CC BY
44
УДК 629.981
Н.Б. Годунов, Ф.Я. Рудик, С.А. Богатырев, Р.Я. Магомедов
ОСНАСТКА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ШЛИЦЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАКАТКОЙ
Рассмотрены вопросы нагруженного состояния шлицевой втулки карданной передачи, обоснована целесообразность восстановления детали методом пластической деформации. В соответствии с принятой схемой формообразования предложена накатная установка и даны расчетные формулы для определения ее прочностных показателей.
Износы, напряжение, шлицы, перемещение металла,
технологический процесс, профиль шлица, устройство, деформирующие и профилирующие ролики, усилие деформации.
N.B. Godunov, F.Ya. Rudik, S.A. Bogatyryov, R.Ya Magomedov
EQUIPMENT FOR NON-UNIFORM SPLINED SURFACES RESTORATION BY KNURLING
Questions of the loaded condition of splined plug of cardan drive are considered here, the expediency of restoration of a detail is proved by a method of plastic deformation. According to the accepted scheme of form shaping knurling installation is offered and calculation formulas for the definition of its strength property indicators are given.
Depreciation, pressure, splineway, metal moving, technological process, spline profile, device, deforming and main rollers, deformation effort.
Наибольшая интенсивность износов шлицев втулки наблюдается на поверхностях, непосредственно передающих крутящий момент. Износ шлицев по длине неравномерен, что характерно для передач с переменной длиной зацепления при работе мобильной техники. Наиболее активны при работе соединения контактные напряжения, составляющие ан = 3-10 МПа. Повышенные износы шлицев резко меняют характер работы сопряжения, интенсифицируют динамические нагрузки и приводят, как правило, к предельным состояниям и нередко к выкрашиваниям и поломкам шлицев.
Значительные изгибающие и контактные напряжения говорят о необходимости обеспечения высоких прочностных показателей при восстановлении шлицев, что наиболее полно соблюдается мономерностью материала. Данное обстоятельство диктует целесообразность использования при восстановлении технологий, основанных на использовании запасов металла по телу детали путем его перемещения методом пластической деформации с нерабочих поверхностей на восстанавливаемые. Ввиду дефицита металла технологически важным является сведение его перемещения к минимуму.
В разработанном технологическом процессе восстановления внутренних шлицев осуществляется одновременная деформация внешней поверхности с профилированием восстанавливаемых шлицев. Причем использование в устройстве деформирующих и
профилирующих роликов позволяет получать профиль шлица с минимальными припусками для механической обработки под номинальный размер.
Оригинальность данной технологии заключается в продольном профилировании внутренней зубчатой поверхности веерообразно расположенными роликами, совмещенной с поэтапной поперечной накаткой наружной цилиндрической поверхности двухрядным роликовым блоком в едином технологическом приеме, рис. 1.
Предварительно нагретую до температуры 900-950°С восстанавливаемую деталь устанавливают в оправку 6 устройства, монтируемого на токарно-винторезном станке. Причем оправка 6 связана с гидроцилиндром, смонтированным на задней бабке станка. При перемещении заготовки 2 вдоль оси 7 в направлении патрона станка 9, в котором закреплена роликовая обойма 10, профилирующие ролики 8 вводятся во впадины зубьев. Одновременно с этим включается привод токарно-винторезного станка, передающий вращение через патрон 9 и приводную обойму 10 накатным двухрядным роликам 11, расположенным на концентричной с осью окружности.
По мере передвижения заготовки 2 накатные ролики 11 коническими 12, 13 и цилиндрическими 14, 15 поверхностями последовательно, начиная с минимальной и заканчивая необходимой величиной, перемещают металл с внешней поверхности к внутренней. Одновременно с этим в зоне перемещаемого к шлицевому отверстию 4 металла роликами 8, набранными в двухсекционную обойму 16, осуществляется размерное продольное профилирование шлицев. В результате происходит равномерное приращение зуба по всей длине L шлица.
Процесс формообразования заканчивается при температуре 750...800°С. При обратном движении профилирующие ролики выходят из зубчатых впадин 4, заготовка 2 снимается с оправки 6, процесс накатки завершается.
Повышение прочностных показателей оснастки и снижение энергосиловых параметров процесса накатки достигается за счет использования принципа разделения действия усилия накатки на составляющие по осям X и У, рис. 2.
Осевое усилие Р, перемещающее оправку 6 с восстанавливаемой деталью в накатное устройство, рассчитывается из выражения:
Р = п ■ L ■ ЯЯ^ Бт ПБт2
п
— агсБт 2
Я
(1)
где п - число впадин зубьев, шт.; Я - радиус профилирующего ролика 8, мм; Я1 - радиус выступов зубьев, мм; а^ - напряжение текучести материала, МПа; 5 - величина перемещаемого металла, мм.
Усилие поперечной прокатки по оси X имеет вид:
1
а
Рх = а 8 • Р ■ ми- = 2 Я2 к а 5 бш2 ■
1
—агсБт—
2 Я2Ч
2Я2 г Аг
Я2 + г
М.
где Р - площадь контакта накатного ролика 11 с деформируемой поверхностью 1, мм ; Я2 - радиус накатного ролика 11, мм; к - ширина накатного ролика 11, мм; г - внешний радиус восстанавливаемой детали 2, мм; Аг - величина уменьшения внешнего радиуса г, мм.
X
Рис. 2. Схема для расчета усилия деформации
Усилие Py, приходящееся на накатные ролики по оси Y, рассчитывается из
выражения:
а
Py =as • F ■ cos— = has
y s 2
2R2 ■ r ■ Ar
R2 + r
Н.
(3)
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент на изобретение № 210887. Россия. Способ накатки внутренних зубчатых профилей / С. А. Богатырев, Ф.Я. Рудик.
Годунов Николай Борисович -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Надежность и ремонт машин» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова
Godunov Nikolay Borisovich -
Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor of the Department of «Reliability and Machine Maintenance» of Saratov State Agrarian University in the name of N.I. Vavilov
Рудик Феликс Яковлевич -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
«Процессы и аппараты пищевых производств» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова
Rudik Feliks Yakovlevich -
Doctor of Technical Sciences,
Professor, Head of the Department of «Processes and Food Production Devices» of Saratov State Agrarian University in the name of N.I. Vavilov
Богатырев Сергей Аркадьевич -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Товароведение и экспертиза товаров» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова
Магомедов Рамазан Ярахмедович -
аспирант кафедры
«Процессы и аппараты пищевых производств» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова
Bogatyryov Sergey Arkadyevich -
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of «Merchandising and Goods Expertise» of Saratov State Agrarian University in the name of N.I. Vavilov
Magomedov Ramazan Yarakhmedovich -
Post-graduate student of the Department of «Processes and Food Production Devices» of Saratov State Agrarian University in the name of N.I. Vavilov
Статья поступила в редакцию 22.01.10, принята к опубликованию 08.04.10
