RU2782941C1 - Method for application of abrasive material to shaft during formation of shaft-sleeve connection with guaranteed tension - Google Patents

Method for application of abrasive material to shaft during formation of shaft-sleeve connection with guaranteed tension Download PDF

Info

Publication number
RU2782941C1
RU2782941C1 RU2021131679A RU2021131679A RU2782941C1 RU 2782941 C1 RU2782941 C1 RU 2782941C1 RU 2021131679 A RU2021131679 A RU 2021131679A RU 2021131679 A RU2021131679 A RU 2021131679A RU 2782941 C1 RU2782941 C1 RU 2782941C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
abrasive material
application
sleeve connection
connection
Prior art date
Application number
RU2021131679A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Петрович Постовалов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «Иваницкий и партнеры»
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Иваницкий и партнеры» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Иваницкий и партнеры»
Application granted granted Critical
Publication of RU2782941C1 publication Critical patent/RU2782941C1/en

Links

Abstract

FIELD: press connections.
SUBSTANCE: invention relates to the field of press connections formed by a hot method with guaranteed tension in the creation of a rough surface with a friction coefficient close or equal to one on a shaft-sleeve contact surface. The method includes uniform application of adhesive polymerized substance to a seat of a shaft and subsequent uniform application of abrasive material with a grain of 10-40 mcm. Application of adhesive polymerized substance and abrasive material is carried out during the rotation of the shaft.
EFFECT: fatigue strength of a shaft of press connections is increased.
1 cl

Description

Изобретение относится к области прессовых соединений, формируемых горячим способом с гарантированным натягом при создании на контактной поверхности вал-втулка шероховатой поверхности с коэффициентом трения близким или равным единице.SUBSTANCE: invention relates to the field of press joints formed by a hot method with a guaranteed tightness when creating a rough surface on the contact surface of the shaft-bushing with a friction coefficient close to or equal to one.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении настоящего изобретения, является повышение усталостной прочности вала прессовых соединений. Дополнительным техническим результатом от использования изобретения является повышение надежности прессовых соединений.The technical result achieved in the implementation of the present invention is to increase the fatigue strength of the press joint shaft. An additional technical result from the use of the invention is to increase the reliability of press connections.

Указанный технический результат достигается тем, что осуществление заявленного способа формирования прессового соединения включает в себя создание шероховатости на посадочном или принимающем элементе, нагрев посадочного элемента, последующую его посадку на принимающий элемент, а полученное соединение при этом прочнее, чем таковое при использовании мощных механических средств для запрессовки. This technical result is achieved by the fact that the implementation of the claimed method of forming a press connection includes creating a roughness on the landing or receiving element, heating the landing element, its subsequent fit on the receiving element, and the resulting connection is stronger than that when using powerful mechanical means for pressings.

Патентный поиск выявил патент [1], защищающий способ сборки колесной пары локомотива и направленный на снижение трудозатрат при установке, например, подшипника с помощью съемного элемента и не может служить аналогом заявляемого способа. A patent search revealed a patent [1], which protects the method of assembling a locomotive wheelset and is aimed at reducing labor costs when installing, for example, a bearing using a removable element and cannot serve as an analogue of the proposed method.

Источник [2] защищает способ соединения деталей в холодном состоянии и последующей пластической деформации, чем значительно отличается от заявляемого. Более того, нагрев до температур осуществления пластической деформации приведет к значительному снижению прочностных свойств металла, так называемому отпуску. Source [2] protects the method of joining parts in the cold state and subsequent plastic deformation, which differs significantly from the claimed. Moreover, heating to the temperatures of plastic deformation will lead to a significant decrease in the strength properties of the metal, the so-called tempering.

Еще один аналог [3] предполагает создание неподвижного соединения деталей типа вал-втулка в результате горячей пилигримовой прокатки - прокатки труб в валках с переменным калибром - для «заполнения металлом втулки впадин неровностей наружной поверхности вала». Совершенно очевидно при этом снижение прочности соединяемых деталей. Another analog [3] involves the creation of a fixed connection of parts of the shaft-sleeve type as a result of hot pilgrim rolling - rolling pipes in rolls with a variable caliber - to "fill the cavities of the roughnesses of the outer surface of the shaft with the metal of the sleeve." In this case, a decrease in the strength of the parts to be joined is quite obvious.

Некоторым приближением к заявляемому способу с точки зрения нанесения материала на «посадочные места вала» может служить патент [4], защищающий способ закрепления деталей на валу. Заявленный способ включает в себя нанесение слоя функционального «материала, обладающего эффектом памяти формы», при этом полученный «материал покрытия и материал вала не смешиваются». Соединению деталей предшествуют вакуумный отжиг, охлаждение жидким азотом, последующую обкатку. Сложно, затратно, требует сложного оборудования.Some approximation to the claimed method in terms of applying material to the "seats of the shaft" can serve as a patent [4], which protects the method of fixing parts on the shaft. The claimed method includes applying a layer of functional "shape memory material", while the resulting "coating material and shaft material do not mix". The connection of parts is preceded by vacuum annealing, cooling with liquid nitrogen, and subsequent running. Difficult, costly, requires sophisticated equipment.

В этом же ряду аналогов – не являющихся близким заявляемому способу – находится [5], защищающего технологию неподвижного соединения деталей созданием неровностей 40-160мкм с последующим горячим деформированием.In the same series of analogues - which are not close to the claimed method - is [5], which protects the technology of fixed connection of parts by creating irregularities of 40-160 microns, followed by hot deformation.

А.с. [6] выбрано заявителем в качестве аналога. Действительно, способ соединения с натягом деталей типа вал-втулка аналогичен заявляемому способу – создание рельефов на сопрягаемых поверхностях. Заявленную [1] технологию осуществляют нанесением лазерным способом гребней высотой 1мм. Но при этом необходимо нагреть деталь до температуры выше 600°С [7], что значительно выше температуры отпуска всех конструкционных сталей. Учитывая значительную высоту гребней (1мм) технологически сложно нанести упомянутые неровности равномерно. Соединение потребует дополнительной предварительной механической обработки (и термообработки для обеспечения прочностных характеристик) и все равно финишная операция напрессовки не обеспечит достаточной прочности соединения.A.s. [6] is chosen by the applicant as an analogue. Indeed, the method of connection with an interference fit of parts such as a shaft-sleeve is similar to the claimed method - the creation of reliefs on mating surfaces. Claimed [1] technology is carried out by laser application of ridges 1 mm high. But at the same time, it is necessary to heat the part to a temperature above 600 ° C [7], which is much higher than the tempering temperature of all structural steels. Given the significant height of the ridges (1 mm), it is technologically difficult to apply the mentioned irregularities evenly. The connection will require additional pre-machining (and heat treatment to ensure strength characteristics) and still the finishing operation of pressing will not provide sufficient strength of the connection.

Прототипом заявляемого «Способа нанесения абразивного материала на вал при формировании соединения вал-втулка с гарантированным натягом является «Способ формирования прессовых соединений» [8], защищающий порядок формирования соединений, заключающийся в нагреве посадочного элемента, создание шероховатости, посадку нагретого посадочного элемента на принимающий элемент. Для осуществления заявленного «Способа формирования прессовых соединений» [8] специалисту сведений недостаточно: до какой «необходимой» (так в формуле [8]) температуры производят нагрев посадочного элемента; какова гарантия создания калиброванной шероховатости; если электроискровым способом, то каковы режимы, в каком оборудовании, до или после нагрева; если накаткой, то каким инструментом, в каком режиме; нанесением абразивного порошка, то как сохранить слой абразивного материала на гладкой цилиндрической поверхности посадочного элемента; какой величины абразивное зерно и т.д.The prototype of the claimed "Method of applying abrasive material to the shaft when forming a shaft-sleeve connection with a guaranteed interference fit" is the "Method of forming press joints" [8], which protects the procedure for forming joints, which consists in heating the seating element, creating roughness, landing the heated seating element on the receiving element . To implement the claimed "Method of forming press joints" [8], the specialist does not have enough information: to what "necessary" (as in the formula [8]) temperature, the seating element is heated; what is the guarantee of creating a calibrated roughness ; if by the electrospark method, then what are the modes, in what equipment, before or after heating; if by knurling, then with what tool, in what mode; by applying abrasive powder, then how to keep a layer of abrasive material on a smooth cylindrical surface of the landing element; what size abrasive grain, etc.

Заявляемый «Способ нанесения абразивного материала на вал при формировании соединения вал-втулка с гарантированным натягом» лишен недостатков, неясностей технологии, приведенных выше. The claimed "Method of applying abrasive material to the shaft when forming a shaft-sleeve connection with a guaranteed tightness" is devoid of the shortcomings and ambiguities of the technology given above.

Опытным путем получены варианты технологичного нанесения слоя абразивного порошка на рабочую поверхность посадочного элемента для создания калиброванной шероховатости.Empirically obtained options for the technological application of a layer of abrasive powder on the working surface of the landing element to create a calibrated roughness.

В основу заявляемого «Способа нанесения абразивного материала на вал при формировании соединения вал-втулка с гарантированным натягом» положена задача создания надежного контакта сопрягаемых деталей.The basis of the claimed "Method of applying abrasive material to the shaft when forming a shaft-sleeve connection with a guaranteed tightness" is the task of creating a reliable contact between the mating parts.

Как указано выше - техническим результатом, достигаемым при осуществлении настоящего изобретения, является повышение усталостной прочности вала прессовых соединений и повышение надежности прессовых соединений.As indicated above, the technical result achieved by the implementation of the present invention is to increase the fatigue strength of the press joint shaft and increase the reliability of the press joints.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования прессовых соединений, включающем в себя нагрев посадочного элемента с последующей посадкой нагретого посадочного элемента на принимающий элемент. Перед нагревом посадочного элемента, создают шероховатость на контактирующей поверхности посадочного или принимающего элемента.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of forming press joints, which includes heating the seating element with subsequent landing of the heated seating element on the receiving element. Before heating the landing element, create a roughness on the contact surface of the landing or receiving element.

Осуществление заявленного способаThe implementation of the claimed method

На предварительно обезжиренную поверхность вала в месте посадки втулки (колеса) наносят слой клейкого полимеризующегося вещества, например, БФ-2 [9], причем нанесение слоя не нуждается в отдельной детализации и не представляет трудностей – вручную, механически и т.д. После этого сразу же наносят путем напыления или насыпи при вращении вала абразивный материал с зерном размером 10-40мкм [10]. В этом случае абразивный материал прилипает равномерно в один слой на поверхности вала и после полимеризации (читай: загустевании) клея в течение 1-5 мин. на вал горячим способом насаживают втулку, в частности, железнодорожное колесо, нагретое до температуры 200-300°С. Учитывая, что абразивный материал имеет строго калиброванный размер [10] (ГОСТ !), вал под посадку втулки, в частности, железнодорожного колеса, будет идеально геометрически отцентрован. И эта операция будет финишной в формировании соединения с гарантированным натягом. A layer of an adhesive polymerizing substance, for example, BF-2 [9], is applied to the previously degreased surface of the shaft at the site of the bushing (wheel) landing, and the application of the layer does not need separate detailing and does not present difficulties - manually, mechanically, etc. After that, an abrasive material with a grain size of 10–40 µm is immediately applied by spraying or embankment with the rotation of the shaft [10]. In this case, the abrasive material sticks evenly in one layer on the surface of the shaft and after polymerization (read: thickening) of the adhesive for 1-5 minutes. a sleeve is hot-mounted on the shaft, in particular, a railway wheel heated to a temperature of 200-300 ° C. Considering that the abrasive material has a strictly calibrated size [10] (GOST!), the shaft for fitting the sleeve, in particular, a railway wheel, will be perfectly geometrically centered. And this operation will be the final in the formation of a connection with a guaranteed tightness.

Нагретая втулка, в частности, железнодорожное колесо, насаженное на ось, при остывании, сжимает упомянутую ось в радиальном направлении, а также за счет созданной шероховатости на контактной поверхности, сжимает ось и в осевом направлении. A heated bushing, in particular, a railway wheel mounted on an axle, during cooling, compresses said axle in the radial direction, and also compresses the axle in the axial direction due to the roughness created on the contact surface.

Таким образом, сжатие оси втулкой, в частности, железнодорожным колесом, создаёт на оси остаточные напряжения сжатия в осевом и радиальном направлениях, обеспечивающие повышение усталостной прочности вала и надежности созданного прессового соединения.Thus, compression of the axle by a bushing, in particular, by a railway wheel, creates residual compression stresses on the axle in the axial and radial directions, which increase the fatigue strength of the shaft and the reliability of the created press connection.

Стоит отметить, что данное сочленение приобретает прочность монолитной конструкции, что исключает возможность схода колеса с оси во время эксплуатации.It should be noted that this joint acquires the strength of a monolithic structure, which eliminates the possibility of the wheel coming off the axle during operation.

Способ нанесения абразивного материала на вал при формировании соединения вал-втулка с гарантированным натягом может быть широко применен при формировании колесных пар в вагоностроении, машиностроении соединений вал-шестерня, вал-втулка. Способ характеризуется последовательностью действий, направленных на повышение усталостной прочности вала прессовых соединений и надежности прессовых соединений. The method of applying abrasive material to the shaft when forming a shaft-sleeve connection with a guaranteed tightness can be widely used in the formation of wheel pairs in car building, mechanical engineering of shaft-gear, shaft-sleeve connections. The method is characterized by a sequence of actions aimed at increasing the fatigue strength of the press joint shaft and the reliability of the press joints.

Заявителю и автору неизвестен подобный способ осуществления соединений, являющийся технологичным и промышленно применимым.The Applicant and the Author are not aware of such a method for making connections, which is technological and industrially applicable.

Список литературных источников.List of literary sources.

1. Бардышова Л.П. и др. Способ сборки колесной пары локомотива. А.с.1129047. Приоритет от 30.07.1982г. МПК В 23Р 19/02. Производственное объединение «Ворошиловградский тепловозостроительный завод им.Октябрьской революции». Ворошиловград (ныне - Луганск), Украина.1. Bardyshova L.P. and other Method of assembling the wheelset of the locomotive. A.S. 1129047. Priority from 30.07.1982 IPC B 23R 19/02. Production Association "Voroshilovgrad Diesel Locomotive Plant named after the October Revolution". Voroshilovgrad (now Lugansk), Ukraine.

2. Орро П.И. и др. Способ соединения деталей. А.с.206537. Приоритет от 04.03.1966г. МПК В 21D. Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности. Москва.2. Orro P.I. etc. Method of connecting parts. A.S. 206537. Priority from 04.03.1966 IPC B 21D. All-Union Research and Design Institute of the Pipe Industry. Moscow.

3. Козловский А.И. и др. Способ неподвижного соединения деталей типа вал-втулка. А.с. 1792818. Приоритет от 12.05.1991г. МПК В23Р 11/02. Нижнеднепровский трубопрокатный завод им.Карла Либкнехта. Днепропетровск (ныне -Днепр), Украина.3. Kozlovsky A.I. and other Method of fixed connection of parts such as shaft-bushing. A.s. 1792818. Priority dated 05/12/1991. IPC V23R 11/02. Nizhnedneprovsk Pipe Rolling Plant named after Karl Liebknecht. Dnepropetrovsk (now Dnepr), Ukraine.

4. Бледнова Ж.М. и др. Патент 2393370. Способ закрепления на валу сопрягаемых цилиндрических деталей. Приоритет от 04.08.2008г. МПК F16C 3/02, C23C 4/08, C23C 4/12. Кубанский гос.технологический универститет. Краснодар.4. Blednova Zh.M. et al. Patent 2393370. Method for fixing mating cylindrical parts on the shaft. Priority from 04.08.2008 IPC F16C 3/02, C23C 4/08, C23C 4/12. Kuban State Technological University. Krasnodar.

5. Шевченко А.И. и др. Патент UA 19861. Способ неподвижного соединения деталей типа вал-втулка. Приоритет от 25.12.1997г. МПК В23Р 11/02. Нижнеднепровский трубопрокатный завод им.Карла Либкнехта. Днепропетровск (ныне – Днепр), Украина.5. Shevchenko A.I. Patent UA 19861. A method of fixed connection of parts such as a shaft-sleeve. Priority from 25.12.1997 IPC V23R 11/02. Nizhnedneprovsk Pipe Rolling Plant named after Karl Liebknecht. Dnepropetrovsk (now Dnipro), Ukraine.

6. Ходаковский В.М. и др. Способ соединения с натягом деталей типа вал-втулка. А.с. 1199558. Приоритет от 05.12.1983г. МПК В 23Р 11/02.6. Khodakovsky V.M. and other Method of connection with an interference fit of parts such as shaft-bushing. A.s. 1199558. Priority dated 12/05/1983. IPC B 23R 11/02.

Дальневосточное высшее инженерное училище им.адм.Г.И.Невельского. Владивосток.Far Eastern Higher Engineering School named after Adm.G.I.Nevelskoy. Vladivostok.

7. Детали машин. Расчет и конструирование. Справочник, т.I. М., Машиностроение, 1968г. С.71, табл.1.7. Machine parts. Calculation and design. Handbook, vol. I. M., Mechanical engineering, 1968 P.71, table.1.

8. Постовалов В.П. Способ формирования прессовых соединений. Патент № 2751724, приоритет от 06.11.2020г. МПК В23Р 11/02, F16C 3/02. Опубл. 16.07.2021, бюлл.№ 20. Патентообладатель ООО «Финансовое партнерство», г.Екатеринбург.8. Postovalov V.P. The method of forming press joints. Patent No. 2751724, priority dated 11/06/2020 IPC B23R 11/02, F16C 3/02. Published 07/16/2021, bull. No. 20. Patent holder Financial Partnership LLC, Yekaterinburg.

9. ГОСТ 12172-74. Клеи феноло-поливинил-ацетальные. Издательство стандартов. М., 2003г.9. GOST 12172-74. Adhesives phenol-polyvinyl-acetal. Standards Publishing House. M., 2003

10. ГОСТ Р 52381-2005г. Материалы абразивные. Стандартинформ. М., 2020г.10. GOST R 52381-2005. Materials are abrasive. Standartinform. M., 2020

Claims (1)

Способ нанесения абразивного материала на вал при формировании соединения вал-втулка с гарантированным натягом, характеризующийся тем, что осуществляют равномерное нанесение клеящего полимеризующегося вещества на посадочное место вала и последующее равномерное нанесение абразивного материала с зерном 10-40 мкм, при этом нанесение клеящего полимеризующегося вещества и абразивного материала осуществляют при вращении вала.A method for applying an abrasive material to a shaft when forming a shaft-sleeve joint with a guaranteed tightness, characterized in that the adhesive polymerizing substance is uniformly applied to the shaft seat and the abrasive material with a grain size of 10-40 μm is then uniformly applied, while applying the adhesive polymerizing substance and abrasive material is carried out during rotation of the shaft.
RU2021131679A 2021-10-28 Method for application of abrasive material to shaft during formation of shaft-sleeve connection with guaranteed tension RU2782941C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782941C1 true RU2782941C1 (en) 2022-11-07

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1129047A1 (en) * 1982-07-30 1984-12-15 Производственное Объединение "Ворошиловградский Тепловозостроительный Завод Им.Октябрьской Революции" Method of assembling locomotive wheel pair
SU1199558A1 (en) * 1983-12-05 1985-12-23 Дальневосточное высшее инженерное морское училище им.адм.Г.И.Невельского Method of making interference fit of shaft-bush type components
FR2580341A1 (en) * 1985-04-16 1986-10-17 Paris & Du Rhone Method for producing a rigid connection between two coaxial mechanical components, and set of two components connected by this method
RU2167754C2 (en) * 1991-05-06 2001-05-27 Сергей Сергеевич Чувашенков Joining of parts operating in conditions of variable cantilever bending
RU2450904C2 (en) * 2009-07-21 2012-05-20 Сергей Леонидович Заярный Method of fabricating shaft-sleeve-type parts
RU2751724C1 (en) * 2020-11-06 2021-07-16 Общество с ограниченной ответственностью "Финансовое партнерство" Method for forming press joints

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1129047A1 (en) * 1982-07-30 1984-12-15 Производственное Объединение "Ворошиловградский Тепловозостроительный Завод Им.Октябрьской Революции" Method of assembling locomotive wheel pair
SU1199558A1 (en) * 1983-12-05 1985-12-23 Дальневосточное высшее инженерное морское училище им.адм.Г.И.Невельского Method of making interference fit of shaft-bush type components
FR2580341A1 (en) * 1985-04-16 1986-10-17 Paris & Du Rhone Method for producing a rigid connection between two coaxial mechanical components, and set of two components connected by this method
RU2167754C2 (en) * 1991-05-06 2001-05-27 Сергей Сергеевич Чувашенков Joining of parts operating in conditions of variable cantilever bending
RU2450904C2 (en) * 2009-07-21 2012-05-20 Сергей Леонидович Заярный Method of fabricating shaft-sleeve-type parts
RU2751724C1 (en) * 2020-11-06 2021-07-16 Общество с ограниченной ответственностью "Финансовое партнерство" Method for forming press joints

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2100163C1 (en) Method of connection of steel blanks of parts with aluminium or titanium alloy parts of turboblower
WO2012032926A1 (en) External joint member of constant velocity universal joint and friction pressure welding method therefor
US4324441A (en) Rolling contact element
CN102713316B (en) Method for producing a fracture-divided component
KR20090027632A (en) Shaft with fixed component
JPS63318363A (en) Hollow shaft, transmission element of which is fixed by expanding working
RU2782941C1 (en) Method for application of abrasive material to shaft during formation of shaft-sleeve connection with guaranteed tension
US10871181B2 (en) Process for producing a connecting element as well as connecting element
JP6389013B2 (en) Method for forming bearing components
CN106838027A (en) The solidification equipment and its curing of precise control bearing no-load staring torque
JP2000337345A (en) Manufacture of crankshaft
JPH0219332B2 (en)
JP2020029609A (en) Treatment method for improving fretting fatigue strength
KR20230168943A (en) Shaft manufacturing method
JP7333426B2 (en) Manufacturing method for shaft member having flange and shaft member having flange
EP2684626A1 (en) Manufacturing method for wheel roller bearing device
KR100553438B1 (en) High friction coating method
US7181842B2 (en) Method of producing a workpiece forming at least one bearing eye
RU2812883C2 (en) Method for fixing worn shaft-bearing joints of spindle units of metalworking equipment using polymer nanocomposition
JPH0413815A (en) Method for relieving residual stress in rotor welding part
JPH0393527A (en) Preparation of composite cylindrical body
JP2852695B2 (en) Method of manufacturing engine valve lifter
JPH0446069A (en) Method for bonding members different in quality
KR20240046534A (en) Manufacturing method for a workpiece having a refinement layer, and a workpiece having a refinement layer
CN116557433A (en) Force transmission device and method