RU226731U1 - SHAFT FOR CONNECTING PARTS OF THE SHAFT-BUSHING TYPE - Google Patents

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. The utility model relates to the field of metalworking, in particular to a method for connecting metal products in the form of a shaft and bushing, and can be used for pressing electrical contacts. The shaft for connecting parts of the shaft-bushing type is made hollow, cylindrical in shape and with the ability to mate with the inner cylindrical surface of the bushing, while on the outer surface of the shaft there are grooves that form bridges along the inner diameter of the shaft, made with the possibility of deformation when pressing force is applied. The technical result is to ensure a reliable connection between the shaft and the bushing without the need to use a high-quality interference fit.

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.The utility model relates to the field of metalworking, in particular to a method for connecting metal products in the form of a shaft and bushing, and can be used for pressing electrical contacts.

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. The press connection of the shaft in the bushing is considered a typical one-piece connection (pressing the shaft into the hole of the bushing with an interference fit). To do this, it is necessary to use high-quality plantings, which in turn significantly increases the cost of the structure.

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.There is a known method for connecting parts with tension (invention according to USSR patent No. 740470, published 06/15/1980). In the known method, before assembly, recesses are made on the contacting surface of one of the parts and the parts are connected, followed by deformation of the other part until the recesses are filled with metal. In this case, if a torsional load is applied to the connection, then the recesses are located along the axis of the connection; if the connection is subject to a shear force directed along the axis of the connection, then the recesses are made in the form of annular grooves on one of the mating parts; if the resulting load vector is directed at an angle to the axis of the connection, then the recesses are made in the form of a helix.

Недостатком известного решения являются значительные контактные пластические деформации поверхностей деталей с покрытием, что приводит к нарушению покрытия и, соответственно, к снижению его защитных функций.The disadvantage of the known solution is significant contact plastic deformations of the surfaces of coated parts, which leads to damage to the coating and, accordingly, to a decrease in its protective functions.

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.There is a known method for connecting parts of the shaft-bushing type with tension (invention according to USSR patent No. 1556857, published on April 15, 1990). The method includes preliminary making a microrelief on the mating surface of one of the connected parts in the form of a system of protrusions and grooves with a hardness exceeding the hardness of the material of the other connected part, and subsequent assembly of the parts using a thermal method. When thermally assembling a joint, on the surface of one of the parts of which a regularly changing microrelief is formed, the initial contact of the surfaces occurs along the tops of the protrusions, the metal of which acquired, in the process of deformation (application of the microrelief), increased physical and chemical properties, in particular, higher hardness compared to the other metal details. As a result of high contact pressures, the projections deform the metal of the other mating surface into the grooves between the projections.

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.The disadvantage of the known solution is the need for significant heating of the bushing, which leads to the loss of the protective properties of the coating, as well as the need to apply a microrelief on the bushing, like parts made of a harder material, which is difficult to do on small-sized parts.

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.A connection with interference of shaft-bushing type parts is known (RF patent No. 2278997, published June 27, 2006) having mating cylindrical surfaces. The shaft and bushing are made of the same material with the same physical and mechanical properties with protrusions in the form of laser-hardened tracks of width a and pitch 2a, made at an angle of 0-90° to the axis of the connection, and the opposite tracks of the shaft and bushing are offset relative to each other by the width of the track .

Недостатком известного решения является применимость только для материалов, изменяющих свои свойства при термообработке (закалка сталей), а так же необходимость применения специального оборудования.The disadvantage of the known solution is its applicability only for materials that change their properties during heat treatment (hardening of steels), as well as the need to use special equipment.

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. A connection with interference is known according to RF patent No. 2106544, publ. 03/10/1998 In the connection, a part with high hardness is equipped with grooves with a curved profile and variable depth along the length. Assembly is carried out with heating of the female part, followed by cooling to the stage of temperature equalization in the joint. As a result of changes in the elastic-stressed state of the mating surfaces, the load-bearing capacity increases and the corrosion-mechanical wear of the tension joint is reduced.

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.The disadvantage of the known solution is the use of heating, which leads to the loss of the protective properties of the coating, as well as the difficulty of obtaining grooves with a curved profile and variable depth along the length on small parts.

Технической задачей полезной модели является упрощение соединения вала и втулки за счет возможности использования вала и втулки с меньшей точностью обработки поверхности.The technical objective of the utility model is to simplify the connection of the shaft and bushing due to the possibility of using the shaft and bushing with less precision in surface treatment.

Техническим результатом является обеспечение надежного соединения вала и втулки без необходимости использования посадки с натягом повышенного квалитета.The technical result is to ensure a reliable connection between the shaft and the bushing without the need to use a high-quality interference fit.

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.The technical result is achieved in that the shaft for connecting parts of the shaft-bushing type is made hollow, cylindrical in shape and with the possibility of mating with the inner cylindrical surface of the bushing, while on the outer surface of the shaft there are grooves forming bridges along the inner diameter of the shaft, made with the possibility of deformation when application of pressing force.

Полезная модель поясняется следующими чертежами:The utility model is illustrated by the following drawings:

Фиг.1 – вид полого вала с прорезанными пазами в поперечном сечении;Figure 1 is a cross-sectional view of a hollow shaft with cut grooves;

Фиг.2 – вид перемычки полого вала до деформации;Figure 2 – view of the hollow shaft bridge before deformation;

Фиг.3 – вид соединения вал-втулка после запрессовки;Fig. 3 – view of the shaft-bushing connection after pressing;

Фиг.4 – вид перемычки полого вала после запрессовки с прогибом наружу;Fig.4 – view of the hollow shaft bridge after pressing with outward deflection;

Фиг.5 – сопрягаемая деталь с элементом «Вал».Figure 5 – mating part with the “Shaft” element.

Фиг.6 - сопрягаемая деталь с элементом «Втулка».Fig.6 - mating part with the element “Bulb”.

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).Shaft 1 for connecting parts of the shaft-bushing type is a cylindrical hollow part with grooves along the outer diameter, forming thin bridges 2 in relation to the inner diameter (Fig. 1). The number and size of grooves are determined experimentally depending on the nominal diameter and length of the mating surfaces, the required pressing force, as well as the required fastening strength of the parts. The thickness of the shaft wall must be sufficient to cut the grooves without breaking the wall in order to obtain sufficient bridge thickness (the distance between the bottom of the groove and the inner surface of the hollow shaft).

Основными характеристиками вала являются: количество пазов на валу (перемычек) n, толщина перемычки S, длина перемычки h (фиг.2).The main characteristics of the shaft are: the number of grooves on the shaft (jumpers) n, the thickness of the jumper S, the length of the jumper h (Fig. 2).

Форму дна паза предпочтительно выполнять прямолинейной.It is preferable to make the shape of the bottom of the groove rectilinear.

Прочность и твердость материала втулки должна быть не менее прочности и твердости вала соответственно.The strength and hardness of the bushing material must be no less than the strength and hardness of the shaft, respectively.

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.The shaft 1 is designed to be pressed into the sleeve 3 using traditional pressing methods using a mandrel passing through the axial hole of the shaft. When pressing, the thin bridge 2 is deformed and bends inward (not shown in Fig.) or outward (Fig. 3-4). This ensures automatic adjustment of the diameter of shaft 1 to the diameter of the hole in sleeve 2. The strength of the connection is ensured by selecting the thickness of the jumper S, its length h and the number of grooves on the shaft (jumpers) n.

Прогиб перемычки 2 возникает при превышении некоторого натяга. Избыточный натяг между втулкой и валом компенсируется деформацией перемычки.Deflection of jumper 2 occurs when a certain tension is exceeded. Excessive tension between the bushing and the shaft is compensated by the deformation of the bridge.

Пример осуществления полезной моделиAn example of a utility model

Соединение типа вал-втулка рассматривалось в отношении соединения следующих деталей:The shaft-bushing type connection was considered in relation to the connection of the following parts:

- корпус (сопрягаемая деталь с элементом «Вал») из латуни марки ЛС59-1, с покрытием никелем (фиг.5);- body (mating part with the “Shaft” element) made of brass brand LS59-1, coated with nickel (Fig. 5);

Внешний диаметр вала мм, длина сопрягаемой поверхности L=1,5_-0,1мм;Shaft outer diameter mm, length of mating surface L=1.5 _-0.1 mm;

Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H12, h12, ±IT12/2General tolerances according to GOST 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).- the base (the mating part with the element “Bulb”) made of brass brand LS59-1, coated with tin with a nickel sublayer (Fig. 6).

Диаметр втулки 4^+0,05 мм;Sleeve diameter 4 ^+0.05 mm;

Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H12, h12, ±IT12/2General tolerances according to GOST 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. On the surface of the body in the area to be connected to the base, rectangular grooves were made, the number of grooves n was 10, the thickness of the jumpers S was 0.6 mm, the length of the jumpers was 1.3 ± 0.05 mm.

Вал и втулку изготавливали на токарном автомате с ЧПУ.The shaft and bushing were made on a CNC lathe.

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.The design of a cylindrical hollow shaft with grooves along the outer diameter, forming bridges in relation to the inner diameter, made it possible to ensure a reliable connection between the shaft and the bushing without the use of interference fits of high quality, which made it possible to reduce the cost of manufacturing the part by reducing the accuracy of the processing of parts, eliminating the need to use a specialized metalworking machine. equipment and tools for finishing (finishing) processing. With minimal deformation of parts that does not lead to damage to the coating, without additional heating, the necessary strength of fit is ensured while reducing the requirements for the accuracy of mating surfaces.

Claims (1)

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.A shaft for connecting parts of the shaft-bushing type, made hollow, cylindrical in shape and with the ability to mate with the inner cylindrical surface of the bushing, characterized in that on the outer surface of the shaft there are grooves forming bridges along the inner diameter of the shaft, made with the possibility of deformation when pressing force is applied .