Соединение цилиндрических деталей

Соединение цилиндрических деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в машиностроении при герметичных соединениях. В цилиндрической детали 1 размещена цилиндрическая деталь 2. Последняя зафиксирована в детали 1 посредством пружины 3 из материала с обратным эффектом памяти формы. 2 з.п.флы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1)с (21) 4877368/27 (22) 31,07,90 (46) 07.05.92. Бюл, N. 17 (71) Московский институт стали и сплавов (72) С.Д. П рок ош ки н, Т. В. Морозова, Е,П.Рыклина, В,А.Шулаков и А.В,Бондарь (53) 621. 643(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1218232, кл. F 16 L 13!00, 1984.,, Я2„„1732049 А1 (51)5 F 16 D 1/00, F 16 1 13/00 (54) СОЕДИНЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ДЕТАЛЕЙ (57) Использование: в машиностроении при герметичных соединениях. В цилиндрической детали 1 размещена цилиндрическая деталь 2. Последняя зафиксирована в детали 1 посредством пружины 3 из материала с обратным эффектом памяти, формы. 2 з.п.флы, 2 ил.

1732049

Изобретение относится к машиностроFHèþ и может быть использовано при герметичном соединении цилиндрических деталей, например отверстия в корпусе детали с трубой, из материалов с разными механическими свойствами например металла и полимера, для защиты деталей, работающих в контакте с жидкими и агрессивными средами.

Известно неразъемное соединение цилиндрических деталей, а именно труб, включающее две трубы, расположенные встык, и соединительную муфту из материала с эффектом памяти формы. Соединение обеспечивается за счет реализации эффекта памяти формы в материале муфты, Однако такое соединение не обеспечивает герметичность при работе с трубами из материалов пластически деформирующихся под действием реактивных напряжений, возникающих в ходе реализации эффекта памяти формы в материале муфты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является неразъемное соединение цилиндрических деталей, а именно труб, из пластичных материалов, отличающееся наличием внутри соединяемых труб, вдоль их оси, в месте соединения спиральной пружины с номинальным наружным диаметром, равным 1,0 — 1,1 внутреннего диаметра труб. Пружина выполнена из материала, обладающего эффектом памяти формы. Соединение обеспечивается за счет реализации эффекта памяти формы в материале муфты и пружины, Данное соединение позволяет неразъемно соединять цилиндрические детали из материаловтолько с одинаковым уровнем механических свойств, для которых дополнительное усилие, создаваемое спиральной пружиной номинального диаметра, позволяет компенсировать релаксацию реактивного усилия соединительной муфты при пластической деформации труб, Использование соединения материалов с различающимся уровнем механических свойств приведет к большей релаксации реактивного усилия более пластичным из материалов, что вызовет перекос соединительной муфты и потерю герметичности, а увеличение реактивного усилия пружины вследствие использования проволоки большего диаметра ограничивает область применения соединения, например, для цилиндрических деталей малого диаметра.

Цель изобретения — обеспечение герметичности соединения цилиндрических деталей из материалов с разными механическими свойствами и возможности их рассоединения.

Цель достигается тем, что герметичное соединение включает две цилиндрические детали и уплотнитель, выполненный s виде пружины. Соединяемые детали располага5 ются внахлест, причем конец одной из них, изготовленной из пластичного материала, помещен в конец другой, изготовленной из более прочного материала, а вместо соединения введен уплотнитель, выполненный в

10 виде пружины растяжения с плотно контактирующими между собой витками из материала, обладающего обратимым (реверсивным) эффектом памяти формы.

Пружина-уплотнитель изготавливается

15 из материала, реактивное напряжение о«оторого связано с условным пределом текучести Оо,2 внутренней пластичной детали соотношением

Наружный диаметр пружины-уплотнителя составляет 1,2 — 1,3 внутреннего диаметра полимерной трубы, отношение диаметра проволоки к внутреннему диаметру пластичной трубы — 0,21 — 0,30, Пружина-уплотнитель выполнена из материала с реверсивным эффектом памяти формы, что позволяет после предварительного задания формы (на 10 @ увеличить в диаметре пружину (за счет реализации эффекта памяти формы) при нагреве до рабочей температуры, расположенной не ниже температуры окончания обратного мартенситного превращения, обеспечивая герметичность соединения, и уменьшать (на 2;4) за счет реализации реверсивного эффекта памяти формы при понижении температуры ниже температуры прямого мартенситного превращения, обеспечивая релаксацию реактивных напряжений и разъемность соединения.

При о; с4,z реактивное напряжение пружины-уплотнителя oг будет недостаточным для обеспечения усилия прижатия стенки пластичной цилиндрической детали к прочной в месте соединения, а следовательно, достижения герметичности соеди50 нения, При oг >(4г 1,2 возникает остаточная деформация пластичной цилиндрической детали, что приводит к потере герметичности соединения, а также в случае необходимости рассоединения после сня55 тия нагрузки не позволяет использовать пластичную деталь повторно, При наружном диаметре пружины менее 1,2 внутреннего диаметра пластичной детали не достигается герметичность соеди1732049 нения, при более 1,3 — деформация, необходимая при скручивании пружины на меньший диаметр перед введением в место соединения, превышает допустимую, в результате чего пружина теряет способность к 5 полному восстановлению своей первоначальной формы при отогреве, что также приводит к получению негерметичности соединения.

Значение предельной степени восста- 10 навливаемой деформации (Е к = 10 ) при. заданном соотношении наружного диаметра пружины внутреннего диаметра пластичной трубы рассчитывают по формуле

Е макс = D (R1 .R2)/R1 Rg, где D — диаметр сечения проволоки, из которой изготовлена пружина;

R) и Rz — радиус пружины до и после 20 деформации, соответственно.

На фиг.1 — показано соединение, общий вид; на фиг,2 — то же, расположение деталей после отогрева до рабочей температуры.

Цилиндрические детали 1 и 2 соедине- 25 ны внахлест, пластичная деталь 2 введена внутрь прочной цилиндрической детали 1. В месте соединения внутри пластичной детали 2 расположена пружина 3, навитая виток к витку, 30

Сборку соединения проводят при температуре ниже температуры начала прямого мартенситного превращения в материале пружины следующим образом.

Внутрь прочной цилиндрической дета- 35 ли 1 вводится предназначенный для соединения конец пластичной детали, внутри которой находится пружина 3 предварительно продеформированная до диаметра, меньшего внутреннего диаметра пластич- 40 ной детали. При отогреве соединения до рабочей температуры пружина увеличива-, ется в диаметре и прижимает конец пластичной детали к прочной, деформируя его в упругой области и обеспечивая реактив- 45 ное усилие, достаточное для получения герметичного соединения (фиг.2), Для разъема соединение охлаждают до температуры сборки, пружина самопроизвольно за счет обратимого эффекта памяти 50 формы уменьшается в диаметре (на 2 — 4 o), что релаксирует реактивное усилие и позволяет при необходимости разомкнуть соединение. В этом случае пружину-уплотнитель можно использовать многократно. 55

При изготовлении кнопки глубоководных электронных часов соединяют резиновые колпачки-уплотнители 2 с внутренним диаметром 3,5 и наружным 5 мм, выполненным из резины, имеющей условный предел текучести 30 МПа, и стальной корпус 2 часов (сталь 12-18H10) с диаметром отверстия для кнопки 5 мм, Соединение проводили с помощью пружины 3 растяжения диаметром

4,2 мм, выполненной из проволоки диаметром 0,75 мм. В качестве материала пружины использовали сплав Ti-Ni, температура конца обратного мартенситного превращения которого -50 С. Реактивное усилие пружины 35 МПа,. Сбоку соединения проводили при температуре жидкого азота, При такой же температуре деформировали пружину до диаметра 3,4 мм для обеспечения свободной посадки, собирали соединение и отогревали его до комнатной температуры.

Испытание на герметичность проводили в компрессионной камере: соединение оставалось герметичным до глубины условного погружения 10 м.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет герметично соединять материалы с разным уровнем механических .свойств, а также при необходимости без повреждения размыкать соединение, Формула изобретения

1. Соединение цилиндрических деталей, содержащее две соосные полые цилиндрические детали и соединительный элемент, выполненный в виде пружины; о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения герметичности соединения деталей из.материалов с разными механическими свойствами и возможности их рассоединения, одна из деталей выполнена из пластичного материала с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру второй детали, выполненной из более прочного материала, при этом концевой участок первой размещен в концевом участке второй детали, s зоне перекрытия деталей ус.тановлен соединительный элемент, выполненный в виде пружины растяжения с межвитковым давлением из материала с обратимым эффектом памяти формы. реактивное напряжение которого связано с пределом текучести внутренней пластичной детали соотношением

1,2 (4,2 + Ог >032 где c7< — реактивное направление материала пружины; оо q — предел текучести материала пластичной детали.

2. Соединение цилиндрических деталей поп.1,отличающеесятем,чтонаружный диаметр пружины составляет 1,2 — 1,3 внутреннего диаметра пластичной детали.

1732049

Фиг. Z

40

50

Составитель С.Прокошкин

Техред М,Моргентал Корректор Н,Король

Редактор О.Хрипта

Подписное

Заказ 1569 Тираж

ытиям п и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 енно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Производственн -и

3. Соединение цилиндрических деталей по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что отношение диаметра проволоки к внутреннему диаметру пластичной детали составляет 0,21-0,30,