RU2428295C1 - Способ соединения с натягом деталей вал-втулка - Google Patents
Способ соединения с натягом деталей вал-втулка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2428295C1 RU2428295C1 RU2010100664/02A RU2010100664A RU2428295C1 RU 2428295 C1 RU2428295 C1 RU 2428295C1 RU 2010100664/02 A RU2010100664/02 A RU 2010100664/02A RU 2010100664 A RU2010100664 A RU 2010100664A RU 2428295 C1 RU2428295 C1 RU 2428295C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- sleeve
- sectors
- protrusions
- hardness
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения с натягом деталей вал-втулка. Выполняют на валу выступы, твердость которых превышает твердость материала втулки. Выступы на валу выполняют электроискровой обработкой путем формирования на нем упрочненных слоев в виде секторов прямоугольной формы с шагом, равным 1…3 ширине сектора. Электроискровую обработку выполняют графитовым стержневым электродом на воздухе путем его непосредственного контакта с валом и постоянного его перемещения вдоль оси вала. Осуществляют сборку вала и втулки с обеспечением вдавливания секторов вала в сопрягаемую поверхность втулки. В результате увеличивается ресурс соединения, повышается надежность фиксации от проворота при динамических нагрузках, а также снижается время и трудоемкость изготовления соединения вал-втулка. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения деталей, например шкивов, зубчатых колес, полумуфт, втулок на валу с целью передачи крутящего момента.
Уровень техники
Известны шпоночные и шлицевые соединения, которые используют для передачи крутящего момента, состоящие из вала втулки, а в случае шпоночного соединения и шпонки (А.И.Аркуша, М.И.Фролов. Техническая механика, изд. «Высшая школа», 1983 г.с.294).
К недостаткам шпоночных и шлицевых соединений следует отнести ослабление вала и ступицы шпоночными и шлицевыми пазами, являющимися концентраторами напряжения, что приводит к снижению усталостной прочности, трудность изготовления данной конструкции, высокие требования к точности изготовления шпоночных и шлицевых пазов, затруднение или невозможность соединения деталей без мертвого хода при реверсивной нагрузке.
Известно соединение концентричных цилиндрических деталей с фиксацией в осевом направлении относительно друг друга разрезными пружинными кольцами круглого сечения, установленными в кольцевых канавках, выполненных на сопрягаемых поверхностях деталей (Орлов П.И. Основы конструирования. - М.: Машиностроение, кн. 3, 1977, с.273, рис.541, 542).
Недостаток известной конструкции состоит в том, что для разборки необходимо применение специального приспособления, что существенно снижает ремонтопригодность соединения, а также наличие дополнительных деталей для осевой фиксации.
Известен способ закрепления на пустотелом валу сопрягаемых деталей преимущественно типа зубчатых колес, шкивов, полумуфт и втулок, включающий нанесение функционального материала, обладающего эффектом памяти формы, на посадочные места вала, механическую обработку полученного слоя до требуемых размеров, вакуумный отжиг деталей, охлаждение до низких температур с помощью жидкого азота, которым заполняют внутренние полости вала, обкатку роликами нанесенного слоя, удаление жидкого азота и нагрев вала до конца обратного мартенситного превращения, отличающийся тем, что в качестве функционального материала, обладающего эффектом памяти формы, наносят аргонно-дуговой наплавкой сварочные валики из проволоки с памятью формы с шагом, равным 1-3 диаметрам проволоки (см. патент на изобретение RU №2249731, МПК F16C 3/02, 2005 г.).
Недостатком такого способа является большой расход дорогостоящего функционального материала, обладающего эффектом памяти формы, а также трудность выполнения данного способа.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ соединения с натягом деталей типа вал-втулка, включающий предварительное выполнение на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей рельефа в виде выступов твердостью, превышающей твердость материала другой соединяемой детали, и впадин, образование сборочного зазора между соединяемыми деталями, сопряжение их и последующую выборку указанного зазора, причем с целью повышения качества и надежности соединения рельеф наносят посредством высокоскоростного точечно-импульсного расплавления металла поверхности, при этом выступы выполняют в виде конусов, а впадины - в виде охватывающих основание конусов и плавно сопрягаемых с ними усеченных торов, объемы которых равны объемам конусов, причем высокоскоростное точечно-импульсное расплавление металла поверхности детали из конструкционных сталей осуществляют лазерным излучением плотностью мощности излучения 105-106 Вт/см2, длительностью импульса 10-3-10-2 с и диаметром пятна фокусировки лазерного луча на поверхности детали 0,5-2 мм (см. патент на изобретение SU №1199558, МПК В23Р 11/02, 1985 г.).
К недостаткам такого способа соединения с натягом деталей типа вал-втулка следует отнести трудность выполнения данного способа, формирование выступа и впадины на небольшой площади поверхности детали с диаметром пятна не более 2 мм снижает достоинства способа. Небольшой наружный диаметр впадины, равные площади поверхностей выступов и впадин на диаметре пятна, относительно малая площадь поверхности сопряжения, занятая рельефом, не способствует повышению несущей способности соединения. Пластичный материал не заполняет полностью горообразную впадину из-за малого поперечного размера, а на конусообразных выступах высотой не более 0,2 мм возникают напряжения, превышающие пределы текучести пластичного материала, что снижает нагрузочную способность соединения при циклических нагрузках в эксплуатации соединения.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть, достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к простоте изготовления, повышению надежности фиксации от проворота при динамических нагрузках, снижению времени и трудоемкости сборки-разборки и изготовления соединения, обеспечивая при этом оптимальный зажим для передачи необходимого в данном случае крутящего момента, путем изменения формы выступов и метода их выполнения.
Технический результат достигается с помощью способа соединения с натягом деталей вал-втулка, включающего предварительное выполнение на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей рельефа в виде выступов, твердость которых превышает твердость материала другой соединяемой детали, и осуществление сборки вала и втулки, при этом выступы выполняют на валу электроискровой обработкой путем формирования на нем упрочненных слоев в виде секторов прямоугольной формы с шагом, равным 1…3 ширины сектора, при этом электроискровую обработку выполняют графитовым стержневым электродом на воздухе путем его непосредственного контакта с валом и постоянного его перемещения вдоль оси вала при сохранении исходных размеров и шероховатости поверхности вала, а сборку вала и втулки осуществляют с обеспечением вдавливания секторов вала в сопрягаемую поверхность втулки, причем режимы электроискровой обработки определяют в зависимости от материалов и диаметров вала и втулки.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.
На сопрягаемой поверхности вала 1 электроискровой обработкой формируют упрочненный слой в виде сектора 2 прямоугольной формы графитовым стержневым электродом (не показан) на воздухе с помощью электроискровой обработки, например, на установке БИГ-3 (процесс ускоренной цементации) (фиг.1), это достигается путем непосредственного контакта графитового электрода с валом 1 и постоянного его перемещения вдоль оси вала, при этом количество секторов 2 прямоугольной формы (фиг.2) определяют в зависимости от передаваемой нагрузки по расчету их на срез и смятие, причем твердость вала 1 и втулки 3 до электроискровой обработки должна быть одинакова или втулка 3 должна быть менее твердой. Причем твердость полученных упрочненных симметрично расположенных секторов 2 прямоугольной формы, выполненных на валу 1 с шагом, равным 1…3 ширины сектора 2 прямоугольной формы, выше, чем у необработанной части вала 1. Формирование упрочненного сектора 2 прямоугольной формы идет с сохранением исходных размеров и шероховатости поверхности вала 1.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображено соединение с натягом деталей типа вал-втулка, общий вид, в качестве приводного элемента шкив.
На фиг.2 - то же, вал, общий вид.
На фиг.3 - то же, вал, вид сбоку.
Осуществление изобретения
Примеры конкретного выполнения способа соединения с натягом деталей вал-втулка.
На сопрягаемой поверхности вала 1 электроискровой обработкой формируют упрочненный слой в виде сектора 2 прямоугольной формы графитовым стержневым электродом (не показан) на воздухе с помощью электроискровой обработки, например, на установке БИГ-3 (процесс ускоренной цементации) (фиг.1), это достигается путем непосредственного контакта графитового электрода с валом 1 и постоянного его перемещения вдоль оси вала, при этом количество секторов 2 прямоугольной формы (фиг.2) определяют в зависимости от передаваемой нагрузки по расчету их на срез и смятие, причем твердость вала 1 и втулки 3 до электроискровой обработки должна быть одинакова или втулка 3 должна быть менее твердой. Причем твердость полученных упрочненных симметрично расположенных секторов 2 прямоугольной формы, выполненных на валу 1 с шагом, равным 1…3 ширины сектора 2 прямоугольной формы, выше, чем у необработанной части вала 1. Формирование упрочненного сектора 2 прямоугольной формы идет с сохранением исходных размеров и шероховатости поверхности вала 1.
Сборку вала 1 и втулки 3 осуществляют с обеспечением вдавливания секторов 2 вала 1 прямоугольной формы в сопрягаемую поверхность втулки 3.
Режимы электроискровой обработки определяют в зависимости от материалов и диаметров вала и втулки.
Пример 1
На сопрягаемой поверхности вала 1 электроискровой обработкой формируют упрочненный слой в виде сектора 2 прямоугольной формы графитовым стержневым электродом (не показан) на воздухе с помощью электроискровой обработки, например, на установке БИГ-3 (процесс ускоренной цементации) (фиг.1), это достигается путем непосредственного контакта графитового электрода с валом 1 и постоянного его перемещения вдоль оси вала, при этом количество секторов 2 прямоугольной формы (фиг.2) определяют в зависимости от передаваемой нагрузки по расчету их на срез и смятие, причем твердость вала 1 и втулки 3 до электроискровой обработки должна быть одинакова или втулка 3 должна быть менее твердой. Упрочненные симметрично расположенные сектора 2 прямоугольной формы выполняют на валу 1 с шагом менее 1 ширины сектора 2 прямоугольной формы. На валу 1 не выделяются упрочненные выступы, вал 1 имеет однородную твердость. Соединение вала 1 с втулкой 3 менее надежно, уменьшается площадь контакта и при многократной разборке-сборке теряется натяг в данном соединении.
Пример 2
Пример 2 проводят аналогично примеру 1, но на валу 1 упрочненные симметрично расположенные сектора 2 прямоугольной формы выполняют с шагом 1 ширины сектора 2 прямоугольной формы. На валу 1 выделяются упрочненные выступы, которые при сборке за счет высокой твердости вдавливаются в сопрягаемую поверхность менее твердой втулки 3 и образуют соединение с натягом. Данное расположение выступов является наиболее оптимальным из расчета их на срез и смятие. Соединение вала 1 с втулкой 3 более надежно, увеличивается площадь контакта и при многократной разборке-сборке натяг в данном соединении не теряется за счет прямоугольных выступов.
Пример 3
Пример 3 проводят аналогично примеру 1, но на валу 1 упрочненные симметрично расположенные сектора 2 прямоугольной формы выполняют с шагом 2 ширины сектора 2 прямоугольной формы. На валу 1 выделяются упрочненные выступы, которые при сборке за счет высокой твердости вдавливаются в сопрягаемую поверхность менее твердой втулки 3 и образуют соединение с натягом.
Пример 4
Пример 4 проводят аналогично примеру 1, но на валу 1 упрочненные симметрично расположенные сектора 2 прямоугольной формы выполняют с шагом 3 ширины сектора 2 прямоугольной формы. На валу 1 выделяются упрочненные выступы, которые при сборке за счет высокой твердости вдавливаются в сопрягаемую поверхность менее твердой втулки 3 и образуют соединение с натягом.
Пример 5
Пример 5 проводят аналогично примеру 1, но на валу 1 упрочненные симметрично расположенные сектора 2 прямоугольной формы выполняют с шагом 4 ширины сектора 2 прямоугольной формы. На валу 1 количество выступов является недостаточным для оптимального закрепления втулки 3 на валу 1 и передачи крутящего момента. Соединение вала 1 с втулкой 3 менее надежно, уменьшается площадь контакта и при многократной разборке-сборке теряется натяг в данном соединении.
Таким образом, для способа соединения с натягом деталей вал-втулка оптимальными являются примеры 2, 3, 4, так как в примере 2 количество выступов является наиболее оптимальным из расчета их на срез и смятие, а в примере 4 количество выступов является минимально допустимым для закрепления втулки 3 на валу 1 и передачи крутящего момента, при этом испытания опытного образца по предлагаемому изобретению дали положительные результаты, а именно вал-втулка были выполнены из стали 40 ГОСТ 1050-88 с твердостью НВ 230.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- увеличение количества разборо-сборочных операций соединения без изменения геометрических форм и величины натяга;
- снижает время и трудоемкости сборки-разборки и изготовления соединения;
- повышает надежность фиксации от проворота при динамических нагрузках;
- обеспечивает постоянство площади контакта, при передаче нагрузки;
- возможность использования при реверсивной нагрузке;
- увеличивает ресурс соединения.
Claims (2)
1. Способ соединения с натягом деталей вал-втулка, включающий предварительное выполнение на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей рельефа в виде выступов, твердость которых превышает твердость материала другой соединяемой детали, и осуществление сборки вала и втулки, отличающийся тем, что выступы выполняют на валу электроискровой обработкой путем формирования на нем упрочненных слоев в виде секторов прямоугольной формы с шагом, равным 1…3 ширине сектора, при этом электроискровую обработку выполняют графитовым стержневым электродом на воздухе путем его непосредственного контакта с валом и постоянного его перемещения вдоль оси вала при сохранении исходных размеров и шероховатости поверхности вала, а сборку вала и втулки осуществляют с обеспечением вдавливания секторов вала в сопрягаемую поверхность втулки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что режимы электроискровой обработки определяют в зависимости от материалов и диаметров вала и втулки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010100664/02A RU2428295C1 (ru) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Способ соединения с натягом деталей вал-втулка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010100664/02A RU2428295C1 (ru) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Способ соединения с натягом деталей вал-втулка |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010100664A RU2010100664A (ru) | 2011-07-20 |
| RU2428295C1 true RU2428295C1 (ru) | 2011-09-10 |
Family
ID=44752132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010100664/02A RU2428295C1 (ru) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Способ соединения с натягом деталей вал-втулка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2428295C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102489934A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-06-13 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种超长衬套的装配方法 |
| RU2501636C1 (ru) * | 2012-09-26 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина" | Способ сборки деталей с натягом |
| RU2504698C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Соединение с натягом бандажа с колесным центром |
| RU2508974C1 (ru) * | 2012-09-26 | 2014-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина" | Способ сборки деталей с натягом |
| RU184604U1 (ru) * | 2018-07-17 | 2018-10-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Соединение бандажа с колесным центром |
-
2010
- 2010-01-11 RU RU2010100664/02A patent/RU2428295C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102489934A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-06-13 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种超长衬套的装配方法 |
| CN102489934B (zh) * | 2011-11-28 | 2013-06-19 | 武汉船用机械有限责任公司 | 一种超长衬套的装配方法 |
| RU2504698C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Соединение с натягом бандажа с колесным центром |
| RU2501636C1 (ru) * | 2012-09-26 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина" | Способ сборки деталей с натягом |
| RU2508974C1 (ru) * | 2012-09-26 | 2014-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина" | Способ сборки деталей с натягом |
| RU184604U1 (ru) * | 2018-07-17 | 2018-10-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Соединение бандажа с колесным центром |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010100664A (ru) | 2011-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2428295C1 (ru) | Способ соединения с натягом деталей вал-втулка | |
| EP2458023A1 (en) | Method for heat-treating a ring-shaped member, method for producing a ring-shaped member, ring-shaped member, bearing ring, rolling bearing, and method for producing a bearing ring | |
| AU2006336103B2 (en) | A bearing, a wind turbine and methods of manufacturing a bearing | |
| RU2558401C2 (ru) | Способ формования узла композитного подшипника, композитный подшипник и композитный подшипник для ветровой турбины | |
| EP2622238B1 (en) | Flanged bearing ring and method for producing such a flanged bearing ring | |
| JP3237487B2 (ja) | 摩擦車式無段変速機の摩擦車の製造方法 | |
| KR20050004843A (ko) | 베어링 궤도 부재의 제조 방법 | |
| JP6184492B2 (ja) | カムシャフト | |
| KR102076922B1 (ko) | 베어링 구성요소를 제조하는 방법 | |
| JP5846525B2 (ja) | 複合部材の製造方法及び複合部材 | |
| CN104819211A (zh) | 具有高铬含量的滚道的轴承 | |
| EP2581616B1 (en) | Ring member for rolling bearing raceway ring and rolling bearing | |
| RU2278997C1 (ru) | Соединение с натягом | |
| RU2350440C2 (ru) | Способ изготовления деталей со шпоночным пазом | |
| CN111118259B (zh) | 一种基座加工方法 | |
| RU2569171C2 (ru) | Кольцо подшипника и способ его изготовления | |
| JP4616523B2 (ja) | 高力ボルト摩擦接合用スプライスプレートの製造方法 | |
| RU2350439C2 (ru) | Способ обработки детали со шпоночным пазом | |
| US20220043947A1 (en) | Quantitative Matching Design Method for Structure Heat Treatment-Hardness Distribution | |
| CN113166834A (zh) | 机械零件 | |
| JP6594719B2 (ja) | トリポード型等速自在継手 | |
| JP4901787B2 (ja) | 二つ割りリング状部材の機械割り製造方法 | |
| JP4105401B2 (ja) | 二つ割りリング状部材の機械割り製造方法 | |
| JP2006002809A (ja) | 中空状動力伝達シャフト | |
| KR20190072036A (ko) | 실린더형 알루미늄 블레이드 루트 성형 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120112 |