Способ Дагиса и Кошика восстановления деталей типа втулок Советский патент 1992 года по МПК B23P6/00 

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей типа втулок с применением пластической деформации.

В частности изобретение относится к способам восстановления внутренних и наружных размеров изношенных втулок подшипников скольжения, изготовленных из цветных металлов и их сплавов.

Изобретение может быть применено для восстановления изношенных бронзовых втулок подшипников, например втулок верхних головок шатунов, втулок распределительных валов, водяных насосов, втулок промежуточных шестерен газораспределения и т.д. на ремонтных предприятиях агро- промышленного комплекса и других отраслей народного хозяйства.

Известен способ аналог восстановления бронзовых втулок подшипников.

Согласно способу аналогу размеры изношенных поверхностей бронзовых втулок подшипников восстанавливают с помощью

термодиффузионного нанесения материала на поверхностях. Термодиффузионным способом на поверхностях втулок напекают цинк. В специальною тару помещают восстанавливаемые втулки рядами и погружают их в порошкообразную шихту, основной составляющей которой является порошкообразный цинк и наполнитель. Наполненную емкость закрывают и загружают в термическую печь. Нагревают до заданной температуры, охлаждают и удаляют шихту.

При нагреве происходит термодиффузионное осаждение на наружных и внутренних поверхностях цинка и одновременно насыщение осажденного цинка компонентами бронзы.

При этом увеличиваются наружные и уменьшаются внутренние размеры втулок. Затем наружные и внутренние поверхности обрабатывают на заданные (номинальные) размеры.

Применение способа аналога рекомендуется для восстановления размеров наСО

с

VI

00

чз

SJ

ружных и внутренних поверхностей бронзовых подшипников турбокомпрессоров тракторных и комбайновых дизелей СМД.

Недостатками способа-аналога является высокая трудоемкость и сложность процесса, вредные производственные условия его выполнения, изменение химического состава рабочих поверхностей, а следовательно, и уменьшение ресурса деталей. Поэтому он не нашел широкого применения. Кроме того часть деталей с большими износами не поддается восстановлению и уходит в брак.

Известен также способ-аналог восстановления размеров изношенных деталей, который включает подготовку поверхностей, изменение внутренних и наружных размеров изношенных деталей холодным деформированием и их механическую обработку до требуемых размеров. Если же восстанавливают стальные закаленные детали, то их перед пластическим деформированием отжигают или проводят высокий отпуск, а после пластического деформирования, кроме механической обработки проводят и термическую.

Согласно способу-аналогу применяют следующие варианты восстановления полых деталей. При необходимости в осстанов- ления внутренних и наружных размеров изношенных полых деталей применяют обжатие. Этим способом уменьшают внутренний диаметр деталей за счет уменьшения их наружного диаметра. После обжатия на наружной поверхности для образования припусков наносят слой материала, например электроконтактной приваркой стальной ленты. Затем внутреннюю и наружную поверхность обрабатывают на заданные размеры. По второму варианту способа, если необходимо восстановить наружную изношенную поверхность, применяют раздачу полых деталей при помощи сферических и конических прошивок (пуансонов). Раздачей увеличивают наружный размер и созда- запас материала на обработку этой поверхности на заданный размер за счет увеличения внутренних размеров. После этого наружная поверхность может быть обработана на заданный размер. Что же касается исходных внутренних размеров, то после раздачи деталей по известным способом их не восстанавливают.

Для обеспечения взаимозаменяемости и работоспособности восстановленных полых деталей типа подшипниковых втулок требуется в процессе восстановления обеспечить возвращение им исходных наружных и внутренних размеров. Для достижения этой цели способ-аналог неприемлем.

Известен способ восстановления размеров изношенных деталей, который по своей технической сущности является наиболее близким нашему и его следует считать

прототипом. Процесс восстановления по способу-прототипу включает в себя установку компенсирующей втулки в отверстие восстанавливаемой гильзы, пайки и последующую калибровку внутренней по0 верхности втулки пластическим деформированием. После чего при необходимости обрабатываются наружные поверхности.

Недостатком способа является то, что

5 компенсирующую втулку изготавливают из нового материала, что ведет в первую очередь к изменению сочетания материалов в подвижных соединениях деталей и к дополнительному расходу металла. Особенно это

0 обстоятельство имеет существенное значение при расходе цветных и других дорогостоящих металлов и сплавов. Кроме того, ремонтные предприятия в большинстве случаев для восстановления деталей

5 специальные оплавы и металлы не имеют и заменяют эти материалы другими, как правило, с более низкими характеристиками, что ведёт к снижению ресурса сопряжения в целом.

0По способу-прототипу не регламентирован материал ремонтной втулки, крепление ее в гильзе осуществляется пайкой. Процесс же припайки трудоемок и при этом трубует значительных энергетических затрат. В це5 лом способ-прототип обладает ограниченными технологическими возможностями и требует дополнительного расхода материалов.

В связ и с изложенным целью изобрете0 ния является расширение технологических возможностей и уменьшение расхода материалов при восстановлении деталей.

Поставленная цель достигается тем, что ремонтные детали (компенсирующие втул5 ки) изготавливают из аналогичных восстанавливаемых деталей пластическим деформированием в радиальном направлении, противоположном направлению деформирования восстанавливаемых. Изо0 бретения поясняют следующие чертежи.

На фиг. 1 изображена схема приспособления и процесса раздачи изношенного бронзового подшипника вала ротора турбокомпрессора тракторного двигателя СМД;

5 на фиг. 2 изображена схема приспособления и процесса обжатия изношенной втулки и изготовления заготовки для ремонтных втулок; на фиг. 3 а и б показан разрез восстановленного бронзового подшипника: а - ремонтная втулка установлена на наружной

поверхности; б - ремонтная втулка установлена во внутренней поверхности.

На чертежах и в тексте описания изобретения приняты следующие обозначения: 1 - подставка для раздачи втулки подшипника; 2 - втулка подшипника в процессе раздачи; 3 - пуансон для раздачи; 4 - подставка матрицы; 5 - матрица для обжатия втулки подшипника; 6 - ремонтная деталь; 7 - оправка для обжатия; Р - вектор силы, действующей при пластическом деформировании.

Предложенный способ восстановления изношенных деталей обеспечивает восстановление номинальных размеров наружных и внутренних поверхностей втулок. Он имеет два варианта. По одному варианту ремонтную деталь устанавливают на наружной поверхности восстанавливаемой втулки (фиг. За). По другому варианту ремонтную деталь устанавливают на внутренней поверхности восстанавливаемой втулки (фиг. 36).

Рассмотрим сущность способа на примере варианта с установкой ремонтной детали на внутреннюю поверхность, в наиболее общем случае, когда изношены как внутренняя, так и наружная поверхности.

На первом этапе подставку 1 устанавливают и закрепляют на столе пресса. В пуан- сонодержателе штока пресса крепят пуансон 3. Устанавливают в подставку 1 смазанную восстанавливаемую втулку 2. Прессом создают давление Р и проталкивают пуансон через втулку. Происходит увеличение наружных и внутренних размеров поверхностей.

В результате этой операции на первом этапе на наружной поверхности получают припуск на механическую обработку.

Что же касается внутренних поверхностей, то они не имеют припусков на обработку. Недостающий слой материала для обработки внутренней поверхности, согласно изобретению, получают путем установки во внутрь восстанавливаемой втулки ремонтных деталей, изготовленных с учетом припусков на обработку внутренних поверхностей после сборки.

При этом, с целью сохранения ресурса деталей в процессе эксплуатации, материал ремонтной детали должен быть таким же как и восстанавливаемой. Это условие для ремонтных предприятий наиболее доступно обеспечить тем, что ремонтные детали следует изготавливать из тех же восстанавливаемых деталей. Поэтому на следующем (втором) этапе изготавливают заготовки для

ремонтных деталей и ремонтные детали из изношенных деталей.

Для этого подставку 4 с матрицей 5 устанавливают на стол пресса, В матрицу ус- 5 танавливают изношенную втулку 2. Крепят оправку 7 в штоке пресса. Проталкивают деталь 2 через калибрующее отверстие матрицы 5.

Происходит обжатие детали 2 и умень0 шение ее внутреннего и наружного диаметра. При этом образуется припуск на внутренней поверхности для обработки ее на заданный увеличенный номинальный размер, а наружный размер имеет достаточ5 ную величину излишнего материала для изготовления из заготовки ремонтных деталей. Изготавливают ремонтную деталь. Растачивают втулку, прошедшую раздачу, и запрессовывают с заданным натягом в нее

0 ремонтную деталь. Далее втулка направляется на механическую обработку внутренних и наружных поверхностей на заданные размеры.

Таким образом восстанавливается де5 таль по всем параметрам. Происходит расширение технологических возможностей способа. Согласно способу в процессе восстановления получают восстановленную деталь, состоящую из восстанавливаемой и

0 ремонтных деталей. При этом части восстанавливаемой детали, находящиеся в неподвижном соединении, могут быть из о- товлены из материала, который отличается от материала восстанавливаемой детали по

5 антифрикционным и прочностным свойствам.

Приемная часть пуансонов (прошивок). применяемых раздаче втулокг должна иметь угол входа конической части не более

0 8°, а выхода не более 20 , калибрующий поясок выбирают в пределах 5-8 мм,

Расчет диаметра калибрующего пояска приводится ниже в примере.

Пример. Ставится задача произвести

5 восстановление предложенным способом изношенных бронзовых подшипников турбокомпрессоров тракторного двигателя СМД, имеющего вид сложной формы втулки (фиг. 1).

0 В процессе эксплуатации во внутреннем отв ёрстйи подшипника вращается стальной вал ротора турбокомпрессора. Наружная поверхность подшипника является опорной, подшипник по переходной по5 садке установлен в гнездо корпуса турбокомпрессора, закреплен неподвижно и практически изнашивается незначительно.

Для обеспечения работоспособности и взаимозаменяемости наружные и внутренние размеры восстанавливаемых подшипников целесообразно обработать по рабочим чертежам завода-изготовителя.

Согласно рабочему чертежу наружный

Л OR

диаметр подшипника d 32±TtWj мм, внутренний диаметр + 0,18 мм и длина подшипника I 70 - 0,06 мм.

Проведем расчеты промежуточных и окончательных размеров, необходимых для восстановления наружных и внутренних поверхностей подшипника и для разработки технологической оснастки.

Исходные данные, необходимые для расчета:

толщина ремонтной втулки на восстанавливаемой поверхности t 3,4 мм;

наибольший износ внутренней поверхности подшипника по результатам статистических исследований на диаметр I 0,4 мм;

монтажный натяг между ремонтной и восстанавливаемой втулками (разность диаметров) в среднем выбираем не более N 0,2 мм;

односторонний припуск на обработку внутренней ZD и наружной Zd поверхности подшипника ZD 0,3 мм, Zd 0.4 мм;

упругая деформация при раздаче и обжатии подшипников д - 0.3 мм на диаметр (определяют опытным путем).

Расчет наружного диаметра di корпуса прошедшего раздачу

di d + 2Zd, мм di 32+2.0.4 32.8 мм.

Расчет внутреннего диаметра DI обжатого подшипника для заготовок ремонтных втулок

Di D + 2Zo, мм Di 18-2. 0,3 17,4 мм.

Расчет наружного диаметра ремонтной втулки da:

d2 - d + 2t, мм da 18+ 2. 3,4 24,8 мм.

Номинальный внутренний посадочный диаметр в восстанавливаемом корпусе под ремонтную втулку Ог равен da и составляет 24,8 мм.

Расчет диаметра da калибрующей части пуансонов 3 для раздачи подшипника при восстановлении:

ds D + I + 2Zd + б, мм d3 18 + 0,3 + 2. 0,4 + 0,3 19.5 мм

Расчет диаметра Оз калибрующего пояска матрицы 5 для обжатия подшипника при изготовлении заготовок ремонтных втулок

Оз d -1 - 2Zo - 5, мм Оз 32 - 0,4 - 2.0,3 - 0,3 30,7 мм.

Восстанавливают бронзовые подшипники турбокомпрессоров в следующей последовательности.

Устанавливают на стол гидропресса подставку 1 (фиг. 1) в сборе со смазанным корпусом подшипников 1. Гидропресс выбирают с усилием на штоке ориентировочно 15 тонн. Крепят пуансон в пуансонодержа- теле пресса. При помощи гидропресса проталкивают пуансон через подшипник. Снимают подшипник, направляют на обработку его внутренней поверхности под ремонтную втулку до диаметра 02

24,&$1§омм, как это показано на фиг. 36. Устанавливают подшипник в подставку и на стол пресса, запрессовывают ремонтную втулку в восстанавливаемую с одного конца, а затем поворачивают и запрессовывают вторую втулку со второго конца. Отправляют подшипник 2 в сборе с ремонтными втулками 6 (фиг. 3) на обработку наружных и внутренних поверхностей на заданные размеры окончательно.

Ремонтные втулки изготавливают в следующей последовательности. Обжимают изношенный подшипник 2 (фиг. 2) и получают заготовку для изготовления ремонтных втулок. Направляют обжатый подшипник для изготовления ремонтных втулок б фиг. 36. Выбирают наружный диаметр ремонтных втулок:

da 24, мм.

Изготовленные ремонтные втулки направляют на сборку их с восстанавливаемыми подшипниками.

Предложенный способ восстановления деталей типа втулок обладает следующими технико-экономическими или иными преимуществами.

Изобретение обеспечивает восстановление размеров как наружных, так и внутренних поверхностей с применением пластического деформирования.

Расширены технологические возможности способа восстановления внутренних поверхностей, сокращена трудоемкость работ.

Применен наиболее доступный для ремонтных предприятий способ изготовления ремонтных деталей из этого же материала, что и материал восстанавливаемой детали. Для получения заготовок ремонтных деталей в первую очередь используются детали этого же ремонтного фонда, ранее направляемые в брак.

Изобретение гарантирует возможность получения ресурса соединения восстановленных деталей на уровне новых.

Предложенный способ осуществим на действующих предприятиях без дополнительного технологического оснащения и увеличения производственных площадей. Достигается уменьшение расхода дорогостоящей антифрикционной бронзы, а также сберегаются трудовые и энергетические ресурсы.

Изобретение дает возможность провести неоднократное повторное восстановление деталей.

При необходимости способ позволяет выполнить корпус втулки из другого дешевого металла (например из стали или менее ценных цветных металлов и их сплавов, а на рабочие поверхности изготовить ремонтные детали из втулок ремонтного фонда.

0

Формула изобретения Способ восстановления деталей типа втулок, включающий изменение внутренних и наружных размеров деталей пластическим деформированием в радиальном направлении, изготовление ремонтных деталей, их сборку по посадке с натягом с восстанавливаемыми и последующую механическую обработку, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа и сокращения расхода материалов на восстановление, ремонтные детали изготавливают из аналогичных восстанавливаемых деталей пластическим деформированием в радиальном направлении, противоположном направлению деформирования восстанавливаемых.

Использование: восстановление изно- шенных деталей типа втулок с применением пластической деформации. Сущность изобретения: при восстановлении после изменения наружных и внутренних размеров изношенных деталей типа втулок, для компенсации недостающего материала и созда- ния припусков на механическую обработку на наружных или внутренних поверхностях применяют установку ремонтных деталей типа втулок с натягом, а для изготовления ремонтных деталей применяют заготовки, изготовленные из таких же изношенных восстанавливаемых деталей, прошедших пластическое деформирование в направлении, противоположном направлению деформации при восстановлении деталей. Зил.

./

3 &

X

ч)

.З