиля канавки может сходить на нет.

После изготовления канавки трубу 1 устанавливают в отверстие З.При зтом в случае закрепления конца трубы достаточно канавки вьшолнить с одного конца отверстия, а трубу установить в отверстие торцом закрепляемого конца со стороны большей высоты профиля канавки. После установки тру- , бы в отверстие осуществляют операцию раздачи трубы в зоне крепления. В процессе раздачи трубы из ее стенок формируют расположенную в винтовой канавке 4 винтовую с переменной по ее длине высотой шпонку, преимущественно клиновую, которая обеспечивает передачу значительных осевых и крутящих усилий и исключает развинчивание соединения при динамических нагрузках, в том числе и вибрациях. Операцию раздачи трубы можно осуществлять механическими устройства- ми типа роликов, задавая им сложное вращательно-поступательное движение, гидростатическим обжатием, требующим сложйого оборудования и технологической оснастки.

Наиболее оптимальным для способа крепления является раздача трубы взрывом заряда взрывчатого вещества, так как. ВБ позволяет обеспечить вы- с окую работоспособность соединение при относительной простоте (не требуется специального оборудования и многочисленной технологической оснастки) и высокой производительности (групповое взрывание зарядов ВВ). На фиг. 3 показано устройство для этой цели. Устройство (фиг. 3) содержит систему 5 инициирования с зарядом, который выполнен в виде нитей 6, расположенных в винтовых канавках матрицы 7 из инертного легкоразрушаемого материала. Невидимые части нитей 6 и канавок матрицы показаны (фиг. 3) пунктиром, а отброщен- ные разрезом - линиями крайних по31

ложений. Наиболее оптимальным является заряд с количеством нитей, их шагом и угловым расположением, равным количеству, шагу и относительному угловому расположению винтовых канавок 4 детали 2. При этом, располагая ВВ устройства напротив канавок 4 в отверстии:охватывающей детали 2, можно малым количеством ВВ получить шпонкой по всей длине кана БОК 4. Нити 6 заряда могут быть выполнены из пластичного взры вчатого вещества, детонационного шнура и т.д. Нить 6 может быть вьтолнена как с постоянным, так и с перемен- ным по ее длине поперечным сечением (преимущественно увеличивающимся в соответствии с увеличением высоты профиля канавки 4 слоем ВВ над ней) При наличии нескольких нитей 6 они снабжены общим началом 8, выполненным из ВВ.

Устройство работает следующим образом.

При срабатывании системы 5 иници

;ирования детонация передается нитям 6. При детонации нитей 6 в зо не их расположения создается высокое давление, достаточное для формирования их стенок трубы шпонки в канавках детали 2. При этом благодаря выпопнекуао заряда ВВ в виде нитей, приближенных к стенкам трубы почти вплотную, появляется возможность малым количеством ВВ создать высокие давления в зоне формирования шпонки. При этом ударная волна от нити относительно малого поперечного сечения, в отличие от сосредоточенного по оси и более массивного по сравнению с нитью 6, особенно при большом диаметре закрепляемой трубы заряда, быстро затухает и достаточно исключить прямой контакт меж

ду ВВ и стенкой трубы, что в большин-45 менялась от 4 до 2,5 мм и шагом

стве случаев достигается постановкой устройства в раздаваемую трубу с зазором не более 1 мм, .чтобы устранить вредное влияние бризантное- ти ВВ, вызьшающей отколы в материале трубы и, сохранив фугасный эффект приблизить раздачи трубы к адиабатическому и тем самым обеспечить высокое качество соединения.Материал матрицы 7, например пено- - . пласт, в процессе формирования шпонки за счет подпора повьшгает КПД заряда, сам разрушается и .эвакуируется из трубы продуктами взрыва ВВ.

0 5 0

0 0

При эксплуатации устройства наилучшие результаты по повьш1ению работоспособности соединения в условиях динамических нагрузок достигаются, когда при установке устройства в трубу нити заряда совмещают по угловому и осевому положению с канавками в отверстии детали 2. При этом обеспечивается наиболее плотное и равномерное по всей длине винтовой канавки вхождение в нее стенок трубы.

Таким образом, выполнение винтовых канавок с переменной высотой профиля, заряда ВВ в устройстве в виде нитей, расположенньсс в винтовых канавках матрицы из инертного легкоразру- шаемого материала и совмещение их при эксплуатации устройства по угловому и осевому положению с винтовыми канавками отверстия для крепления трубы выгодно отличает предлагаемые способ и устройство от известных, так как позволяет повысить работоспособность соединения при динамических нагрузках и тем самым расширить диапазон его использования. При этом одновременно повьштается . производительность за счет использования для операции раздачи трубы устройства с зарядом ВВ:

При проведении испытаний предлагаемых способа и устройства (фиг. 3) г в стальной детали 2 с отверстием 3

диаметром 50 мм закреплялась стальная труба 1 с наружным диаметром 49 мм и толщиной стенки 2,5 мм. В отверстии втулки вьшолнялись две ди-- аметрально расположенные винтовые канавки 4 правого направления с прямоугольным со скругленным радиусом 1-1,5 мм углами профилем,высота которого ни длине 50 мм плавно из40 мм. Устройство для раздачи труб содержало две нити ВВ с поперечным сечением 5x4 мм с общим началом, вьтолненным из листового ВВ толщиной 1 мм и расположенным со стороны системы 5 инициирования, в качестве которой использовался электродетонатор. Нити 6 располагались с утопанием 1 мм в матрице 7 из пено;пласта наружным диаметром 44 мм в ее винтовых диаметрально расположенных канавках правого направления с шагом 40 мм и прямоугольным профилем 5 X 5 мм., В опытах угловое и

осевое положение нитей ВВ и канавок 4 в отверстии 3 совмещалось между собой. В результате испытаний в канавках втулки образованы две винтовые клиповые шпонки.

Формула иэо.брете.ния

1. Способ крепления трубы в отверстии детали, при котором предва рительно на одной из соединительных поверхностей выполняют не менее одной канавки, располага-ют трубу в от верстии и раздают ее диаметр, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения работоспособности соединения при динамической нагрузке-, винтовую канавку располагают на поверхности отверстия, а высоту

2813206

ее профиля выполняют уменьшающейся в направлении от торца отверстия.

2.Способ по п. 1, отличающийся, тем, что торец трубы

5 располагают со стороны большей высоты профиля канавки.

3.Устройство для крепления трубы в отверстии трубной решетки, содержащее размещенный в корпусе заряд взрывчатого вещества в виде винтовых нитей, а также систему его инициирования, отличающееся тем, что нити взяты в количестве с шагом и относительным угловым .расположением канавок в отверстии детали для укрепления трубы.

4.Устройство по п.З, о т л и- чающееся тем, что каждая нить уложена в винтовую канавку корпуса.

fO

15

(pL/8.1

фиг.г

Изобретение О1;носится к технике крепления труб (Т) 1 в отверстиях

Редактор Н.Тупица Заказ 7187/7

50

Составитель И.Капитонов

Техред Л.Олейник Корректор М.Шароши

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, MocicBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4