Неразъемное соединение деталей,преимущественно металлической с полимерной

Неразъемное соединение деталей,преимущественно металлической с полимерной

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, преимущественно для соединения концентрично расположенных деталей (Д), одна из которых (наружная) выполнена, например, из металла, а другая (внутренняя ) -из полимерного материала, подвергающегося в процессе образования соединения усадке. Цель изобрете

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (191 (11>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4215246/30-27 (22) 23.03.87 (46) 30.09.88. Бюл. Р 36 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения для жиэотноводства и кормопроизводства РостНИИТМ" (72) В.А.Заикин, И.Б.Сайко, Ю.И.Пустовойт и А.К.Завацкий (53) 621.774.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 404599, кл. В 23 P 11/02, 1974. (51)4 F 16 В 4/00 В 23 Р 11/02 (54) НЕРАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ С ПОЛИ.

МЕРНОЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, преимущественно для соединения концентрично расположенных деталей (Д), одна из которых (наружная) выполнена, например, из металла, а другая (внутренняя) -из полимерного материала, подвергающегося в процессе образования соединения усадке. Цель иэобрете1427089 ния — повышение надежности соединения эа счет обеспечения постоянного контакта соответствующих поверхностей Д при усадке полимерной Д и снижения концентрации напряжений на боковых поверхностях полимерной Д в процессе образования соединения путем формирования полимерной Д в металлической, например, методом литья или прессования. Соединение состоит из металлических зубчатого венца 1 и ступицы 2. На внутренней поверх ности 4 зубчатого венца.1 выполнены

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, преимуществено для соединения концентрично расположенных деталей, одна из которых (наружная) выполнена, например, из металла, а другая (внутренняя) иэ полимерного материала, подвергающегося в процессе образования соединения усадке.

Целью изобретения является повышение надежности соединения за счет . обеспечения постоянного контакта, соответствующих поверхностей деталей при усадке полимерной детали и снижения концентрации напряжений на боковых поверхностях полимерной детали в процессе образования соединения путем формирования полимерной детали в металлической, например, методом литья или прессования.

На фиг. 1 изображено соединение деталей, поперечный разрез;на фиг,2 — ь узел Е на фиг. 1 (после заполнения впадин металлической детали полимерным материалом); на фиг. 3 — расчетная схема перемещения точек полимерной детали при ее усадке н остываиии по боковой поверхности впадины металлической детали, на фиг. 4— узел I на фиг. 1 (после усадки полимерного материала и достижения соединением нормальной температуры.

Соединение деталей состоит из металлических зубчатого венца 1 и ступицы 2 с наружной поверхностью 3. На внутренней поверхности 4 зубчатого венца 1 расположены впадины 5 с освпадины трапецеидальной формы с меньшим основанием, обращенным к оси соединения. Между венцом 1 и ступицей

2 размещен полимерный обод 7 с выступами, Выполнение впадин трапецеидальной формы с меньшим основанием, обращенным к оси соединения, а также угла наклона боковых поверхностей впадин, исходя из определенного соотношения, позволяет обеспечить постоянный контакт соединяемых материалов, что в свою очередь повышает надежность соединения. 4 ил.

2 нованием bo, вершинами bb и боковыми поверхностями 6, при этом основания

bo впадин 5 выполнены меньшими по размеру относительно вершин их bb, т.е. впадины в плоскости, перпендикулярной оси соединения, имеют трапецеидальную форму. Между зубчатым венцом 1 и ступицей 2 размещен полимерный обод 7 с выступами 8 (полученный литьем или прессованием полимерного материала обода 7 в пресс-форме с установленными в ней зубчатым венцом 1 и ступицей 2).

Соединение деталей работает следующим образом.

Соединение устанавливают на вал по ступице 2 в узел механизма, например редуктора. Если соединение является ведущим элементом, то крутящий момент передается от вала на ступицу 2, затем на полимерный обод 7 (так как при усадке полимерного материала обода 7 он жестко охватывает наружную поверхность 3 ступицы 2, образуя с ней неподвижное соединение) и его выступы 8, далее через боковые поверхности 6 зубчатого венца 1 на его зубья, а от них на зубья сопряженного зубчатого колеса. Если соединение является ведомым элементом, то крутящий момент передается в обратном порядке.

Рассмотрим перемещение т. А материала полимерного обода, расположенной в произвольном сечении bit на расстоянии rit от оси 0 соединения, по боковой поверхности 6 впадины 5

14 при усадке полимерного материала обода 7 и температурных деформациях вследствие остывания зубчатого венца

1 и полимерного обода 7. В момент формирования соединения путем литья или прессования полимерного обода 7 т. А занимает положение, расположенное на расстоянии r1t от оси 0 соединения.

Вследствие усадки в окружном направлении (1Ь) материала полимерного обода 7, заполняющего впадину 5, после окончания формирования соединения т. А достигает положения А „. (фиг.З).

Абсолютная величина усадки материала полимерного обода 7 в направлении ширины впадины 5 составляет при этом

Yb = 0,5bit

100 где bit — ширина впадины в произвольном сечении, — усадка полимерного материала, 7..

В результате остывания материала полимерного обода 7 от температуры прессования Т„, до нормальной температуры Tö эа счет температурной деформации дпЬ в направлении ширины впадины т. A„, дополнительно перемещается в том же направлении в положение А на величинуд nb

ЬпЬ = 0,5bit - С„(Тцр Т ) где « — температурный коэффициент линейнorо расширения материала полимерного обода, ОС-4 ° о

Tnq — температура прессования, С;

Тн — нормальная температура прессования, С.

Однако, иэ-за температурной деформацииа mb материала зубчатого венца . 1 в направлении ширины впадины 5 точка А занимает окончательное положение А в направлении ширины впадины 5 по завершении усадки и достижении соединением нормальной температуры, причем дтпЬ = 0,5bit ° (Т„р- Тн)

l где „„,— температурный коэффициент линейного расширения металлического зубчатого венца, С

Таким образом, в направлении ширины впадины общее перемещение произвольной т. А полимерного материала

27089

4 обода 7 контактирующей с боковой поверхностью 6 впадины 5, составляет

1. = Y + лпЬ вЂ” gamb О 5bit — — + ь

+ О, 5b it „(Т„, — Т ) — 0,5b it 4 (Tnq k

Т ) = О 5bit (— — + (

- т ) j.

1ð Одновременно с этим под действием усадки и температурных деформаций происходит перемещение произвольной т. А материала полимерного обода 7, контактирующей с боковыми поверхностями 6 впадин 5 в радиальном направлении (в направлении оси О соединения) .

Вследствие усадки в радиальном направлении У„материала полимерного обода 7, заполняющего впадину 5, т. А занимает положение А

k — r1t

25 где r1t — расстояние от т. А в произ" вольном сечении до оси 0 соединения.

При остывании материала полимерного обода 7 от температуры прессова О ния Тпр до нормальной температуры Тц в результате температурной деформации д пг т. А дополнительно .переместится в том же направлении в положение А при этом

35 д nr = rit

С учетом температурндй деформации

amr металлического зубчатого венца в радиальном направлении, равной д mr Г11 4<(T>q T<)

4О т. А после завершения усадки и достижения соединением нормальной температуры окончательно достигает положения Аб, расположенного йа расстоянии

riy от оси О соединения.

Таким образом, в радиальном направлении (в направлении оси О соединения) общее перемещение произвольной т. А, контактирующей с боковой поверхностью 6 впадины 5, составляет

Й = Y + дпг - дшг = rit †- +

+ rit n(Tnq Тн) — rit а(м (Tnp- Тн)

55 100

= (r it — — + (< n- d ) (Tn p — Тн) °

Для того, чтобы при усадке и температурных деформациях до достижения соединением нормальной температуры

1427089 k

0 З г ДОО

f3= arctg — = arctg

1г

rit - — + 100

I положенные внутреннюю полимерную и наружную металлическую детали, последняя из которых выполнена с впадинами на внутренней поверхности, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности соединения путем обеспечения постоянного контакта соответствующих поверхностей дета" лей при усадке полимерной детали и снижения концентрации напряжений на ее боковых поверхностях в процессе образования соединения, впадины металлической детали в плоскости, перпендикулярной оси соединения, выполнены трапецеидальной формы с меньшим основанием, обращенным к оси соединения, при этом угол наклона боковых поверхностей впадин к.их плоскости симметрии, проходящей через ось сое-. динения, выбирается из следующего соотношения:

bit

P arctg — — .—

2Iit

30

bit

P = arctg - —.— р

2rit

35 где 1 — угол наклона боковой поверхности впадины металлической детали к плоскости, проходящей через ось соединения, град;

40 bit — ширина впадины металлической детали в произвольном сечении, мм, rit — расстояние от произвольного сечения впадины до оси соединения, мм.

Неразъемное соединение деталей, преимущественно металлической с поди45 мерной, содержащее концентрично распроизвольная т. А, лежащая на поверхности контакта полимерного материала обода 7 с боковой поверхностью б впадины 5, перемещалась по поверхности контакта без образования зазора и нагде Р, — угол наклона боковой поверхности впадины к плоскости проходящей через ось соединения.

Таким образом, выполнение в предлагаемом соединении впадин охватыва. ющей детали в виде трапеции с меньшим основанием, обращенным к оси соединения, и угла наклона боковых поверхностей впадин, равно обеспечивает постоянный контакт материала полимерного обода, заполняющего впадины металлической охваты° вающей детали, с боковыми поверхностями впадин без образования между нйми зазора, приводящего к снижению надежности соединения, и без образования натяга между ними, приводящего к концентрации напряжений в полимерном материале вследствие упруговязких деформаций, снижающих нагрузочные характеристики соединения, что повышает надежность соединения деталей на 40-507. по сравнению с соединением, выполненным по прототипу. и формулаизобретения тяга между ними в конечном положении

Аб угол наклона боковой поверхности б впадины 5 к плоскости, проходящей через ось 0 соединения, должен выби,раться по соотношению

+ (2 „- „) (T ПР T„)) = arct.g — -.—

2rit (,- .) (х.. — Т„>) 1427089

Фиг.д

1427089

Составитель В.Иванов

Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Редактор М.Парфенова

Заказ 4836/31

Тираж 767 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие У е, г. жгород, ул. Проектная, 4