SU935247A1

SU935247A1 - Способ сборки с нат гом деталей типа вал-втулка из оптически активных материалов

Info

Publication number: SU935247A1
Application number: SU802922289A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Сурков; Василий Тимофеевич Фирсов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7697
Priority date: 1980-03-03
Filing date: 1980-03-03
Publication date: 1982-06-15

Description

Изобретение относится к измерению напряжений в деталях машин методом фотоупругости, в частности к исследованию напряженного состояния деталей типа вал-втулка, собранных горячим способом с натягом. ⁵

Известен способ создания натяга нагреванием охватывающей и охлаждением охватываемой детали. При этом охватываемую деталь (вал) вставляют в охватывающую (втулку). За счет раз- ¹⁰ницы размеров отверстия втулки и диаметра вала при остывании втулки или нагревании вала создается натяг. Причем диаметр отверстия втулки мень- _ ше диаметра вала (Ί ]. ’’

Недостаток этого способа заключается в том, что этим способом не всегда возможно получить необходимую _мвеличину натяга в деталях из оптически активного материала, так как \ температура нагревания этих материалов ограничена и при нагревании вы2 ше 150°С материал теряет свои механические свойства.

Известен способ сборки с натягом деталей типа вал-втулка из оптически активных материалов, заключающийся в том, что перед сборкой охватывающую деталь нагревают, затем раздают в радиальном направлении усилием внутреннего давления среды с обеспечением напряженного состояния в пределах упругих деформаций, охлаждают эту деталь в напряженном состоянии, после чего снимают усилие внутреннего давления, вставляют охватываемую деталь в охватывающую и . совместно нагревают [2].

Недостатком такого способа сборки деталей является то, что собранная этим способом деталь не содержит остаточных растягивающих напряже ний, возникающих при горячей посадке с натягом, что приводит к непрочному соединению деталей,’например, при моделировании напряженного сос

935247 4 тояния деталей типа вал-втулка, собранных горячим способом с натягом.

Целью изобретения является повышение прочности соединения деталей типа бандажированных валков прокатных 5 станов 5000.

Поставленная цель достигается за счет того, что согласно способу сборки с натягом деталей типа валвтулка из оптически активных материа- 10 лов, заключающемуся в том, что перед сборкой охватывающую деталь нагревают , затем раздают в радиальном направлении усилием внутреннего давления рабочей среды с обеспечением 15 напряженного состояния в пределах упругих деформаций, охлаждают эту деталь в напряженном состоянии, пос|Ле чего снимают усилие внутреннего давления, вставляют охватываемую деталь в охватывающую и совместно нагревают, перед сборкой одновременно с раздачей усилием внутреннего давления охватывающую деталь растягивают в осевом направлении, при этом растя-25 гивают с усилием, равным усилию внутреннего давления рабочей среды на площадь торца этой детали.

Способ сборки с натягом деталей типа вал-втулка из оптически актив- , ных материалов поясняется чертежом.

Способ сборки заключается в следующей последовательности технологических приемов.

До соединения деталей охватываю- , щую деталь 1 нагребают, затем раздают в радиальном направлении усилием Р внутренного давления рабочей среды, например воздухом под давлением, и растягивают в осевом направлении с усилием Р с обеспечением напряженного состояния в пределах упругих деформаций, охлаждают до комнатной температуры деталь в напряженном состоянии, после чего усилие Р внутреннего давления воздуха и растягивающего усилия снимают , а в эту охватывающую деталь 1 вставляют охватываемую деталь (не показана) и обе детали в соединении совместно нагревают до температуры нагрева охватывающей детали до ее сборки. После совместного охлаждения до комнатной температуры в соединенных деталях фиксируются радиальные, тангенсиальные и осевые напряжения от натяга.

В качестве примера рассмотрим со-динение вала и втулки, изготовлен ных из оптически автивного материала ЭД-бМ.

Способ сборки деталей предлагаемым методом заключается в следующем.

В центральное отверстие заготовки охватывающей детали 1, изготовленной из оптически активного материала ЭД-бМ, вставляют резиновое уплотнен ние 2, металлические прокладки 3 и завинчивающие крышки 4. После этого деталь (заготовку) нагревают до 130°С. В отверстие нижней крышки подают сжатый воздух под давлением Р = I кг/смО- и одновременно растягивают деталь 1 усилием Р = 22 кг, для чего к нижнему крюку 5 подвешивают груз. Затем деталь 1 охлаждают под нагрузкой до комнатной темперетуры. После снятия внутреннего давления и растягивающего усилия в заготовке фиксируются радиальные, тангенциальные и осевые деформации.

Вырезая из заготовки детали 1, например, втулку длиной £=100 мм и вставляя во втулку вал, диаметр которого сопрягается с отверстием втулки по ходовой посадке, проводят их совместный нагрев до 130°С. При этом возникает силовое взаимодействие деталей, обусловленное разностью их сопряженных линейных размеров. После охлаждения составной детали до комнатной температуры в деталях фиксируются радиальные, тангенциальные и осевые напряжения от натяга..

Выбор величины осевого растягивающего усилия по заявленной формуле обусловлен тем, что при горячей посадке натурных деталей в охватывающей детали возникают после охлаждения именно такие растягивающие напряжения .

Величину натяга формуле

U определяют по

1+К*

Ϊ-Κ* 1+К¹¹ кг

Р = 1 “смО- • кг

Е = 200 'cm^- осевое растягивающее напряжение ;

внутреннее давление ;

модуль упругости 1-го разряда;

коэффициент Пуассона;

' 935247

Г » к=--- г	коэффициент, учитывающий размеры деталей;
г .=	25 мм	наружный радиус
		втулки;
V	18 мм.	внутренний ра-
	диус втулки.

Осевое усилие, прикладываемое к охватывающей детали определяется по формуле

Р = Ji PrMl-2,5^= 19,6 кг.

Осевое растягивающее напряжение^ равно

К = 1| =0,72 _ 1+К¹ . 1+0J2*¹ , ., кг b_z= р -_:-_ri-_T-₅^-_T=3,l6 . 1*8 , 1+0_Л72* _+η ^U “ 200 '“ΐ-0,72¹ °’⁵⁾

-0,5 4δδ^1Λ?· ^{= 0,05 см}·

Заявленные технологические otлиния способа позволяют использовать ₍едо, в частности, для моделирования ; бандажированных валков прокатных ста* нов и многовтулочных контейнеров. Он дает повышение точности моделирования по сравнению с известными способами фотоупругости на 40 %. Это позволяет применять его взамен моделирования на стальных моделях, не дающего картины распределения контактных давлений.

При этом значительно сокращаются Затраты на изготовление и сроки изготовления моделей. Отпадает необ·» ходимость в усталостных испытаниях.

Изобретение использовано при проектировании бандажированных валков широкополосного стана 5000.

Claims

393 то ни деталей типа вал-втулка, собранных гор чим способом с нат гом. Целью изобре тени вл етс повыше ние прочности соединени деталей типа бандажированных валков прокатных станов 5000. Поставленна цель достигаетс за счет того, что согласно способу сборки с нат гом деталей типа валвтулка из оптически активных материа лов, заключающемус в том, что перед сборкой охватывающую деталь нагревают , затем раздают в радиальном направлении усилием внутреннего давлени рабочей среды с обеспечением напр женного состо ни в пределах упругих деформаций, охлаждают эту деталь в напр женном состо нии, пос|Ле чего снимают усилие внутреннего давлени , вставл ют охватываемую деталь в охватывающую и совместно нагр вают, перед сборкой одновременно с раздачей усилием внутреннего давлейи охватывающую деталь раст гивают В осевом направлении, при этом раст гивают с усилием, равным усилию вну реннего давлени рабочей среды на площадь торца этой детали. Способ сборки с нат гом деталей типа вал-втулка из оптически активных материалов по сн етс чертежом. Способ сборки заключаетс в следующей последовательности технологических приемов. До соединени деталей охватывающую деталь 1 нагребают, затем раздают в радиальном направлении усилием Р внутренного давлени рабочей среды, например воздухом под давлением ,и раст гивают в осевом направлении с усилием Р с обеспечением нап р женного состо ни в пределах упругих деформаций, охлаждают до комнатной температуры деталь в напр женном состо нии, после чего усилие Р внутреннего давлени воздуха и рас т гивающего усили снимают , а в эту охватывающую деталь 1 вставл ют охватываемую деталь (не показана) и обе детали в соединении совместно нагревают до температуры нагрева охватыващей детали до ее сборки. После совместного охлаждени до комнатной температуры в соединенных детал х фиксируютс радиальные, тангенциальные и осевые напр жени от нат га. В качестве примера рассмотрим со ;динение вала и втулки, изготовленных из оптически автивного материала ЭД-бМ. Способ сборки деталей предлагаемым методом заключаетс в следующем. В центральное отверстие заготовки охватывающей детали 1, изготовленной из оптически активного материала ЭД-бМ, вставл ют резиновое уплотне ние 2, металлические прокладки 3 и завинчивающие крышки 4, После этого деталь (заготовку) нагревают до . В отверстие нижней крышки подают сжатый воздух под давлением Р I кг/см2. и одновременно раст гивают деталь 1 усилием Р 22 кг, дл чего к нижнему крюку 5 подвешивают груз. Затем деталь 1 охлаждают под нагрузкой до комнатной темперетуры. После сн ти внутреннего давлени и раст гивающего усили в заготовке фиксируютс радиальные, тангенциальные и осевые деформации. Выреза из заготовки детали 1, например, втулку длиной 100 мм и вставл во втулку вал, диаметр которого сопр гаетс с отверстием втулки по ходовой посадке, провод т их совместный нагрев до . При этом возникает силовое взаимодействие деталей , обусловленное разностью их сопр женных линейных размеров. После охлаждени составной детали до комнатной температуры в детал х фиксируютс радиальные, тангенциальные и осевые напр жени от нат га.. Выбор величины осевого раст гивающего усили по за вленной формуле обусловлен тем, что при гор чей посадке натурных деталей в охватывающей детали возникают после охлажде. ни именно такие раст гивающие напр жени . Величину нат га U определ ют по формуле U -i ( IS осевое раст гивающее напр жение; внутреннее давление ; модуль упругости 1-го разр да; /х. 0,5 коэффициент Пуассона; коэффициент, учитывающий размеры детале г 25 мм - наружный радиу втулки; г 18 мм, - внутренний радиус втулки. Осевое усилие, прикладываемое к охватывающей детали определ етс по формуле Р jiPr 3i1-2,5 19.6 кг. Осевое раст гивающее напр жение равно С ., +К , U0,72 , ,, кг т:кГ1-ьо 72Т см и (.1±0.72. 0 5) 200 1-0,721- -0.5 0,05 см. За вленные технологические otличи способа позвол ют использовать ,е;ср, в частности, дл моделировани i бЗндажированных валков прокатных ста нов и многовтулочных контейнеров. Он дает повышение точности моделиро вани по сравнению с известными спо собами фотоупругости на «О %, Это позвол ет примен ть его взамен моде лировани на стальных модел х, не дающего картины распределени конта ктных давлений. При этом значительно сокращаютс а атраты на изготовление и сроки изготовлени моделей. Отпадает eo6 ходимость в усталостных испытани х. Изобретение использовано при проектировании бандажированных валков широкополосного стана 5000. Формула изобретени 1 .Способ сборки с нат гом деталей: типа вал-втулка из оптически активных материалов, заключающийс в том, что перед сборкой охватьвающую деталь нагревают, затем раздают в радиальном направлении усилием внутреннего давлени рабочей среды с обеспечением .напр женного состо ни в пределах упругих деформаций, охлаждают эту. деталь в напр женном состо нии, после чего снимают усилие и совместно нагревают, отличающийс тем, что, с целью повышени Прочности соединени деталей типа бандажированных валков прокатных станов 5000, перед сборкой одновременно с раздачей усилием внутреннего давлени охватывающую деталь раст гивают в осевом направлении. 2. Способ по п. 1, отличающ и и с тем, что охватывающую дет таль раст гивают с усилием, равным усилию внутреннего давлени рабочей среды на площади торца этой детали. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Иванов Н. Н. Детали машин. ., Высша школа, 19б7.
2.Монахов-Ильин Г.П. Моделироваие деталей, соединенных насадкой нат гом. Труды ВНИИМЕТМАШ, Н 31, 1972 (прототип).