Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.



  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
1 декабря 2016             

Матвеев Анатолий Сергеевич, профессор Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьёва
 
Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
Рис.1. Шарнирный узел:
1 - сферический подшипник;
2 - корпус
В различных узлах машин общего машиностроения, конструкциях самолётов, вертолётов, устройств наземного базирования находят широкое применение шарнирные узлы, состоящие из сферического подшипника 1 (рис.1), наружная обойма которого жёстко заделана в корпусе узла 2. Такой узел обеспечивает как взаимное вращение внутренней обоймы подшипника и корпуса относительно оси подшипника, так и допускает их взаимное угловое смещение.
 
Сборка шарнирного узла может быть выполнена несколькими методами, изложенными в ОСТ 1 03841 [1]. Большинство из них предусматривает местную пластическую деформацию противоположных торцевых зон корпуса, обеспечивающую смещение металла корпуса на торцы наружной обоймы подшипника (см. элемент «М» на рис.1).
 
Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
Рис.2. Корпус узла перед завальцовкой подшипника
При этом операцию заделки подшипника в корпус называют завальцовкой. Наиболее распространена сплошная завальцовка, обеспечивающая смещение металла корпуса без разрывов по окружности. Перед выполнением завальцовки на противоположных торцах корпуса, концентрично отверстию под подшипник, предварительно выполняют кольцевые канавки V – образной формы с углами α, β и глубиной h (рис.2). Например для материала корпуса имеющего предел прочности σв в диапазоне 590…1275 МПа, угол α = 55°, β = 30° и h от 0,05 до 1,5 мм в зависимости от диаметра наружной обоймы подшипника. Для материала корпуса, имеющего предел прочности σв менее 590 МПа, кольцевую канавку не выполняют.
 
Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
Рис.3. Схема сборки шарнирного узла завальцовкой кольцевым пуансоном 3
Операция завальцовки может быть выполнена кольцевым пуансоном путём приложения к пуансону силы Р (рис.3). При этом необходимая степень пластической деформации материала корпуса может быть обеспечена или нормированным перемещением кольцевого пуансона, или нормированной величиной силы Р. В первом случае на качество завальцовки существенное влияние оказывает точность выполнения V – образных канавок, величина допуска на толщину корпуса. Во втором случае – необходимы устройства, обеспечивающие достаточно точное управление величиной силы Р. При этом в обоих случаях, для обеспечения одинаковой степени пластической деформации материала корпуса в окружном направлении, необходимо обеспечить равномерность приложения деформирующей нагрузки по периметру канавки.
 
Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
Рис.4. Схема сборки шарнирного узла завальцовкой шариками:
4 - шарики; 5 - вращающийся диск, нагруженный силой Р
Существенно повысить качество сборки шарнирного узла позволяет метод завальцовки подшипника шариками, помещаемых в V – образную канавку корпуса и совершающих обкат по канавке под нагрузкой Р (рис.4). При этом металл корпуса переходит в пластическое состояние, локально деформируется в радиальном направлении, завальцовывая подшипник.
 
Данный метод сборки шарнирных узлов завальцовкой, широко используется в авиационной промышленности, в частности в ПАО «НПО Сатурн» (г. Рыбинск) при производстве авиационных двигателей. При этом до 80 – десятых годов прошлого столетия в ПАО НПО «Сатурн», в качестве инструмента для сборки шарнирных узлов использовалась конструкция инструмента, показанная на рис.5. Инструмент, называемый завальцовкой, содержит корпус 1 с конусным хвостовиком и центрирующим стержнем на противоположном конце. На корпус 1 напрессована муфта 2, в полости которой установлен сепаратор 3, имеющий возможность свободно вращаться относительно корпуса 1 и несущий рабочие шарики 4. Сепаратор ограничен от осевого перемещения запорным кольцом. Инструмент устанавливают в шпиндель сверлильного станка и поочерёдно завальцовывают каждую сторону подшипника.
 
Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
Рис. 5. Инструмент для последовательной завальцовки сферических шарикоподшипников:
1 - корпус с центрирующим стержнем (внизу) и хвостовиком для установки в шпиндель сверлильного станка;
2 - муфта, напрессованная на корпус 1; 3 - сепаратор; 4 - рабочие шарики
Для уменьшения номенклатуры изготавливаемого завальцовочного инструмента его конструкция, приведённая на рис. 5, была подвергнута модернизации. Техническая задача заключалась в том, что бы расширить технологические возможности инструмента, обеспечив возможность завальцовки одним инструментом некоторого диапазона подшипников имеющих близко расположенные по величине наружные диаметры.
 
Эта задача решена путём включения в конструкцию инструмента механизма синхронного перемещения рабочих шариков в радиальном направлении к оси или от оси подшипника модернизировав узел: сепаратор – рабочие шарики – муфта инструмента, например в варианте, показанном на рис. 6 [2].
 
Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
Рис.6. Модернизированная конструкция завальцовочного инструмента [2]:
1 – корпус; 2 – сепаратор; 3 – сменный центрирующий стержень; 4 – рабочие шарики;
5 – радиальные канавки корпуса;
6 – спиральные пазы сепаратора; 7 – зажимной механизм;
8 – шкала; 9 - риска
Инструмент, изображённый на рис. 6, содержит корпус 1 с конусным хвостовиком, на котором соосно с ним и концентрично друг относительно друга установлены муфта 2 и сменный, центрирующий стержень 3, закреплённый одним концом в корпусе 1. Свободный конец стержня 3 выполнен в виде цилиндра с диаметром обеспечивающем, например посадку скольжения с отверстием завальцовываемого подшипника (не показан). Муфта 2 имеет стаканообразную форму с центральным отверстием, диаметр которого больше диаметра центрирующего пальца 3, а донная часть муфты 2 выполнена в виде сепаратора, несущего рабочие шарики 4, предотвращая их выпадание вниз из муфты 2. Дополнительно муфта 2 ограничена от осевого перемещения винтом, взаимодействующим с кольцевой канавкой, выполненной в корпусе 1. На торце корпуса 1, выполнены, например, радиальные канавки 5 имеющие V – образную форму с которыми контактируют шарики 4. Сепаратор муфты 2 имеет спиралеобразные пазы 6 в пересечении которых с радиальными канавками 5 корпуса 1 установлены рабочие шарики 4. При этом муфта 2 имеет возможность вращения относительно корпуса 1 с фиксацией углового положения относительно корпуса 1 зажимным механизмом 7 выполненным, например в виде резьбового соединения винта с гайкой. Дополнительно на торце муфты 2, обращённом в сторону хвостовика корпуса 1 нанесена шкала, а на корпусе 1, напротив шкалы , нанесена риска , образуя лимб инструмента.
 
Завальцовку подшипника в корпус осуществляют следующим образом. Перед выполнением операции завальцовки выполняют настройку инструмента. Для этого в корпус 1 устанавливают центрирующий стержень 3 с цилиндрической частью, диаметр которой обеспечивает, например посадку скольжения с отверстием завальцовываемого подшипника. Затем, вращая муфту 2 относительно корпуса 1 и ориентируясь при этом на показания лимба, устанавливают требуемое радиальное положение шариков 4 относительно оси инструмента (Настройка радиального положения рабочих шариков 4 возможна также и при использовании специального калибра однозначно определяющего радиальное положение шариков). Достигнутое угловое положение муфты 2 фиксируют зажимным механизмом 7. На этом заканчивается настройка инструмента для завальцовки конкретного подшипника в корпус узла.
 
Затем корпус 1 инструмента своим хвостовиком устанавливают в шпиндель, например сверлильного станка и, перемещая его вниз на деталь, вводят центрирующий палец в отверстие подшипника подлежащего завальцовке. Включают вращение шпинделя станка и, продолжая перемещать инструмент вниз, осуществляют завальцовку подшипника в деталь с одной стороны. Затем описанную операцию повторяют для завальцовки подшипника и с другой стороны.
 
Для завальцовки другого подшипника, имеющего иные размеры наружного и внутреннего диаметра, инструмент перестраивают вышеописанным способом.
 
Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
Рис.7. Инструмент для одновременной завальцовки подшипника с двух сторон [3]
Следует отметить, что выполнение операции последовательной завальцовки подшипника требует определённого навыка от исполнителя, так как основной проблемой при сборке шарнирного узла этим методом является обеспечение равномерной степени пластической деформации металла корпуса с каждой стороны подшипника.
 
Для обеспечения одновременной двухсторонней завальцовки подшипника в деталь используют инструмент, конструкция которого приведена на рис.7. Особенностью конструкции является то, что оно снабжёно дополнительной муфтой 1 установленной соосно центрирующему стержню 2. Муфта 1 через упорный шарикоподшипник 3 опирается на подставку 4, фиксируемую на столе сверлильного станка. На верхнем торце муфты 1 установлены рабочие шарики 5 помещённые в сепаратор 6. Вдоль оси муфты выполнено многогранное, например квадратное в сечении, отверстие с которым имеет возможность контактировать центрирующий стержень 2, имеющий на свободном торце соответствующий квадратный в сечении участок свободно входящий в соответствующее отверстие муфты 1.
 
Инструмент для сборки шарнирных узлов завальцовкой
Рис.8. Конструкция инструмента для равномерной завальцовки сферических подшипников в деталь шарнирного узла одновременно с двух сторон
с возможностью настройки и фиксации положения рабочих шариков в радиальном направлении [4]
В процессе завальцовки подшипника данным инструментом при наложении силы от шпинделя сверлильного станка на корпус собираемого шарнирного узла, давления, развиваемые шариками, стремятся взаимно уравновеситься, обеспечивая тем самым одинаковую степень пластической деформации материала корпуса одновременно с двух сторон, повышая качество изготавливаемого шарнирного узла. [3].
 
Данные устройства для завальцовки подшипников успешно эксплуатируются в производстве по настоящее время.
 
Дальнейшим шагом по расширению технологических возможностей инструмента для сборки шарнирных узлов завальцовкой может быть объединение технических решений заложенных в конструкциях инструмента показанных на рис.6 и 7. Схема конструкции такого инструмента приведена на рис. 8 и, очевидно, его работа не требует комментариев.
 
Работа завальцовочных инструментов, изображённых на рис. 6 и 8 имеет кроме того важную особенность. Она заключается в том, что если в инструментах, приведённых на рис. 5, и 7, круговое вращение рабочих шариков относительно оси инструмента осуществляется за счёт сил трения, возникающих между плоскими торцами муфт и шариками и при повышенной величине подачи инструмента на деталь приводит к проскальзыванию шариков относительно торцев муфт или, иначе, к прекращению кругового вращения шариков относительно оси инструмента, то при работе модернизированных инструментов круговое вращение рабочих шариков осуществляется принудительно. Это способствует как повышению производительности труда, так и качества изготавливаемого шарнирного узла.
 

ЛИТЕРАТУРА:
1. ОСТ 1 03841 – 76. Заделка механическая шариковых, роликовых и шарнирных подшипников. Типы основные размеры и технические требования.
2. Патент РФ на полезную модель № 79481, МПК В 23Р 19/02. Инструмент для завальцовки изделий. Опубл. 10.01.2009. Бюл. №1.
3. А.с. 437600 СССР, МКИ В 23Р 19/02. Инструмент для завальцовки подшипников. Опубл. 30.07.1974. Бюл. № 28.
4. Патент РФ на полезную модель № 85106, Устройство для завальцовки изделий. Опубл.: 27.07.2009. Бюл. № 7.


Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Оборудование для литья по выплавляемым моделям ЛВМ Оборудование для литья по выплавляемым моделям ЛВМ:
Шприц-машина для восковых моделей
Бойлерклав
Установка отделения керамики
Пескосып и смеситель
+ 86 152 532 57083