RU1792818C - Method for fixed jointing of parts of shaft-bushing type - Google Patents

Abstract

Использование: механосборочное и ремонтное производство. Сущность изобретени : на поверхности вала обеспечивают шероховатость с высотой неровностей 40...160 мкм, нагревают втулку, устанавливают ее на вал, осуществл ют пластическое деформирование втулки путем гор чей пи- лигримовой прокатки, охлаждают соединенные детали. 5 ил.Usage: mechanical assembly and repair production. SUMMARY OF THE INVENTION: A roughness with a height of irregularities of 40 ... 160 microns is provided on the shaft surface, the sleeve is heated, it is mounted on the shaft, the sleeve is plastic deformed by hot pilgrim rolling, and the connected parts are cooled. 5 ill.

Description

Изобретение относитс  к механосборочным работам и может быть использовано в металлургии дл  нужд машиностроени  и ремонтного производства при создании и восстановлении неподвижных соединений типа вал-втулка (охватываема  и охватывающа  детали), необходимо эксплуатируема в металлургии и машиностроении. The invention relates to mechanical assembly work and can be used in metallurgy for the needs of mechanical engineering and repair production when creating and restoring fixed shaft-sleeve joints (male and female components), which must be used in metallurgy and mechanical engineering.

| Известен способ получени  неразъем- них прессовых соединений деталей типа ва л-втулка, прин тый за прототип, заклю- ча ющийс  в нагреве втулки до ковочной температуры, установке во втулку вала и последующей выдержке соединени  до вы- ра|внивани  температуры соедин емых деталей . При этом дл  повышени  качества и надежности полученных соединений произ- ебд т нагрев части втулки, ограниченной радиусами , величину угла р между которыми определ ют из соотношени | A method is known for producing integral press joints of parts of the type A-L-sleeve, adopted as a prototype, which consists in heating the sleeve to forging temperature, installing it in the shaft sleeve and then holding the joint until the temperature of the parts to be connected is reached. In order to improve the quality and reliability of the obtained compounds, the part of the sleeve limited by radii is heated, the angle p between which is determined from the ratio

(р 0,8(p 0.8

360-6 «DT360-6 "DT

где б - заданна  величина нат га в соединении;where b is the given value of the tension in the joint;

а - коэффициент линейного расширени  материала втулки;. .a - coefficient of linear expansion of the material of the sleeve ;. .

D- внутренний диаметр втулки;D is the inner diameter of the sleeve;

Т - температура нагрева втулки, апосле установки вала во втулку производ т пластическое деформирование последней до ликвидации зазора между соедин емыми детал ми.T is the heating temperature of the sleeve; after installing the shaft in the sleeve, the latter is plastic deformed until the gap between the connected parts is closed.

Любой способ соединени  деталей с нат гом (и прототип в том числе) предполагает в об зательном пор дке, во-первых, предварительную многооперацйонную механическую обработку посадочных поверхностей обеих деталей (в том числе глубокую расточку втулки при значительной ее длине), и, во-вторых, запрессовывание одной в другую .Any method of connecting parts with tension (including the prototype) requires, firstly, preliminary multioperational machining of the seating surfaces of both parts (including deep bore of the sleeve with its considerable length), and, in second, pressing one into the other.

Любой известный способ соединени  с нат гом имеет следующие недостатки: необходимость предварительной проточки вала и расточки втулки с высокой степенью точности сопр гаемых поверхностей, чтоAny known method of joining with tension has the following disadvantages: the need for preliminary grooving of the shaft and bore of the sleeve with a high degree of accuracy of the mating surfaces, which

(Л(L

СWITH

х| Оx | ABOUT

юYu

0000

0000

рактически очень сложно и даже невозможно выполнить, особенно при значительной длине последних, в массовом поточном производстве соединении; при значительной длине сопр гаемых поверхностей возникают. Трудн б ти выгтблнёни  их предварительной центровки перед посадкой, перекосы же при посадке привод т к заклиниванию в соединении соедин емых деталей и к последующей полной браковке соединений. .it is practically very difficult and even impossible to perform, especially with a considerable length of the latter, in mass mass production of a compound; with a considerable length of mating surfaces arise. It is difficult to pre-center them before landing, but distortions during landing lead to jamming in the joint of the parts to be joined and to the subsequent complete rejection of the joints. .

Любой известный способ соединени  имеет следующие недостатки: низкие прочность и несущую способность соединени  из-за отсутстви  проникновени  металла одной детали в металл другой; затекание не происходит, потому что некуда затекать, ибо нет углублений; поверхностного взаимного проникновени  не происходит из-за гладкости шлифованных посадочных поверхностей (а если не шлифовать, то никаким усилием не удастс  запрессовывание) и также из-за отсутстви  условий, обеспечивающих взаимопроникновение металлов; значительную трудоемкость и низкую производительность по причине: многоминутной и даже многочасовой продолжительности каждой операции механической обработки (например и особенно расточки) посадочной (внутренней) поверхности; множества продолжительных операций механи- ческой обработки и центровки; значительную металлоемкость (неоправданно высокий расход металла) из-за операций механической обработки посадочных поверхностей, при которых много металла переводитс  в стружку и из-за отбраковки соединений при перекосах и заклинивани х в процессе центровки.Any known joining method has the following disadvantages: low strength and bearing capacity of the joint due to the absence of metal penetration of one part into the metal of another; flowing does not occur, because there is nowhere to flow, because there are no depressions; surface mutual penetration does not occur due to the smoothness of the polished seating surfaces (and if not grinded, pressing will not be possible with any force) and also due to the absence of conditions ensuring the interpenetration of metals; significant laboriousness and low productivity due to: many minutes and even many hours of each machining operation (for example, and especially boring) of the landing (inner) surface; many lengthy machining and centering operations; Significant metal consumption (unreasonably high metal consumption) due to machining operations of the seating surfaces, during which a lot of metal is converted to chips and due to rejection of joints during skewing and jamming during alignment.

Что касаетс  непосредственно и только способа-прототипа, то перечисленные недостатки значительно усугубл ютс  в нем следующим образом. . .As concerns directly and only the prototype method, the listed disadvantages are significantly aggravated in it as follows. . .

Механическое и холодное хомутное скрепление-з.ажатие втулки с валом (хоть оно и с замком нагревательно-пластически- деформационного действи )по своей прочности и несущей способности тем более слабое, т.к. усилие (указанного действи ) в поперечном сечении все равно направлено всего лишь тангенциально- по касательной к окружности вала, взаимовдавливание контактных слоев втулки и вала (взаимопроник- новение металла) есть только (если еще оно есть) в одной точке - в центре угла сектора деформации и нет диффузии этих слоев.Mechanical and cold clamp fastening — clamping the sleeve with the shaft (even though it has a heating-plastic-deformation action lock) in its strength and bearing capacity is all the more weak, because the force (of the indicated action) in the cross section is still directed only tangentially tangentially to the shaft circumference, the mutual pressing of the contact layers of the sleeve and the shaft (metal interpenetration) is only (if it still exists) at one point - in the center of the angle of the deformation sector and there is no diffusion of these layers.

Нагрев и тангенциальна  пластическа  деформаци  прессовани  (подгибки-прижа- ти ) только части втулки (без утонени  стенки ), ограниченной ее сектором с заданной величиной его угла р, не обеспечивают пла0Heating and tangential plastic deformation of the pressing (bending-pressing) only of the part of the sleeve (without thinning the wall), limited by its sector with a given value of its angle p, do not provide

55

00

55

00

55

00

55

00

55

стического сцеплени  деталей и не создают взаимопроникновение и диффузию контактных слоев, а обеспечивают всего лишь холодную подгибку (по принципу работы хомута) и механическое с нат гом, неравномерное по окружности прижатие кольца втулки к охватываемому ею телу вала; гарантируют овализацию сечени  трубы в св зи с деформацией втулки в штампе подгибкой по схеме одноосно-однолинейногО сжати  (при такой схеме круг практически никак не получитс ), а, значит, реальное касание- сцепление деталей (под воздействием пластической деформации) обеспечиваетс  не более, чем по двум продольным лини м; создают концентраторы напр жени  - температурного (индукционно нагреваетс  только сектор втулки) и механического (пластически деформируетс  - прессуетс  только сектор втулки) - особенно на границах обогреваемого и прессуемого сектора с остальной частью втулки, что создает неравномерное сцепление вообще и гарантирует на этих границах ранние продольные трещины втулки, снижение прочности и долговечности как самой втулки, так и соединени .the static adhesion of the parts and do not create interpenetration and diffusion of the contact layers, but provide only cold bending (according to the principle of the clamp operation) and mechanical bending, tensioning the sleeve ring against the shaft body covered by it; they guarantee ovalization of the pipe section in connection with the deformation of the sleeve in the stamp by bending according to the uniaxial-unilinear compression scheme (with such a scheme, the circle practically does not work out in any way), which means that real contact-coupling of parts (under the influence of plastic deformation) is ensured no more along two longitudinal lines; they create stress concentrators - temperature (only the sleeve sector is inductively heated) and mechanical (only the sleeve sector is plastically deformed - only the sleeve sector is pressed) - especially at the boundaries of the heated and pressed sectors with the rest of the sleeve, which creates uneven adhesion in general and guarantees early longitudinal cracks at these boundaries bushings, reducing the strength and durability of both the sleeve itself and the joint.

В последних строках формулы способа- прототипа сказано: „.производ т пластическое деформирование втулки до ликвидации за-зора между соедин емыми детал ми, - что означает порождение тех-, цической проблемы слежени  за моментом ликвидации, необходимость создани  специальных технических средств слежени , снижение производительности способа и вт.д., - и все эти хлопоты ради всего лишь холодного механического хомутового креплени  втулки к валу, т.е. во им  слабого соединени  в основном на чисто механическом нат ге, к тому же неравномерном по окружное™ в сече нии.The last lines of the formula of the prototype method say: “The sleeve is deformed plastic to eliminate the gap between the parts to be connected, which means causing a technical and technical problem of tracking the moment of elimination, the need to create special technical tracking tools, and reducing productivity method and etc., and all these troubles for the sake of just cold mechanical clamp fastening of the sleeve to the shaft, i.e. in them a weak connection mainly on a purely mechanical tension, besides uneven in circumferential section.

В св зи с необходимостью изготовлени  сопр гаемых деталей по посадке Н8/И8 возникает надобность в механической обработке сопр гаемых поверхностей со всеми вытекающими отсюда последстви ми, изложенными и раскритикованными выше, в п.З раздела критики.In connection with the need to produce mating parts for landing H8 / I8, there is a need for machining mating surfaces with all the ensuing consequences set forth and criticized in paragraph 3 of the criticism section.

Но с другой стороны, далеко не при любой исходной шероховатости (контактной с втулкой) посадочной поверхности вала обеспечиваютс  эффективно достаточные прочность, несуща  способность и долговечность неподвижного соединени  деталей типа вал-втулка.But on the other hand, far from any initial roughness (contact with the sleeve) of the shaft seating surface, sufficiently strong strength, bearing capacity and durability of the fixed connection of shaft-sleeve type parts are effectively provided.

Такое вли ние шероховатости определ ет соответственно эффективное или неэффективное заполнение металлом втулки впадин неровностей наружного сло  вала, вызывающее естественное и соответствено крепкое и долговечное или противопоожное по качеству сцепление сопр гаю- слоев втулки и вала.Such an effect of roughness determines, respectively, the effective or ineffective filling of the holes of the outer layer of the shaft by the metal of the sleeve of the valleys, which naturally and accordingly strong and durable or the quality of adhesion between the connecting layers of the sleeve and shaft is natural.

Сцепление же качественно характеризуетс  таким количественным физическим критерием, как фактическа  площадь контактировани  поверхностей (в дальнейшем ФПКП) выступов и впадин втулки и вала, а однородностью (чистотой, без загр з- н |Ьщйх инородных включений) металла втулки, заполнившего впадины неровностей вала. ... :/ -.:...: : ;.Coupling is qualitatively characterized by such a quantitative physical criterion as the actual contact area of the surfaces (hereinafter FPK) of the protrusions and depressions of the sleeve and shaft, and by the uniformity (cleanliness, without contamination of foreign inclusions) of the sleeve metal that fills the cavities of the shaft irregularities. ...: / -.: ...::;.

ФПКП определ етс  следующими физическими -факторами (в дальнейшем фф): ФФ1 объемом заполненной части полости каждой из впадин: ФФ2 содержа- этой объеме (в металле втулки во впадинах вала) загр зн ющих инородных включений - обломков и осколков срезан- иы| вёршйн неровностей вала.FPKP is determined by the following physical factors (hereinafter referred to as ff): FF1 by the volume of the filled part of the cavity of each of the depressions: FF2 contains this volume (in the sleeve metal in the hollows of the shaft) of the contaminating foreign inclusions - fragments and fragments of the cut | the top of the shaft irregularities.

Однородность (или неоднородность) металла втулки (во впадинах вала) определ етс  известным фактором. - : ;The uniformity (or heterogeneity) of the sleeve metal (in the hollows of the shaft) is determined by a known factor. -:;

Естественно, что. чём больше по вели- чин е ФФ1, тем бол ьше Ф ПКП, крепче и долговечнее сцепление сопр гающихс  слоев втулки и вала и выше прочность и несуща  способность неподвижного соединени  дё- tafleii, и наоборот.;Naturally, that. the larger the value of ФФ1, the larger the control panel Ф, the stronger and more durable the adhesion of the mating layers of the sleeve and shaft and the higher the strength and bearing capacity of the stationary connection of children, and vice versa;

Естественно также, что, чем больше по величине ФФ2, тем меньше ФПКП, больше неоднородность, слабее взаимно скрепл ю- tuafi способность контактной зоны сопр га- слоев втулки и вала, слабее их сцепление и ниже прочность и несуща  спо- сооность неподвижного соединени  вала и втулки. ; .-;.. : vIt is also natural that the larger FF2, the smaller the FPPC, the greater the heterogeneity, the weaker the bonding ability of the contact zone of the sleeve and shaft layers, the weaker their adhesion and the lower the strength and bearing capacity of the fixed shaft connection and bushings. ; .-; ..: v

Коренной недостаток известного способа в том, что этот способ не устанавливает той конкретной шероховатости, при которой ФФ1 и ФФ2 оптимальным образом обеспечивали бы прочность и несущую способность неподвижного соединени  вала и втулки.A fundamental disadvantage of the known method is that this method does not establish the specific roughness at which ФФ1 and ФФ2 would optimally provide the strength and bearing capacity of the fixed connection of the shaft and the sleeve.

В целом известный способ имеет сле- дун)щие недостатки: низкие прочность и нес ущу10 способность неподвижного соединени ; низкую эксплуатационную надежность , недолговечность и малый ресурс работоспособности соединени ; значительное неэффективное расходование металла, энергии и трудозатрат из-за их же повышенных потерь, неизбежных при изготовлении непрочных, ненадежных и недолговечных неподвижных соединений вала и втулки.In general, the known method has the following disadvantages: low strength and impaired 10 fixed connection; low operational reliability, fragility and short service life of the connection; significant inefficient consumption of metal, energy and labor due to their increased losses, inevitable in the manufacture of fragile, unreliable and short-lived fixed joints of the shaft and sleeve.

Целью изобретени   вл етс  повышение прочности, несущей способности и долговечности соединени  за счет заполнени  металлом втулки впадин неровностей наружной поверхности сала.The aim of the invention is to increase the strength, bearing capacity and durability of the connection by filling the bushing with the metal of the sleeve of the irregularities in the surface of the fat.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе неподвижного соединени  деталей типа вал-втулка, включающем нагрев втулки установку ее на вал, пластическое деформирование втулки и охлаждение соединенных деталей, перед нагревом втулки, на поверхности вала обеспечивают шероховатость с высотой неровностей, равной 40...160 мм, а пластическое деформирование втулки осуществл ют путем гор чей пи- лигрймовой прокатки.This goal is achieved in that in the method of fixedly connecting parts of the shaft-sleeve type, including heating the sleeve, installing it on the shaft, plastic deformation of the sleeve and cooling of the connected parts, before heating the sleeve on the shaft surface, provide a roughness with a height of irregularities equal to 40 ... 160 mm, and the plastic deformation of the sleeve is carried out by hot pilgrim rolling.

В известном способе и в предлагаембм изобретении есть еще один ФФ, т.е. уже ФФЗ, серьезно вли ющий на реализациюIn the known method and in the invention, there is another FF, i.e. already FFZ, seriously affecting the implementation

ФФ1.ФФЗ -это возможное загибание вершин .неровностей вала усилием пластической деформации, пластическим течением деформируемого металла и линейным сжатием последнего при остьтании после про .катки. . - ;: . - /:Г : ; :- ;r r . V :. Это загибание вызывает полное или частичноё перекрытие течению металл втулки на входе в полость впадин вала, которое, в свою очередь, приводит ктакрму (полномуФФ1.ФФЗ is a possible bending of the shaft tops. By the force of plastic deformation, plastic flow of the wrought metal and linear compression of the latter when it remains after rolling. . -;:. - /: G:; : -; r r. V: This bending causes a complete or partial blocking of the sleeve metal at the entrance to the cavity of the hollows of the shaft, which, in turn, leads to a collapse (full

или частичному) незаполнению названных полостей, к резкому уменьшению объема металла втулки во впадинах в последних и к значительному сокращению ФПКП со всеми отрицатёлытмн.: притом усугубленнымиor partial) non-filling of these cavities, to a sharp decrease in the volume of the metal of the sleeve in the hollows in the latter and to a significant reduction in the FPPC with all the negative factors: moreover, aggravated

последстви ми минимального ФФ1 дл  со .единени ; .. :-;--: 7- x-v .i;- : -:.Xv-:;U.-;;:.v -.:;- .: -,; . Сущност ь изобретени , характеризуема  причинно-следственной св зью его отличи-; тельных признаков с целью, заключаетс  в,the consequences of minimal FF1 for the compound; ..: -; -: 7- x-v .i; -: - :. Xv - :; U .- ;;:. V -.:;-.: - ,; . The essence of the invention, characterized by a causal relationship distinguishes it; The essential features for the purpose are

следующем. -.-: - . . .л;: .;:/-:: V::. ;-;--:. Если в известном способе параметры исходной шероховато сти посадочной (дл  втулки) поверхности вала наход тс  вне пол  зрени  и учета (что приводит к большимnext. -.-: -. . .l ;:.;: / - :: V ::. ; -; - :. If in the known method the parameters of the initial roughness of the landing (for the sleeve) surface of the shaft are out of sight and accounting (which leads to large

потер м металла, энергии и труда на производство малопрочных, недолговечных и ненадежных соединений вала и втулки), т.к. известный способ не устанавливает (дл  га- рантировзнной прочности и долговечностиloss of metal, energy and labor for the production of low-strength, short-lived and unreliable joints of the shaft and sleeve), because the known method does not establish (for guaranteed strength and durability

соединений) конкретного оптимального диапазона этих параметров (Rz), то предлагаемое изобретение такой диапазон устанавливает (дл  процесса прокатки) в его естественной причинно-следственкойcompounds) of a particular optimal range of these parameters (Rz), the present invention establishes such a range (for the rolling process) in its natural causal effect

св зи с физическими свойствами и особенност ми процесса заполнени  впадин поверхности вала пластически текущим металл ом втулки при ее прокатке и остывании на валу. При этом первооснова причинноследственной св зи параметров Rz - 40... 160 мм с целью изобретени  - это режим наибольшего благопри тствовани  всем трем ФФ.due to the physical properties and characteristics of the process of filling the hollows of the shaft surface with plastically flowing metal of the sleeve during rolling and cooling on the shaft. At the same time, the primary basis of the causal relationship between the parameters Rz - 40 ... 160 mm for the purpose of the invention is the regime of the most favorable conditions for all three FFs.

На фиг. 1 показана схема осуществле- ни  способа, исходное положение; на фиг, 2In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the method, the initial position; in fig 2

стади  осуществлени  и окончани  гор ей прокатки заготовки (гильзы) втулки на полом валу, в свою очередь, надетом и жеско закрепленном на дорне; на фиг. 3 - стаи  охлаждени  на воздухе многоштучной двухштучной) заготовки соединени  с проатанной на валу охватывающей деталью после сн ти  с дерна; на фиг. 4 - стади  . разрезки двухштучной охлажденной загоовки соединени  на две одноштучные заго- овки неподвижных соединений типа вал-втулка; на фиг. 5 (дл  справки) - два готовых неподвижных соединени  типа валвтулка; .. ...: . -.-. ,.: -..-..-. Л.,;0..:,: ;.:--i... v;;. . Сущность предлагаемого способа состоит в том, что после предварительного обеспечени  шероховатости (в пределах 40...160 мкм) конкретной с втулкой, посадочной поверхности вала.после нагрева втулки, точнее говор , ее заготовки (гильзы), до температуры ее гор чего пластического деформировани  прокатными валками ее устанавливают (надевают) на вал, затем осуществл ют на пильтёрстане гор чую пилиг- римовую прокатку первой на втором сthe stage of implementation and completion of the hot rolling of the billet (sleeve) of the sleeve on the hollow shaft, in turn, worn and fixedly mounted on the mandrel; in FIG. 3 - air-cooling flocks of a multi-piece, double-piece) preform of a joint with a female part rolled on a shaft after removal from the turf; in FIG. 4 - stage. cuts of a two-piece cooled blank of a joint into two single-piece blanks of fixed shaft-sleeve type joints; in FIG. 5 (for reference) two ready-made fixed couplings of the shaft-shaft type; .. ...:. -.-. ..: -..-..-. L.,; 0 ..:,:;.: - i ... v ;;. . The essence of the proposed method consists in the fact that after preliminary providing the roughness (within 40 ... 160 microns) with the sleeve, the shaft seating surface. After heating the sleeve, more precisely, its billet (sleeve), to the temperature of its hot plastic deformation it is mounted (put on) on the shaft by rolling rolls, then hot pilgrim rolling is carried out on Pilterstan first on the second

уменьшением наружного диаметра и толщи- ны стенки первой и после прокатки их охлаждают в сборе, например, в естественной среде - на воздухе.; Ч--:/;.-.; .;,,.;. ;:. 1:;/. .;/.-.. Возникающа  в процессе гор чей пи- лигримо.вой прокатки пластическа  деформаци  нагретой втулки и принудительное, силовое вдавливание внутреннего поверхностного сло  пластичной втулки в на- дружный поверхностный слой холодного твердого вала интенсифицируют процесс ползучести поверхностного сло  первой вby reducing the outer diameter and wall thickness of the first and after rolling, they are cooled assembly, for example, in the natural environment in air; H -: /; .- .; .; ,,.;. ;:. 1:;/. .; /.- .. Plastic deformation of the heated sleeve arising during hot pilgrim rolling and forced, force-pressing of the inner surface layer of the plastic sleeve into the outer surface layer of a cold solid shaft intensify the creep process of the surface layer of the first

поверхностный слой ёторого и привод т к затеканию металла втулки в микроскопические по величине естественные углублени , имеющиес  на шероховатой поверхности вала. Вал - это катанна  труба (без специальной механической обработки) с исходной шероховатостью Rz 120,.;125 мкм). ;. ; После окончани  прокатки в естественно охлаждающемс  соединени  детали еще плотнее и сильнее сцепл ютс  за счет интенсивного линейного сужени  и сжати  остывающей (исходно нагретой) наружной бд (охватывающей детали) вокруг исходно холодной и поэтому практически не уменьшающейс  в размерах внутренней (охватываемой) детали (вала). .the surface layer of the second and lead to the leakage of the metal of the sleeve into the microscopic largest natural recesses present on the rough surface of the shaft. A shaft is a katanna pipe (without special machining) with an initial roughness of Rz 120,.; 125 μm). ;. ; After the end of the rolling in a naturally cooling joint, the parts are even denser and stronger adhere due to intensive linear narrowing and compression of the cooling (initially heated) external obd (covering parts) around the initially cold and therefore practically not decreasing in size of the internal (covered) part (shaft) . .

В процессе прокатки и затем остывани  втулки (благодар  обеспечению исходной шероховатости посадочной поверхности вала в пределах RZ 40...160 мкм происходитIn the process of rolling and then cooling the sleeve (due to the initial roughness of the shaft seating surface within RZ 40 ... 160 μm,

оптимальное заполнение металлом втулки впадин естественных неровностей наружного сло  вала.optimum filling of the hollows of the grooves of the natural irregularities of the outer layer of the shaft by the sleeve metal.

Пример. Неподвижное соединение деталей типа вал-втулка производ т на пи- лигримовом стане 5-12 с помощью опытно- промышленного прокатного дорновогоExample. Fixed connection of shaft-sleeve type parts is carried out on a 5-12 pilgrim mill using an experimental industrial rolling mandrel

устройства, состо щего из дорна 1. дорнового замка 2, стопорной шайбы 3 и дорнового кольца 4, при этом первые три узла жестко скреплены между собой, а кольцо 4 свободно может перемещатьс  по поверхности полого холодного вала 5, с зазором надетого на дорн 1 до упора одним своим торцом и поперечной прорезью соответственно в торец и выступ шайбы 3 и прижатого к последним резьбовым креплением 6 наa device consisting of mandrel 1. mandrel lock 2, lock washer 3 and mandrel ring 4, while the first three nodes are rigidly fastened to each other, and the ring 4 can freely move along the surface of the hollow cold shaft 5, with a clearance worn on the mandrel 1 to stop with one of its ends and a transverse slot, respectively, in the end and protrusion of the washer 3 and pressed against the last threaded mount 6 on

другом конце дорна. ;the other end of the mandrel. ;

-..- Предлагаемый способ осуществл ли, следующим образом.-... The proposed method was carried out as follows.

.. Нагретую до температуры 1140,..1180°С заготовку втулки 7 свободно, с зазором 5..J мм наДёли-установили на полый вал 5 до упора ее торцом в дернового кбльцо 4. При этом полый , вал 5 из ст.20 ГОСТ 1050-74 - катанна  труба с исходной (без специальной механической обработки), шероховатостью RZ 120...125 Мкм, а заготовка (гильза) втулки 7.. The billet of the sleeve 7, heated to a temperature of 1140, .. 1180 ° C, is loose, with a gap of 5..J mm on the cradle-mounted on the hollow shaft 5 until it stops with its end in the turf bed 4. In this case, the hollow shaft 5 from Art. 20 GOST 1050-74 - a katanna pipe with an initial (without special machining), a roughness of RZ 120 ... 125 Mkm, and a billet (sleeve) of a sleeve 7

- из ст. XI2; Х15 ГОСТ 5632-72. После установки заготовки втулки 7 на. полый вал 5 с наружным диаметром 200 мм, надетый и закрепленный на дорне 1, ее подвергают- from art. XI2; X15 GOST 5632-72. After installing the sleeve blank 7 on. hollow shaft 5 with an outer diameter of 200 mm, worn and fixed on the mandrel 1, it is subjected

гор чей пилигримовой прокатке с размераhot pilgrim rolling with size

360 мм х 80 мм при длине 2500 мм до разме-: pa 285i х 42,5 .мм при длине 5420 мм (см.фиг.1-3). , :л :; Окончив прокатку, отсоедин ют дорн 1 360 mm x 80 mm with a length of 2500 mm to a size of: pa 285i x 42.5. Mm with a length of 5420 mm (see figure 1-3). ,: l:; After rolling, disconnect the mandrel 1

от дорнового замка 2 и стопорной шайбы 3, , после чего с дорна 1 снимают и потом охлаждают на воздухе соединение прокатанной втулки 7 с полым валом 5 (см.фиг.З). Дл  справки и дл  нагл дности преимуществ способа необходимо отметить, что после охлаждени  соединени  типа вал- втулка производ т разрезку длинной исходной-двойной - заготовки соединени  наfrom the mandrel lock 2 and the lock washer 3, after which the connection of the rolled sleeve 7 with the hollow shaft 5 is removed from the mandrel 1 and then cooled in air (see Fig. 3). For reference and to clarify the advantages of the method, it should be noted that after cooling the shaft-sleeve joint, the long initial-double-joint blank is cut into

две части (см.фиг.4), кажда  из которых  вл етс  заготовкой дл  одного издели  вал- втулка, а после этого выполн ют все необходимые окончательные операции механической (наружной) обработки (обточки) каждой штучной заготовки соединени  иtwo parts (see Fig. 4), each of which is a blank for one shaft-bush product, and then all the necessary final operations of mechanical (external) machining (turning) of each piece blank of the joint are performed and

получают два, готовых к эксплуатации, соединени  (см.фиг.5).two ready-for-use compounds are obtained (see Fig. 5).

В этом контексте в предлагаемом способе экономически и технически (выше и .проще достигаетс  точность центровкиIn this context, in the proposed method, economically and technically (higher and easier alignment is achieved

втулки и вала) целесообразно изготовление (с прокаткой) длинной, многомеровой и мно- гоштучиой заготовки соединени , а в известном способе с запрессованием или с посадкой с изначальным зазором, наоборот . Таким образом, производительность вbushings and shaft) it is advisable to manufacture (with rolling) a long, multidimensional and multi-piece billet of the joint, and vice versa in the known method with press-fit or fit with the initial clearance. So performance in

предлагаемом способе повышаетс  не только за счет быстроты прокатки (в противовес длительности глубокой расточки, обточки, центровки и других механических опера- ц11й), но и за счет возможности прокатки м ногоштучного цельного соединени  (втулки на валу) с одних общих операций н агрева, установки, сн ти  с дорна, ох- л эждени  и даже дальнейшей общей обточки втулки снаружи (в примере с пэслепрокатного0 285 мм на окончатель- н 3|й рабочий диаметр втулки 0 270 мм).the proposed method is increased not only due to the speed of rolling (as opposed to the duration of deep boring, turning, centering and other mechanical operations 11th), but also due to the possibility of rolling a multi-piece integral connection (sleeve on the shaft) from the same general operations of heating, installation , remove from the mandrel, cool down and even further general turning of the sleeve from the outside (in the example from the pass rolling 0 285 mm to the final 3rd | working diameter of the sleeve 0 270 mm).

По сравнению с любым известным способом прессового соединени  (с нат гом или с зазором п ри посадке), предлагаемый способ соединени  гор чей прокаткой втулки на валу имеет следующие преимущест- вагповышение. прочности и несущей способности соединени ; снижение т р удо-, эйерго- и металлоемкости способа и повышение его производительности, т.к. исчезла надобность в предварительной механиче- С||ой обработке втулки и вала (в глубокой расточке втулки, например), в центровке втулки и вала, в запрессовывании, тем более , что запрессовывание или даже свобод- ;riie (с зазором) насаживание втулки в дес тки или несколько раз Менее производительна  операци , чем ее гор ча  пил иг- ромова  прокатка; особо важное значение снижение металлоемкости приобретает. пр1 и втулке из дорогосто щего материала, например, из высоколегированной стали; расширение диапазона технологических возможностей способа - за счет сочетани  технологичности и высокой несущей спо- сорности - прочности соединени  с незаменимостью способа - при необходимости надежно неподвижного соединени  или дл инномерного. или крупнодиаметрального , или при тонкостенное™ (и особотонко- ст нности) втулки, или высоком пределе прочности (и низком пределе текучести) ее материала, или при дороговизне последнего , или при всех этих факторах, частично или полностью вместе вз тых. . /| За базовый, а точнее, за сравнительный объект прин т известный способ неподвижного соединени  деталей типа вал-втулка, включающий подготовку их контактных поверхностей (обточку длинного вала, глубокую расточку втулки, шлифование, другиеCompared to any known method of press connection (with tension or clearance during fit), the proposed method for connecting hot-rolled bushings on a shaft has the following advantageous advantages. strength and bearing capacity of the joint; a decrease in t ud, energy and metal consumption of the method and an increase in its productivity, because the need for preliminary mechanical machining of the sleeve and shaft (in the deep bore of the sleeve, for example), in the alignment of the sleeve and shaft, for pressing in has disappeared, especially since the pressing in or even is free; riie (with a gap) pushing the sleeve into dozens or several times Less productive operation than its hot sawing; Reducing metal consumption is especially important. PR1 and a sleeve made of an expensive material, e.g. high alloy steel; expanding the range of technological capabilities of the method - by combining manufacturability and high bearing capacity - the strength of the connection with the indispensability of the method - if necessary, a securely fixed connection or for other. either with a large-diameter one, or with a thin-walled ™ (and extra-thinness) sleeve, or a high tensile strength (and low yield strength) of its material, or when the latter is expensive, or with all these factors, partially or fully taken together. . / | For the basic, and more precisely, for the comparative object, the known method of fixedly connecting parts of the shaft-sleeve type is adopted, including preparing their contact surfaces (turning a long shaft, deep boring of the sleeve, grinding, others

виды механической обработки и их совместную центровку перед сборкой), затем нагрев втулки до 400°С, потом, сборку-установку втулки на вал с зазором и, наконец, охлаж- 5 дение соединени  с образованием нат га в результате его. .types of machining and their joint alignment before assembly), then heating the sleeve to 400 ° C, then assembling and installing the sleeve on the shaft with a clearance, and finally cooling the joint to form a tension as a result of it. .

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрени  предлагаемого способа составл ет 489,57.6 тыс.руб. и достигнут заThe expected annual economic effect from the implementation of the proposed method is 489.57.6 thousand rubles. and achieved in

0 счет экономии металла благодар  устранению его потерь на стружку и в результате отбраковки после операций глубокой расточки и центровки, а также благодар  снижению потерь металла путем повышени 0 the expense of saving metal due to the elimination of its chip losses and as a result of rejection after deep boring and centering operations, as well as due to the reduction of metal losses by increasing

5. прочности, несущей способности и долговечности соединений.5. Strength, bearing capacity and durability of the joints.

Кроме того, производительность способа повысилась 500 раз. что при расчете экономического эффекта пока не учтено.In addition, the productivity of the method increased 500 times. which is not yet taken into account when calculating the economic effect.

0 Сравнение двух способов неподвижного соединени  деталей типа вал-втулка - без обеспечени  и с обеспечением регламентируемой изобретением шероховатости посадочной поверхности .вала в пределах RZ 0 Comparison of two methods for fixedly connecting shaft-sleeve parts - without and with the roughness of the landing surface regulated by the invention. Shaft within RZ

5 40... 160 мкм показало, что во втором случае (с обеспечением) прочность и несуща  способность соединени  выше,.чем; в первом (без обеспечени ): при испытании на крут щий момент соответственно в 1,83...2,0 ра0 за; по наличию трещин после охлаждени  - в 1,25..,2,25 раза.5 40 ... 160 microns showed that in the second case (with ensuring) the strength and bearing capacity of the joint is higher than; in the first (unsecured): when tested for torque, respectively, 1.83 ... 2.0 times; by the presence of cracks after cooling, by 1.25 .., 2.25 times.

Если за базовый (сравнительный) объем прин ть Способ неподвижного соединени  деталей типа вал втулка , осуществл емыйIf we take for the base (comparative) volume the method of fixed connection of parts such as shaft sleeve, carried out

5 гор чей пилигримовой прокаткой втулки на валу без обеспечени  его посадочной поверхности шероховатостью в;пределах Rz 40... 160 мм, то, по сравнению с ним, внедрение предлагаемого изобретени  позвол 0 ет достигнуть ожидаемый годовой экономический эффект в сумме 262,805 тыс. руб. благодар  снижению потерь металла , энергии и труда при изготовлении непрочных , ненадежных и недолговечных5 hot pilgrim rolling of the sleeve on the shaft without providing a landing surface with a roughness within Rz 40 ... 160 mm, then, in comparison with it, the introduction of the invention allows to achieve the expected annual economic effect in the amount of 262,805 thousand rubles. thanks to the reduction of metal, energy and labor losses in the manufacture of fragile, unreliable and short-lived

5 соединений путем повышени  их прочности , несущей способности и долговечности посредством регламентации шероховато-, сти поверхности пала такими величинами ее впадин и выступов, при которых пластичный5 joints by increasing their strength, bearing capacity and durability by regulating the roughness of the surface fell such values of its depressions and protrusions, in which plastic

0 металл втулки при прокатке наилучшим образом заполн ет впадины неровностей вала .0 The metal of the sleeve during rolling best fills the troughs of the shaft irregularities.

Ф о р м у л а и з о б р ёте н и ri Способ неподвижного соединени  деталей типа вал-втулка, включающий нагревFormula t and ri A method for fixedly connecting parts of the shaft-sleeve type, including heating

нй  за счет заполнени  металлом втулки впадин неровностей наружной поверхности вала, перед нагревом втулки на поверхновтулки , установку ее на вал, пластическое сти вала обеспечивают шероховатость с высотой неровностей 40-160 мкм, а. пластическое деформирование втулки осуществл ют путём гор чей пилигримовой прокатки;due to the filling of the irregularities of the outer surface of the shaft by the sleeve metal by the sleeve metal, before heating the sleeve on the surface of the sleeve, installing it on the shaft, the plastic shaft shaft provide a roughness with a height of roughness of 40-160 microns, and plastic deformation of the sleeve is carried out by hot pilgrim rolling;

дефЬрмйрова.ние втулки, охлаждение соединенных деталей, от л йча ющийс тем, что, с Целью повышени  прочности, несущей способности и долговечности соёдиненй  за счет заполнени  металлом втулки впадин неровностей наружной поверхности вала, перед нагревом втулки на поверхно сти вала обеспечивают шероховатость с высти вала обеспечивают шероховатость с высотой неровностей 40-160 мкм, а. пластическое деформирование втулки осуществл ют путём гор чей пилигримовой прокатки;deflection of the sleeve, cooling of the connected parts, which, in order to increase the strength, bearing capacity and durability of the joints by filling in the holes of the shaft surface irregularities with the sleeve metal, provide roughness from the shaft extension before heating the sleeve on the shaft surface provide a roughness with a height of irregularities of 40-160 microns, and. plastic deformation of the sleeve is carried out by hot pilgrim rolling;

фиё.Зfiyo.Z

фиг. 4FIG. 4

Фиа. 5Fia. 5