Устройство для сварки трением

Устройство для сварки трением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для сварки трением и может быть использовано для контроля качества и управления процессом сварки трением. Цель изобретения - повышение технологичности и упрощение конструкции устройства. Устройство включает зажим для вращаемой детали, призматический зажим для невращаемой детали и связанное с ним устройство для измерения момента сил трения, которое выполнено в виде двух упругих призм с установленными на них тензометрическими датчиками. Упругие призмы закреплены на призмах зажима для невращаемой детали с зазором относительно последних. Продольные оси упругих и зажимных призм совпадают. Упругие призмы расположены со стороны зажима для вращаемой детали и имеют рабочую поверхность, идентичную рабочей поверхности призм зажима для невращаемой детали. Под действием момента сил трения упругие призмы испытывают деформацию изгиба. Сигнал с установленных на них тензометрических датчиков пропорционален действующему значению момента сил трения. При этом исключаются затраты на подготовку устройства для измерения момента сил трения к работе. 3 ил.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 51> 4 В 23 К 20/12.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A QTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4218990/31-27 (22) 02.02.87 (46) 07.09.89. Бюл. № 33 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) И. А. Андрощук, И. А. Цуруль, И. А. Черненко, Л. В. Литвин, А. Т. Дышленко, Ю. А, Миргород, А. В. Решетняк и А. Г. Захаров (53) 621.791.14 (088.8) . (56) Вилль В. И. Сварка металлов трением.— Л.: Машиностроение, 1970, с. 39. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ (57) Изобретение относится к устройствам для сварки трением и может быть использовано для контроля качества и управления процессом сварки трением. Цель изобретения — повышение технологичности и упрощение конструкции устройства. Устройство включает зажим для вращаемой детали, Изобретение относится к сварочной технике, а именно к устройствам для сварки трением.

Цель изобретения — повышение технологичности и упрощение конструкции устройства.

На фиг. 1 показана призма, аксонометрия; на фиг. 2 — схема деформации чувствительного элемента, образуемого парой упругих призм и невращающейся при сварке трением деталью при приложении к последней момента трения (приведены размеры упругих призм), и разрез А-А.

Невращающийся зажим устройства для сварки трением содержит зажимные призмы 1 и расположенные со стороны вращающегося зажима упругие призмы 2. Т-образный паз 3 обеспечивает сцепление зажима

„„SU„„1505723 A 1

2 призматический зажим для невращаемой детали и связанное с ним устройство для измерения момента сил трения, которое выполнено в виде двух упругих призм с установленными на них тензометрическими датчиками. Упругие призмы закреплены на призмах зажима для невращаемой детали с зазором относительно последних. Продольные оси упругих и зажимных призм совпадают. Упругие призмы расположены со стороны зажима для вращаемой детали и имеют рабочую поверхность, идентичную рабочей поверхности призм зажима для невращаемой детали. Под действием момента сил трения упругие призмы испытывают деформацию изгиба. Сигнал с установленных на них тензометрических датчиков пропорционален действующему значению момента сил трения

При этом исключаются затраты на подготовку устройства для измерения момента сил трения к работе. 2 ил. с его приводом. На упругих призмах 2 закреплены тензорезисторы 4. Профили поверхностей зажимных призм 1 (ABCDEF) и упругих призм 2 (abcdef), по которым осуществляется контакт с деталью, идентичны.

Нарезка на поверхностях ABCDEF н abcdci обеспечивает надежную фиксацию невращающейся детали 5 в призмах. Ширина и высота упругих призм определяются нормальными условиями работы тензорезисторов 4 — напряжение изгиба при приложении к упругим призмам 2 максимального при сварке момента трения 11 должно лежать в пределах 10 — 60 МПа, а длина упругих призм 2 определяется габаритами призм 1.

Измерение момента трения, возникающего в процессе сварки деталей, осуществляется следующим образом.

1505723

i1оеле зажатия в призмах детали 5 и при. .:..кепия к ней момента трения пара упругих призм 2 испытывает изгиб в плоскости, перпендикулярной собственной оси, а снимаемый с тензорезисторов 4, включенных по мостовой схеме, сигнал, пропорциональный величине момента трения, служит для контроля и управления процессом сварки трением.

Прогиб f упругих призм 2 определяется как прогиб свободного конца защемленной консоли, нагруженной на конце сосредоточенным моментом М, величина которого составляет 1/2 М . Угол (p — суммарный угол закручивания стержня радиуса R, и длиной а под действием момента трения М.„, где а— удаление продольной оси призмы 2 от ближней к вращающейся детали грани призм 1.

Тогда геометрические размеры h, b, l и удаление а определяются следующим об11 а зом.

Определяют угол закр) чивания (p от момента тренияМ некоторого сечения заготовки диаметром D=2R, расположенного на удалении а от ближней к вращающейся детали грани призм, причем выбранное значение а должно удовлетворять условию

О,ЗВ(а(1,50:

1/2М а

Ч = ; 1 где G — модуль упругости 11 рода материала невращающейся детали 5;

1,, — полярный момент инерции сечения невращаюшейся детали.

Далее определяют величину прогиба упругих элементов из условия совместности деформации:

f 2Rsin —, P

2 где R — радиус неврашаюшейся детали в зоне захвата ее призмой.

Величину прогиба определяют по завис и мости:

1/2М,. 1

2EI, где Š— модуль упругости 1 рода материала, из которого изготовлены упругий элемент;

I — полярный момент инерции сечения упругого элемента.

Тогда, зная f, находят значение 1э/Р.

Учитывая оптимальные условия работы тензорезисторов 4 при напряжениях о„=10—

60 МПа, решают систему уравнений:, р 1/2Мс

2Ef

2М bhç

I = —, где W= —;1,—

2 о„ 12 а+ —, 1,51 —, Ь где Ь вЂ” припуск на осадку.

Таким образом осуществляют расчет параметров, если предварительно не оговорены геометрические размеры самой призмы 1. В противном случае алгоритм решения сводится к выбору значений а и 1, подбору значений b u h по найденной величине 1, и к проверке выполнения условия а+ — (Ь (1,5D — о. Если последнее условие не выполняется, то принимают соответствующим образом откорректированное значение а и вновь проводят расчет для заданного l (по геометрии самой призмы), 15 Для более надежной фиксации неврашаюшейся детали в упругих призмах 2 зев призм 2 целесообразно выполнять меньшим зева призм 1 на порядок шероховатости неврагцающейся детали 5. Дополнительная деформация упругих призм 2, вызванная разницей в зеве, одинакова для всех тензорезисторов 4 и не оказывает влияния на выходной сигнал.

Прилсер. Невращающаяся деталь из меди диаметром 0=35 мм, максимальный пико>5 вый М = 650 Нм (по результатам исследований лаборатории), модуль упругости для материала призм E=2 ° 10 МПа, модуль упругости меди G=4,0 10 МПа, 1 =1,46Х

X10 м.

Принимают значение а=2,5 10- м, тогда

30 сг=1,39 10 (рад) или ср=5; sin — — 0,0007.

Прогиб f=2Rsin+> 2,45 10 мм, Принимают вылет призм 1=20 мм, тогда

1 =1/2М =133. И вЂ” м"

2Е1

Если принять соотношение — 2, то из

Ф условия з

1э находят

1 = —; h=23,8 мм; b=11,9 мм.

М

24

Проверяя величину

1/2М Ь b

О=,, Где получают W=1120 мм . о„=290 МПа, что не удовлетворяет условиям работы тензорезисторов. Тогда для уменьшения величины о„и сохраняя неизменным значение f, необходимо увеличить одновременно значения I, и 1. Значения определяют, задавшись максимально допустимой величиной a„=60 МПа и приняв b=h.

1505723

Тогда

Формула изобретения

Фиг.1

W= 4"=5,35.10- (м ) .

+u з

W=; й=Ь= /6Ф ; h=b=3,165 10 м.

Тогда

Ь з

1 — =8,47 ° 10 8 (м ).

Величину 1 находят из расчета

1= — 4 86 ° 10 м

1/2М,.

Это значение подходит к габаритам призм зажима, а значение b=3,17 10 м удовлетворяет выбра иному значению а=

=2,5 10 м, т. е. а+ — (1,50 — о, где о— для D=35 мм составляет 6=3 — 5 мм.

Окончательно принимают а=25 мм, Ь=

=h=33 мм, 1=50 мм.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию и исключает большие затраты на подготовку устройства для измерения момента сил трения к работе.

Устройство для сварки трением, включающее зажим для вращаемой, детали, зажим для невращаемой детали и связанное с ним устройство для измерения момента сил трения с тензометрическими датчиками, отличающееся тем, что, с целью повышения технологичности и упрощения конструкции, зажим для невращаемой детали выполнен призматическим, а устройство для измерения момента сил трения выполнено в виде двух упругих призм, продольная ось которых совпадает с продольной осью призм зажима для невращаемой детали и закрепленных на последних с зазором, при этом упругие призмы выполнены с рабочей поверхностью, идентичной рабочей поверхности призм зажима для невращаемой детали, расположены со стороны зажима для вращаемой детали и на них установлены тензометрические датчики.

1505723

Составитель И. Фелицина

Реда кто р И. 3ерба к Техред И. Верес Корректор Л. Бескид

Заказ 5361/1 4 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 101