RU226731U1

RU226731U1 - Вал для соединения деталей типа вал-втулка

Info

Publication number: RU226731U1
Application number: RU2024108467U
Authority: RU
Inventors: Роман Владимирович Гуров
Original assignee: Акционерное общество "Карачевский завод "Электродеталь"
Filing date: 2024-03-29
Publication date: 2024-06-19

Abstract

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к способу соединения металлических изделий в виде вала и втулки, и может быть использована при запрессовке электрических контактов. Вал для соединения деталей типа вал-втулка выполнен полым, цилиндрической формы и с возможностью сопряжения с внутренней цилиндрической поверхностью втулки, при этом на внешней поверхности вала выполнены пазы, образующие перемычки по внутреннему диаметру вала, выполненные с возможностью деформации при приложении усилия запрессовки. Технический результат - обеспечение надежного соединения вала и втулки без необходимости использования посадки с натягом повышенного квалитета.

Description

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к способу соединения металлических изделий в виде вала и втулки, и может быть использована при запрессовке электрических контактов.

Прессовое соединение вала во втулке считается типовым неразъемным соединением (запрессовка вала в отверстие втулки с натягом). Для этого необходимо применять посадки повышенного квалитета, что в свою очередь значительно увеличивает стоимость конструкции.

Известен способ соединения деталей с натягом (изобретение по патенту СССР №740470, опубл. 15.06.1980). В известном способе перед сборкой на контактирующей поверхности одной из деталей выполняют углубления и соединяют детали с последующей деформацией другой детали до заполнения углублений ее металлом. При этом, если на соединение действует скручивающая нагрузка, то углубления располагаются вдоль оси соединения; если на соединение действует сдвигающая сила, направленная вдоль оси соединения, то углубления выполняются в виде кольцевых канавок на одной из сопрягаемых деталей; если результирующий вектор нагрузки направлен под углом к оси соединения, то углубления выполняются в виде винтовой линии.

Недостатком известного решения являются значительные контактные пластические деформации поверхностей деталей с покрытием, что приводит к нарушению покрытия и, соответственно, к снижению его защитных функций.

Известен способ соединения с натягом деталей типа вал-втулка (изобретение по патенту СССР №1556857, опубл. 15.04.1990г.). Способ включает предварительное выполнение на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей микрорельефа в виде системы выступов и канавок твердостью, превышающей твердость материала другой соединяемой детали, и последующую сборку деталей тепловым методом. При тепловой сборке соединения, на поверхности одной из деталей которого образован закономерно изменяющийся микрорельеф, первоначальное контактирование поверхностей происходит по вершинам выступов, металл которых приобрел в процессе деформирования (нанесения микрорельефа) повышенные физико-химические свойства, в частности более высокую твердость по сравнению с металлом другой детали. В результате больших контактных давлений выступы деформируют металл другой сопрягаемой поверхности в канавки между выступами.

Недостатком известного решения является необходимость существенного нагревания втулки, которое приводит к потере покрытием защитных свойств, а также необходимость нанесения микрорельефа на втулке, как детали из более твердого материала, что сложно выполнить на деталях малого размера.

Известно соединение с натягом деталей типа вал-втулка (патент РФ №2278997, опубл. 27.06.2006г.), имеющих сопряженные цилиндрические поверхности. Вал и втулка выполнены из одного материала с одинаковыми физико-механическими свойствами с выступами в виде дорожек лазерной закалки шириной а и шагом 2а, выполненных под углом 0-90° к оси соединения, причем противолежащие дорожки вала и втулки смещены относительно друг друга на ширину дорожки.

Недостатком известного решения является применимость только для материалов, изменяющих свои свойства при термообработке (закалка сталей), а так же необходимость применения специального оборудования.

Известно соединение с натягом по патенту РФ № 2106544, опубл. 10.03.1998г. В соединении деталь с большой твердостью снабжена канавками с криволинейным профилем и переменной глубиной по длине. Сборка осуществляется с нагревом охватывающей детали с последующим охлаждением до стадии выравнивания температур в соединении. В результате изменения упруго-напряженного состояния сопряженных поверхностей повышается несущая способность и снижается коррозионно-механическое изнашивание соединения с натягом.

Недостатком известного решения является использованием нагрева, который приводит к потере покрытием защитных свойств, а также сложностью получения канавок с криволинейным профилем и переменной глубиной по длине на деталях малых размеров.

Технической задачей полезной модели является упрощение соединения вала и втулки за счет возможности использования вала и втулки с меньшей точностью обработки поверхности.

Техническим результатом является обеспечение надежного соединения вала и втулки без необходимости использования посадки с натягом повышенного квалитета.

Технический результат достигается тем, что вал для соединения деталей типа вал-втулка выполнен полым, цилиндрической формы и с возможностью сопряжения с внутренней цилиндрической поверхностью втулки, при этом на внешней поверхности вала выполнены пазы, образующие перемычки по внутреннему диаметру вала, выполненные с возможностью деформации при приложении усилия запрессовки.

Полезная модель поясняется следующими чертежами:

Фиг.1 – вид полого вала с прорезанными пазами в поперечном сечении;

Фиг.2 – вид перемычки полого вала до деформации;

Фиг.3 – вид соединения вал-втулка после запрессовки;

Фиг.4 – вид перемычки полого вала после запрессовки с прогибом наружу;

Фиг.5 – сопрягаемая деталь с элементом «Вал».

Фиг.6 - сопрягаемая деталь с элементом «Втулка».

Вал 1 для соединения деталей типа вал-втулка представляет собой цилиндрическую полую деталь с пазами по внешнему диаметру, образующими тонкие перемычки 2 по отношению к внутреннему диаметру (фиг.1). Количество и размер пазов определяют экспериментально в зависимости от номинального диаметра и длины сопрягаемых поверхностей, необходимого усилия запрессовки, а также требуемой прочности крепления деталей. Толщина стенки вала должна быть достаточной для нарезания пазов без разрыва стенки в целях получения достаточной толщины перемычки (расстояние между дном паза и внутренней поверхностью полого вала).

Основными характеристиками вала являются: количество пазов на валу (перемычек) n, толщина перемычки S, длина перемычки h (фиг.2).

Форму дна паза предпочтительно выполнять прямолинейной.

Прочность и твердость материала втулки должна быть не менее прочности и твердости вала соответственно.

Вал 1 выполнен с возможностью запрессовки во втулку 3 традиционными способами прессования с использованием дорна, проходящего через осевое отверстие вала. При запрессовке происходит деформация тонкой перемычки 2 и ее прогиб внутрь (не показано на фиг.) или наружу (фиг.3-4). При этом обеспечивается автоматическая подгонка диаметра вала 1 к диаметру отверстия втулки 2. Прочность соединения обеспечивается подбором толщины перемычки S, ее длины h и количеством пазов на валу (перемычек) n.

Прогиб перемычки 2 возникает при превышении некоторого натяга. Избыточный натяг между втулкой и валом компенсируется деформацией перемычки.

Пример осуществления полезной модели

Соединение типа вал-втулка рассматривалось в отношении соединения следующих деталей:

- корпус (сопрягаемая деталь с элементом «Вал») из латуни марки ЛС59-1, с покрытием никелем (фиг.5);

Внешний диаметр вала мм, длина сопрягаемой поверхности L=1,5_-0,1мм;

Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H12, h12, ±IT12/2

- основание (сопрягаемая деталь с элементом «Втулка») из латуни марки ЛС59-1, с покрытием оловом с подслоем никеля (фиг.6).

Диаметр втулки 4^+0,05 мм;

Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H12, h12, ±IT12/2

На поверхности корпуса на участке, подлежащем соединению с основанием, были выполнены пазы прямоугольной формы, при этом количество пазов n составило 10, толщина перемычек S - 0,6 мм, длина перемычек – 1,3±0,05 мм.

Вал и втулку изготавливали на токарном автомате с ЧПУ.

Конструкция цилиндрического полого вала с пазами по внешнему диаметру, образующими перемычки по отношению к внутреннему диаметру позволила обеспечить надежное соединение вала и втулки без применения посадок с натягом повышенного квалитета, что позволило снизить себестоимость изготовления детали за счет уменьшения точности обработки деталей, исключения необходимости использования специализированного металлообрабатывающего оборудования и инструмента для финишной (чистовой) обработки. При минимальной деформации деталей, не приводящей к повреждению покрытия, без дополнительного нагрева обеспечена необходимая прочность посадки при снижении требований к точности сопрягаемых поверхностей.

Claims

Вал для соединения деталей типа вал-втулка, выполненный полым, цилиндрической формы и с возможностью сопряжения с внутренней цилиндрической поверхностью втулки, отличающийся тем, что на внешней поверхности вала выполнены пазы, образующие перемычки по внутреннему диаметру вала, выполненные с возможностью деформации при приложении усилия запрессовки.