З’єднання деталей та спосіб його здійснення

1 З'єднання деталей, в якому дві деталі, що сполучаються торцями, мають сполучні елементи, яке відрізняється тим, що на торці більш твердої деталі виконаний мікрорельєф з висотою 0,820мкм, а сполучні елементи виконані у вигляді заклепок 2 З'єднання деталей по п 1, яке відрізняється тим, що в стику між деталями, що сполучаються, розміщений тонкий прошарок із пластичного металевого матеріалу у вигляді фольги чи гальванопокриття 3 З'єднання деталей по п 1, яке відрізняється тим, що в стику між деталями, що сполучаються, розміщений прошарок із клейової композиції з абразивним порошком із максимальним розміром зерен не більше 20мкм 4 Спосіб з'єднання деталей, що включає технологічну підготовку деталей, що сполучаються торцями, та їх скріплення, який відрізняється тим, що в процесі технологічної підготовки на торцевій поверхні, що сполучається, більш твердої деталі виконують регулярний мікрорельєф, проводять скріп лення деталей у два етапи, причому на першому етапі стискують деталі торцями з силою, що забезпечує між ними силу тертя, що необхідна, а на другому етапі деталі скріплюють клепанням 5 Спосіб по п 4, який відрізняється тим, що регулярний мікрорельєф виконують методом пластичного деформування 6 Спосіб по п 4, який відрізняється тим, що в стик між деталями, що сполучаються, вводять проміжний прошарок 7 Спосіб по пп 4-6, який відрізняється тим, що здійснюють попереднє установлення сполучних елементів заклепок з попереднім зазором чи натягом при температурі цеху з попередньою термодією на сполучні елементи 8 Спосіб по пп 4-7, який відрізняється тим, що величину термодм на сполучні елементи вибирають з урахуванням забезпечення необхідного перепаду температур між поверхнями сполучних елементів і деталей, що сполучаються, для створення найбільшої різниці пластичних властивостей матеріалу деталей, що сполучаються, у їх контактуючих шарах у момент формування натягу і зони контакту 9 Спосіб по пп 4-8, який відрізняється тим, що при використанні попередньої термодм на сполучні елементи з нагріванням після виконання операції скріплення деталей, що сполучаються, проводять витримку під зусиллям преса і під охолодження сполучних елементів при температурі і швидкості охолодження, що забезпечує одержання структури матеріалу оптимальної МІЦНОСТІ І пружності, наприклад трооститної структури Винахід відноситься до області машинобудування, зокрема, до з'єднання деталей залізничного транспорту й іншого рухливого складу, зокрема, зубцюватих коліс з фланцями маточин колісних центрів та способів для їхнього здійснення при створенні локомотивів, тепловозів, електровозів, паровозів, електропоїздів і може бути використаний для з'єднань деталей, що працюють на зрушення крученням Відоме з'єднання, в якому дві деталі що спо лучаються їх торцями, мають сполучні елементи/Технічна документація Київського электровагоноремонтного заводу на збірку колісних пар электрорухливого складу, 1975 р Сполучні елементи виконані у вигляді болтових з'єднань Такі з'єднання мають недостатню експлуатаційну МІЦНІСТЬ, точність складання, наявність концентрації напруг у різьбовому сполученні гайкаболт, що приводить до руйнування останніх у процесі експлуатації CO (О 47163 Відомий спосіб здійснення деталей, що вклюсполучаються, у їх контактуючих шарах у момент чає технологічну підготовку деталей і, зокрема їх формування натягу і зони контакту торцевих поверхонь, що сполучаються, механічну Доцільно при використанні попередньої теробробку, їхнє сполучення з натягом /Пристрій і модм на сполучні елементи з їхнім нагріванням робота електровозів перемінного струму Підручпісля виконання операції скріплення деталей, що ник для техн шкіл залізничного транспорту Х Я сполучаються, проводить витримку під зусиллям Бистрицький, З М Дубровський, Б Н Ребрик-4преса і під охолодження сполучних елементів до вид перероб та доп -М Транспорт,1982-С 21/ утворення структури їхнього матеріалу оптимальної МІЦНОСТІ і пружності, наприклад, тростинної У відомому способі при сполученні деталей з структури натягом є порушення поверхні контакту та низька експлуатаційна МІЦНІСТЬ, а також неможливість У такий спосіб виконання з'єднання деталей з розбирання з єднань без руйнування посадкових регулярним мікрорельєфом з висотою 0,8-20 мкм, поверхонь а сполучних елементів у вигляді заклепок без прошарку в стику між деталями, що сполучаються, Відомий також спосіб з єднання деталей, що чи з тонким прошарком із пластичного металевого включає технологічну підготовку деталей, що споматеріалу у вигляді фольги, гальванопокриття, лучаються їх торцями, та їх скріплення /Технічна клейової композиції з абразивним порошком, а документація Київського электровагоноремонтного також виконання у процесі технологічної підготовзаводу на складання колісних пар електрорухлики на торцевій поверхні, що сполучається, більш вого складу, 1975 р/ Спосіб передбачає операцію твердої деталі регулярного мікрорельєфу, провескріплення болтами дення остаточного з'єднання деталей їх торцями Різьбове сполучення болт-гайка призводить до за допомогою заклепок, причому виконання регунедостатньої експлуатаційної МІЦНІСТІ, великої лярного мікрорельєфу різанням чи будь-яким метрудомісткості і низької точності збірки, наявності тодом пластичного деформування, наприклад, істотних деформацій і напруг накаткою, дробеструйною обробкою, вібровиглаВ основу винаходу покладена задача створити жуванням чи напилюванням, проведення поперез'єднання деталей та спосіб його здійснення, в днього встановлення сполучних елементів із пояких вибір нових елементів у пристрої та введення переднім зазором чи натягом при температурі нових операцій у способі забезпечило б підвищенцеху, з попередньою термодією на сполучні еленя експлуатаційної МІЦНОСТІ з'єднання менти забезпечує необхідну експлуатаційну МІЦПоставлена задача вирішується тим, що з'єдНІСТЬ на зрушення при крутінні нання деталей, в якому дві деталі, що сполучаються їх торцями, сполучні елементи, згідно винаПроведення вибору величини термодм на споходу, на торці більш твердої деталі виконаний лучні елементи з урахуванням забезпечення необрегулярний мікрорельєф з висотою 0,8-20мкм, а хідного перепаду температур між поверхнями спосполучні елементи виконані у вигляді заклепок лучних елементів і деталей, що сполучаються, з урахуванням найбільшої різниш пластичних власДоцільно В стику між деталями, що сполучативостей матеріалу деталей, що сполучаються, у ються, розмістити прошарок із клейової композиції їхніх контактуючих шарах у момент формування з абразивним порошком з максимальним розміром натягу і зони контакту, проведення охолодження зерен не більше 20 мкм сполучних елементів при температурі і швидкості Поставлена задача вирішується также тим, що охолодження ,що забезпечує одержання структури в способі здійснення з'єднання деталей, що вклюїхнього матеріалу оптимальної МІЦНОСТІ І пружносчає технологічну підготовку деталей, що сполучаті, причому проведення операції охолодження з ються їх торцями, та їх скріплення, в процесі техвикористанням рідкого азоту, його парів, сухого нологічної підготовки на торцевій поверхні, що льоду, переохолодженого повітря чи методом тепсполучається, більш твердої деталі виконують ловіддачі технологічному оснащенню створюють регулярний мікрорельєф, проводять скріплення додаткові передумови для підвищення експлуатадеталей у два етапи, причому на першому етапі ційної МІЦНОСТІ стискують деталі їх торцями з силою, що забезпечує між ними силу тертя, що необхідна, а на друДля розкриття сутності конструкції з'єднання, гому етапі деталі скріплюють клепанням що заявляєтьсял'а способу його здійснення на фіг представлено з'єднання заявляємої конструкційна Доцільно регулярний мікрорельєф виконувати прикладі, зубцюватого вінця з фланцем маточини методом пластичного деформування колісного центра Доцільно регулярній мікрорельєф виконувати методом напилення З'єднання містить деталі 1 і 2, які скріплені між собою сполучними елементами, наприклад, заДоцільно В СТИК МІЖ деталями, що сполучаклепками 3 нерухомо, як моноліт, з можливістю ються, ввести проміжний прошарок розбирання при ремонті Між деталями 1,2 може Доцільно здійснювати попереднє установленбути регулярний мікрорельєф 4 висотою 0,8-20 ня елементів заклепок з попереднім зазором чи мкм натягом при температурі цеху з попередньою термодією на сполучні елементи З єднання деталей 1 і 2 встановлюють нерухомо на осі, наприклад, колісної пари вагона елекПри цьому доцільно величину термодм на спотропоїзда і забезпечують в процесі експлуатації лучні елементи вибирать з урахуванням забезпеостаннього дії моменту, що крутить чи гальмує, а чення необхідного перепаду температур між поветакож впливу динамічних сил вертикального й рхнями сполучних елементів і деталей, що осьового коливань Провертання деталей 1,2, тобсполучаються, для створення найбільшої різниці то зрушення однієї відносно другої виключає сила пластичних властивостей матеріалу деталей, що 47163 тертя між ними, що створена під дією осьового нерухомого скріплення заклепками і специфічною конструкцією зони стику деталей 1,2 у якому знаходиться регулярний мікрорельєф 4, проміжний прошарок 5 Від ОСЬОВОГО зрушення деталей і розкриття їхнього стику забезпечують сполучні елементи З У такий спосіб забезпечується МОНОЛІТНІСТЬ з'єднання деталей 1 і 2 Здійснюють спосіб з'єднання деталей у такій ПОСЛІДОВНОСТІ Виготовляють деталі 1 і 2 У процесі технологічної підготовки на одній з них виконують регулярний мікрорельєф 4 Причому на деталях першої партії виконують мікрорельєф висотою 0,8 мкм, на другій -1,4 мкм, а на третій 20 мкм Для 4-7 партій деталей розраховують і вводять перед термодією на деталі проміжний прошарок 5 Для четвертої партії використовують мідну фольгу, для пятоі гальванопокриття з МІДІ, а для ШОСТОІ-МІДНО цинкове гальванопокриття В кожному випадку товщина гальванопокриття не перевищувала 0,015 -0,030 мм На деталі 7 партії наносять клей і абразивний порошок Потім установлюють з натягом чи зазором сполучні елементи 3 Аналогічно проводять підготовку деталей 8-14партій Потім сполучні елементи попередньо піддають їх термодм нагріванням до температури ковочного стану Після ЦЬОГО проводять витримку за часом для підохолодження з'єднання і вирівнювання температури з метою забезпечення МОНОЛІТНОСТІ стику деталей Після контролю з'єднання деталей установлюють на спеціальний стенд для проведення досліджень статичної МІЦНОСТІ ЧИ встановлюють їх на вісь, наприклад, колісної пари для експлуатації Дані експериментальних досліджень статичної МІЦНОСТІ дослідних з'єднань зведені в таблицю 1 Таблиця 1 Експериментальні дані МІЦНОСТІ з'єднань вінець зубцюватий-фланець маточини колеса Спосіб з єднання деталей Номер Конструкція з'єднань МІЦНІСТЬ на партії крутіння, кНм 3 використанням заклепок 1 3 регулярним мікрорельєфом висотою 1251,4 0,8 мкм 2 10,4мкм 1364,2 3 20,0мкм 1391,1 Додатково з 4 3 мідною фольгою товщиною 0,0154243,2 0,030мм 5 3 мідним гальванопокриттям товщи4568,4 ною 0,015-0,030мм 6 3 мидно-цинковим гальванопокриттям 4445,3 товщиною 0,015-0,030 7 3 клеєм і абразивним порошком 1494,3 3 використанням заклепок попередньо на8 3 регулярним мікрорельєфом висотою 1400,1 грітих до температури ковочного стану 0,8мкм 9 10,4мкм 1469,4 10 20,0мкм 1599,9 11 3 мідною фольгою товщиною 0,0154560,4 0,030мм 12 3 мідним гальванопокриттям товщи4799,8 ною 0,015-0,030мм 13 3 мідно-цинковим гальванопокриттям 4801,4 товщиною 0,015-0,030мм 14 3 клеєм і абразивним порошком 1610,1 З'єднання, які виконані згідно 8-10 типів призначались для експлуатаційних досліджень Приклад його здійснення Дослідне з'єднання ( фіг) виготовляли зубцюватий вінець зі сталі45 ГОСТ 1050-80,фланець з маточиною зі сталі 40 ГОСТ 1050-80,заклепки зі сталі Ст З ГОСТ380-80 Було підготовлено 32 комплекти деталей 16 зубцюватих ВІНЦІВ 1,16 маточин з фланцями 2 і 452 заклепки 3 згідно креслень на деталі з'єднання, що заявляється При цьому ВІДПОВІДНО ДО пропонованих змін на конструкцію в зубцюватих вінцях і фланцях маточин колісних центрів просвердлюють 22 отвори діаметром 23 мм Заклепки виготовляють діаметром 22мм Перед встановленням заклепки нагрівають на обладнанні для електронагріву до кувального стану металу Після нагрівання заклепки встановлюють в отвори зубцюватих ВІНЦІВ І фланців маточин Здійснюють клепку за допомогою гідравлічної скоби, що підвищують на спеціальній ПІДВІСЦІ чи спеціального преса Після проведення клепки витримують з'єднання під навантаженням преса, підохолоджують для вирівнювання температур, напруг, деформацій і остаточного формоутворення голівок заклепок і з'єднання в цілому 47163 Після ЧОГО навантаження преса знімають Після збірки згідно наведеної вище технології ДОСЛІДНІ КОЛІСНІ пари з дослідними з'єднаннями піддавалися експлуатаційним іспитам Дані експлуатаційних ІСПИТІВ підтвердили високу надійність дослідних з'єднань 8 ми,і способи їхнього здійснення пройшли перевірку на лабораторних зразках Запропонована конструкція і спосіб збірки з'єднання вінець зубцюватий-маточина з фланцем дозволяють підвищити статичну й експлуатаційну МІЦНІСТЬ складальних одиниць, перевірені в умовах експлуатації на натурних деталях Київського електровагоноремонтного заводу Інші запропоновані зміни в конструкції з'єднань двох і більше деталей , що сполучаються торця ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71