Вал

Реферат: Винахід належить до машинобудування і стосується удосконалення валів, переважно металевих, як прямих, так і колінчастих. Вал містить декілька кільцевих поясків зі зносостійким покриттям, останнє виконане у вигляді дискретно розташованих на відстані одна від одної по колу і вздовж осі ділянок, впроваджених в матрицю поясків таким чином, що зовнішня поверхня зазначених ділянок виконана на рівні зі зовнішньою поверхнею матриць поясків, а загальна площина ділянок покриття складає у межах 0,4-0,9 від площини поверхні матриць. Винахід забезпечує підвищення конструктивної міцності та зносостійкості вала. UA 100292 C2 (12) UA 100292 C2 UA 100292 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до машинобудування і стосується удосконалення валів, переважно металевих, як прямих, так і колінчастих. Відомий вал, що містить декілька розташованих на відстані один від одного поясків зі зносостійкими властивостями, отриманих методом азотування, цементації тощо, визначеної глибини, які мають значно більші триботехнічні властивості, ніж їх матриці (пат. RU № 2007496, С1, 1990). Недоліком даного вала є наявність технологічного концентратора напруги, неможливість одержання зносостійкої поверхні однакової товщини по довжині кола, що робить зносостійкість його окремих ділянок різною, а це, в свою чергу, негативно позначається на експлуатаційній надійності та призводить до викривлення геометрії вала і його короблення. Найбільш близьким по суті і досягуваному результату до технічного рішення, що пропонується, є вал, що містить декілька кільцевих поясків зі зносостійким покриттям з заданими триботехнічними властивостями, розташованих роздільно між собою в поздовжньому напрямку на його циліндричній поверхні (а. с. СРСР № 1796781, F16С 3/06, F16С 3/06, 1983). Покриття виконане тут у вигляді згорнутої в коло стрічки визначеної товщини (1,2-2,5 мм), обгорнутої навколо вала. Наявність такого покриття попереджує виникнення його різнотовщинності, а, отже, різну зносостійкість окремих ділянок вала, що позитивно позначається на його експлуатаційної надійності. В той же час, використання зазначеної стрічки як зносостійкого покриття викликає необхідність у виготовленні на валу кільцевих пазів, а також зварювальних або паяльних робіт для закріплення зазначеної стрічки на валу. Це значно (на 7-9 %) зменшує конструктивну міцність вала, викликає появу концентраторів напруги у місцях з'єднання стрічки з поверхнею вала, що не виключає викривлення його геометрії і короблення, а також значно підвищує трудомісткість виготовлення витрати матеріалів для покриття поверхні вала. Крім того, суцільна стрічка збільшує площину контакту з контртілом, з яким вона контактує, що значно підвищує коефіцієнт тертя, а отже і знос як вала, так і контактного з ним контртіла. Задача даного винаходу полягає у створенні як прямого, так і колінчастого вала, який не потребує при його виготовленні кільцевих пазів, на циліндричній поверхні, зварювальних або паяльних робіт і зменшує загальну площину контакту покриття з контртілом, а, отже, підвищує конструктивну міцність, виключає деформацію і викривлення геометрії, зменшує трудомісткість виготовленню і зносу як вала, так і контр тіла, а головне забезпечує одночасно високу втомну міцність з підвищенням зносостійкості вала. Поставлена задача вирішується тим, що на валу, що містить декілька кільцевих поясків зі зносостійким покриттям з заданими триботехнічними властивостями, розташованих між собою в поздовжньому напрямку на його циліндричній поверхні, згідно з винаходом, зносостійке покриття кожного пояска виконане у вигляді дискретно розташованих на відстані одна від одній по колу і вздовж осі вала ділянок, впроваджених в матрицю поясків таким чином, що зовнішня поверхня зазначених ділянок виконана на рівні із зовнішньою поверхнею матриці поясків, а загальна площина ділянок покриття складає у межах 0,4-0,9 від площини поверхні матриць. Ділянки покриття при цьому можуть бути виконані у вигляді параболоїдів обертання, вершини яких спрямовані до подовжньої осі вала. Порівняльний аналіз технічного рішення, що пропонується, з відомим (прототипом) свідчить, що новими ознаками тут є такі: 1. Виконання зносостійкого покриття кожного кільцевого пояса вала у вигляді дискретно розташованих на відстані одна від одної по колу і вздовж осі вала ділянок, впроваджених в матрицю поясків таким чином, що зовнішня поверхня зазначених ділянок виконана на рівні зі зовнішньою поверхнею матриць поясків, причому загальна площина ділянок покриття складає у межах 0,4-0,9 від площини поверхні матриці. 2. Виконання ділянок зносостійкого покриття у вигляді параболоїдів обертання, вершини яких спрямовані до поздовжньої осі вала. Виконання зносостійкого покриття кожного кільцевого пояса вала у вигляді дискретно розташованих на відстані одна від одної по колу і вздовж осі вала ділянок, впроваджених в матрицю поясків таким чином, що зовнішня поверхня ділянок виконана на рівні зі зовнішньою поверхнею матриць поясків, а загальна площина ділянок покриття складає у межах 0,4-0,9 від площини поверхні матриць, не потребує виготовлення на кожному пояску вала кільцевого паза, зварювальних або паяльних робіт, що збільшує, таким чином, конструктивну міцність вала, а також попереджує викривлення його геометрії і короблення і знижує трудомісткість виготовлення і витрати матеріалів для покриття зазначених поясків вала. Крім того, таке виконання поясків зі зносостійким покриттям за рахунок його дискретності знижує коефіцієнт тертя, а, отже, знос як вала, так і контртіла, з яким він контактує. 1 UA 100292 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Виконання ділянок зі зносостійким покриттям у вигляді параболоїдів обертання, вершини яких спрямовані до подовжньої осі вала, дозволяють використовувати технологію нанесення зазначеного покриття, наприклад методом електроіскрового легування, при якому не виникає перегрів вала, а отже, його короблення і викривлення його геометрії, що позитивно позначається на експлуатаційної надійності вала. Аналогічних технічних рішень зі схожими ознаками при проведенні патентно-інформаційного пошуку не виявлено. Це свідчить про те, що технічне рішення, що пропонується, є новим і промислово придатним. Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображений прямий вал з декількома, виконаними на ньому кільцевими поясками; на фіг. 2 - розгортка зовнішньої поверхні пояска збільшено; на фіг. 3 - перетин АА на фіг. 2. Вал містить декілька поясків зі зносостійким покриттям з заданими триботехнічними властивостями, розташованих роздільно між собою в повздовжньому напрямку на його циліндричній поверхні. Зносостійке покриття кожного пояска виконане у вигляді дискретно розташованих на відстані одна від одній по колу і вздовж осі АА вала ділянок 2, впроваджених в матрицю 3 пояска таким чином, що зовнішня поверхня 4 зазначених ділянок виконана на рівні з зовнішньою поверхнею 5 матриці. Загальна площина ділянок покриття складає у межах 0,4-0,9 від площини матриць поясків. Ділянки покриття виконані у вигляді параболоїдів обертання, вершини 6 яких спрямовані до поздовжньої осі АА вала. Зносостійкій шар на кожному пояску вала виконують шляхом дискретної обробки, наприклад електроіскровим методом, зовнішньої поверхні матриці з використанням легуючих матеріалів (хрому, нікелю та інш.). За рахунок високої температури і енергії в момент розряду на поверхню 5 матриць поясків проходить перенесення легуючих елементів електрода в матрицю. Легуючий матеріал при цьому впроваджується на визначену глибину Н в матрицю кожного пояска і утворює зміцнені ділянки 2, мікроструктура яких має у своєму складі карбіди і нітриди легуючих матеріалів, твердість HRc яких складає 50 і більше одиниць, що значно перевищує твердість матриць. По завершенні електроіскрової обробки кільцевих поясків 1 вала виконують механічну, переважно абразивну, обробку їх методом шліфування або полірування. При цьому згладжуються загострені виступи, які виникли в процесі електроіскрової обробки кільцевих поясків вала і зовнішня поверхня 4 ділянок 2 покриття профілюється на рівні зі зовнішньою поверхнею матриць. Виконання зносостійкої поверхні кожного пояска 1 у вигляді дискретно розташованих на відстані одна від одної по колу і вздовж осі АА вала ділянок 2, з легуючого металу, впроваджених в матрицю поясків, не потребує виготовлення на них кільцевих пазів, виконання зварювальних або паяльних робіт, що попереджує викривлення геометрії і короблення вала і збільшує, таким чином, його конструктивну міцність і зносостійкість. Виконання загальної площини ділянок покриття у межах 0,4-0,9 від площини поверхні матриць поясків 1 зменшує загальну площину, а, отже, і коефіцієнт тертя, що позитивно позначається на зносі як вала, так і контртіла, з яким він контактує. Виконання зазначеного співвідношення загальної площини ділянок 2 покриття від площини їх матриць 5 менш ніж 0,4 негативно позначається на несучій спроможності вала, а виконання даного співвідношення над 0,9 збільшує коефіцієнт тертя і знос як вала, так і контртіла. Дослідження зразків вала, що пропонується, показали, що в порівняний з відомими, зносостійкість його збільшується в 1,35-2,5 рази, а собівартість виготовлення скорочується мінімум на 27-35 %. Зразки вала при цьому не мають короблення і викривлення геометрії. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 1. Вал, що містить декілька кільцевих поясків зі зносостійким покриттям з заданими триботехнічними властивостями, розташованих роздільно між собою в поздовжньому напрямку на його циліндричній поверхні, який відрізняється тим, що зносостійке покриття кожного пояска виконане у вигляді дискретно розташованих на відстані одна від одної по колу і вздовж осі вала ділянок, впроваджених в матрицю поясків таким чином, що зовнішня поверхня зазначених ділянок виконана на рівні із зовнішньою поверхнею матриць поясків, а загальна площина ділянок покриття складає у межах 0,4-0,9 від площини матриць. 2. Вал за п. 1, який відрізняється тим, що ділянки покриття виконані у вигляді параболоїдів обертання, вершини яких спрямовані перпендикулярно до поздовжньої осі. 2 UA 100292 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3