Способ тепловой сборки с натягом охватываемой и охватывающей деталей из материалов с различными коэффициентами линейного расширения

Способ тепловой сборки с натягом охватываемой и охватывающей деталей из материалов с различными коэффициентами линейного расширения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ СБОРКИ С НАТЯГОМ ОХВАТЫВАЕМОЙ И ОХВАТЬВАКЯЦЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ, причем коэффициент линейного расширения охватываемой детали превышает коэффициент линейного расширения охватьшающей детали, заключающийся в нагреве охватывающей детали, соединении с охватываемой и последующем принудительном охлаждении соединяемых деталей, отл-ичающийс я тем, что, с целью повьшгения надежности соединения, работающего в условиях повьшгенных температур, принудительное охлаждение осуществляют до температуры охватываемой детали, определяемой из следующего соотношения т т -nirrir где Т - температура охватываемой детали; Т. - температура охватьгаающей детали; йТ Т2-Т 15-25 С - разница температур соединяемых деталей во время формирования соединения; Тд - температура эксплуатации соединения деталей; оС и otj- коэффициенты линейного рас (Л ширения соответственно С охватываемой и охватьшающей детали. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что принудительному охлаждению подвергают охватываемую деталь. 3.Способ по п. J, отличающийся тем, что принудительному охлаждению подвергают охватываемую и охватьгеающую детали.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Дт 0L2 а 0

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ (21) 3660719/25-27 (22) 09.11.83 (46) 30.01.85. Бюл. Ф 4 (72) М.К.Кравцов, Н.К.Лыткина, В.И.Кушаков и В.С.Жадяев (71) Украинский заочный политехнический институт (53) 658.515(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 549307, кл. В 23 P 11/02, 1975 (прототип) . (54) (57) 1. CIIOCOB ТЕПЛОВОЙ СБОРКИ С

НАТЯГОМ ОХВАТЪ|ВАЕМОЙ И ОХВАТЬВАЮЩЕЙ

ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ

КОЭФФИЦИЕНТАМИ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ, причем коэффициент линейного расширения охватываемой детали превышает коэффициент линейного расширения охватывающей детали, заключающийся в нагреве охватывающей детали, соединении с охватываемой и последующем принудительном охлаждении соединя-. емых деталей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности соединения, работающего в .условиях повышенных температур, принудительное охлаждение осуществляют до температуры охватываемой

„,SU,„, 11 6921

4(51) В 23 . 11 02: F 16 В 4/00 де тали, определяемой иэ следующе го соотношения где ҄— температура охватываемой детали;

Т вЂ” температура охватывающей

2 детали; дТ = Т -Т = 15-25 C — разница

2 1 температур соединяемых деталей во время формирования соединения;

Т вЂ” температура эксплуатации соединения деталей;

0(1и с62- коэффициенты линейного расширения соответственно охватываемой и охватывающей детали.

2. Способ поп. 1, отличаюшийся тем, что принудительному охлаждению подвергают охватываемую деталь.

3. Способ по п. ), о т л и ч а юшийся тем, что принудительному охлалщению подвергают охватываемую и охватывающую детали.

6921 2 ширения охватывающей детали, заклю- ь- чаннцемуся в нагреве охватывающей детали, соединении ее с охватываемой

,и последующем принудительном охлаждении соединяемых деталей, принудительное охлаждение осуществляют до температуры охватываемой детали, определяемой из следующего соотношения!

О дт 6,2

Т„=Т + „1

1 113 . Изобретение относится к механосборочным работам и может быть испол зовано для создания соединений с по-. вышенными эксплуатационными свойствами при сборке с большими натягами охватывающей детали с охватываемой, материал которой пластичен и имеет коэффициент линейного расширения большйй, чем у материала охватывающей детали.

Известен способ тепловой сборки с натягом охватываемой и охватывающей деталей из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, причем коэффицент линейного расширения охватываемой детали превышает коэффициент линейного расширения охватывающей детали, заключающийся в нагреве охватывающей детали, соединении ее с охватываемой и последующем принудительном охлаждении соединяемых деталей.

Принудительное охлаждение в данном способе обеспечивает интенсивное равномерное охлаждение всей массы охватываемой детали и значительно уменьшает температурный натяг при сборке, либо совсем его устраняет $1)

Однако уменьшение остаточной деформации за счет устранения температурного натяга во время сборки при режиме охлаждения по данному способу не исключает появления дополнительной остаточной деформации при нагреве узла в процессе эксплу-. атации, изменяющей размеры охватываемой детали. Таким образом, этот способ не обеспечивает повышение эксплуатационных свойств соединений, работающих в условиях повышенных температур: стабильную прочность сопряжения и отсутствие дополнительного изменения внутреннего размера охватываемой детали, что особенно важно для узлов подшипников скольжения, так как в этом случае должен быть выдержан требуемый зазор между поверхностями скольжения.

Цель изобретения - повышение надежности соединения, работающего в условиях повышенных температур, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу тепловой сборки с натягом охватываемой и охва тывающей деталей из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, причем коэффициент линей ного расширения охватываемой детали превышает коэффициент линейного расгде Т„- температура охв а тын а ем ой детали;

Т вЂ” -температура охватывающей

2 детали;

Т вЂ” температура эксплуатации соединения деталей; о !Т=Т -Т =15-25 С вЂ” разница тем2 ператур соединяемых деталей во время формирования соединения;

25 1и с 2- коэффициенты линейного расширения соответственно охватываемой и охватывающей детали.

Кроме того, принудительному охлаж30 дению подвергают охватываемую деталь .

Принудительному охлаждению подвергают охватываемую и охватывающую детали.

На фиг. t показан график изменения напряженного состояния охватываемой детали во время сборки и эксплуатации; на фиг. 2 принципиальная схема охлаждения при сборке корпуса с антифрикционной втулкой.

Данный способ сборки предусматривает регулирование остаточной деформации охватываемой детали путем ограничения ее нагрева с тем, чтобы температурный натяг при сборке М T oe равнялся или несколько превышал температурный натяг, возникающий во время эксплуатации, N ® . Если условие

N> g >, М > не будет выполнено, то деталь получит дополнительную оста" точную деформацию во время работы узла, что ослабит прочность соединения после сборки.

В отличие от существующих методов сборки, при данном способе охватываемая деталь под действием суммарного натяга N М н i М т 6, где Й „- начальный натяг соединения, определяемый по размерам деталей до сборки, полу3 113692 чает остаточную деформацию во время сборки при.этом ее материал упрочняется и при повторном нагреве во время эксплуатации, согласно законам теории пластичности, охватываемая ,деталь ведет себя как упругая, что исключает дополнительное изменение размеров и уменьшение прочности соединения после нагрева во время эксплуатации. 10

Изменение напряженного состояния охватываемой детали во время сборки и эксплуатации поясняется графиком

1,фиг. 1). На фиг. 1 обозначены: 6. и — интенсивности напряжений и

1 деформаций; „ и Я вЂ” упругая и остаточная составляющие деформации;

Е„ и 9. — деформации, обусловленные начальным и температурным натягами; — упругая составляющая деформации 20 при уменьшении фактйческого натяга за счет охлаждения узла.

Полную деформацию материала охватываемой детали можно представить в виде суммы упругой составляющей 25 (упругой отдачи) Е„, исчезающей при полной разгрузке, и остаточной деформации Р, Контактное. давление и, следовательно, прочность соединения определяется величиной упругой отдачи.

Пусть напряженное состояние охватываемой детали в момент наибольшей деформации при сборке определяется положением точки 1. При частичной разгрузке соединения за счет снятия

35 температурной составляющей натяга при охлаждении узла напряженное состояние охватываемой детали харак.теризуется точкой 2 ° Если величина

: Ь, то Е = Е, — Е обеспечивает давление в контакте после охлаждения.

При Е> 4 Е, или, что то же самое, E@ 4 6..произойдет самопроизвольная разборка узла после охлаждения.

При повторной нагрузке за счет нарастания температурного натяга от нагрева узла в процессе эксплуатации материал охватываемой детали будет вести себя как упругий (точка, ха- 50 рактеризующая его состояние, будет перемещаться по линии 2-1) до тех пор, пока рабочий температурный натяг N не окажется больше сборо Ного 1тсб При N тз > N т с ряженное состояние определяется положением точки 3, охватываемая деталь в этом случае приобретает дополни1 4 тельную усадку, соответствующую

BEo = Ео3 Ещ. Условие Nt с > N za обеспечивает отсутствие дополнительного необратимого уменьшения размера детали в процессе эксплуатации. Если при одном и том же температурном натяге увеличить начальный расчетный натяг, то доля Е в сумме

Е = „ + Е уменьшится, величина „ возрастет и, следовательно, возрастет значение Е „, определяющее контактное давление после охлаждения.

Пренебрегая неравномерностью распределения температур по сечению соединяемых деталей, относительный температурный натяг во время сборки находится как

Т б 1(T„ ) 2 (2 с)

I где Т вЂ” температура окружающей среды.

Принимая, что во. время работы узла нагрев деталей одинаков, эксплуатационный температурный натяг можно определить, как

NÄ- („- Ы,) т,-т,) .

Обозначив Т вЂ” Т.„= В Т и приравнивая правые части выражений

Йт и и, после преобразований получим зависимость, при которой выполняется условие М = М, т,=т,ать (,-a,)

Опытные сборки соединений разных типоразмеров показали, что различие температур соединяемых деталей при формировании соединения, происходящем при наибольшем значении температурного натяга, составляет ьТ"=15-25 С.

Способ тепловой сборки осуществ-. ляют следующим образом.

Отрабатывается -режим нагрева охватывающей детали 1 на индукционной установке. При нагреве охватывающей детали 1 контролируется температура ее нагрева с помощью датчиков и фиксируется время, необходимое для достижения требуемой температуры.

При нагреве охватывающей детали, ее перемещении с позиции нагрева на позицию сборки на сборочно-охлаждающем устройстве, введении в нее охватываемой детали и дальнейшем формировании соединения записывается изменение температур с помощью установленных на соединяемые детали датчиков (контактных термопар, зачеканенных в детали гибких термопар, 1136921 терморезисторов, термометров сопротивления и т.д.), включенных в схемы приборов, записывающих изменение температуры во времени (например, самопишущих потенциометров); коли- 5 честно и расположение датчиков зависит от конфигурации и размеров соединяемых деталей.

По показаниям датчиков отрабатывается режим охлаждения (скорость 10 подачи охладителя, его температура, расход, длительность охлаждения и т.д.), необходимый для выполнения условия N Tcp Ъ N» исключающего появление дополнительной остаточной 15 деформации при нагреве узла во время эксплуатации до заданной температуры

Т . Условие М 6 ъ т выполняется, а т.с если наибольшая температура нагрева охватываемой детали 2 во время фор- 20 мирования соединения соответствует значению Т . При нагреве охватыва1 .емой детали 2 до температуры Т и разнице температур соединяемых деталей, не приводящей к дальнейшему 25 нагреву внутренней детали, охлаждение

1 может быть выключено. Опытные сборки показали, что в зависимости от типоразмеров соединяемых деталей .30 охлаждение должно продолжаться

40-60 с.

По записи температур при налаженном режиме охлаждения устанавливается время охлаждения, необходи-. мое для получения требуемого значения Т в узлах испытанных типораэ1 меров. Если при сборке в производственных условиях не имеется аппаратуры, выключающей нагрев и охлаждение при достижении заданных температур, могут быть использованы реле времени, которые автоматически отключают нагрев и охлаждение по истечении зафиксированных отрезкОв времени. Правильность наладки реле времени периодически должна контролироваться с помощью имеющихся на заводе технических. средств: контактные датчики температур и пр.

Пример. Выполняют сборку антифрикционных бронзовых втулок с блоками шестерен (сталь) ведомого вала коробки передач. Начальный расчетный относительный натяг, определяемый размерами деталей до сборки, составляеа N = 1,9Х. (1 Ж 0,1X)

О61» 18 10-6 оС- ; a(2 12:10-6 С

Т * . 90 С; ЬТ 15-20 С, Т 20 С.

Принимая относительный сборочный зазор, равным d = 0,8 % по известной, зависимости находим необходимую: температуру нагрева наружной детали

N + сР т = — +т

К2

=245 280 C .

Подставляя заданные величины в формулу для определения Т„ определяют значение:

1 Т ЛТ=рО (15 20/»

6 = 120-130 С.

12 10

" 10 - 12 10

Сборка производится в следующем порядке: охватывающая деталь нагревается на индукционной установке до

250 С; затем в нее вводят втулку, к которой для регулирования величины возникающего при формировании .соединения температурного натяга от детандера подают холодный воздух; температуру, расход воздуха и длительность охлаждения регулируют с тем, чтобы при наибольшем деформировании выдержать температуру втулки порядка

120-130 С, при значении Т2 = Т„ + Ь1 =

435-150 С.

Данный способ дает возможность собирать соединения с большими натягами и предназначен для сборки узлов, работающих в условиях повышенных температур при тяжелых режимах эксплуатации (соединения антифрикционной втулки с верхней головкой шатуна двигателя внутреннего сгорания, бронзовых втулок с блоком шестерни ведомых валов коробок передач, центра колеса иэ сплава на основе алюминия со стальным ободом и т.д .) .

Сборка по этому методу исключает уменьшение прочности соединения после эксплуатации при повышенных температурах, что дает возможность устранить дополнительные крепления, а также позволяет внести поправку на изменение внутреннего размера охватываемой детали после сборки (усадку), благодаря чему отпадает необходимость дополнительной ее обработки в сборе с наружной деталью, что является не только трудоемкой, но и в ряде случаев нежелательной операцией.

При выборе способа охлаждения преимущество следует отдать примене.1!3692

Фиг у

Сн стыд тжтдру

ВЫКИПИ Заказ 10375/9

Тираж 1086 Цодущсное

Вила» ШШ "Патлат", r.Уагород, уа.Проектам, 4

7, нию охлажденного воздуха, что более соответствует требованиям массового производства: использование централизованной системы сжатого воздуха (3-6 ати), имеющейся на предприятиях, 5 удобство и простота регулирования режима охлаждения, отсутствие загрязнения раоочего места от случайного попадания эмульсии, большая простота сборочно-охлаждающих устройств, в которых отпадает необходимость ставить уплотнения. Перечисленные преимущества способствуют автоматизации технологического процесса сборки,