способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов

Классы МПК:B23P6/00 Восстановление или ремонт изделий
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2003-01-24
публикация патента:

Изобретение относится к ремонтному производству и может быть использовано для восстановления втулок из пластичных материалов. В способе восстановления изношенных втулок из пластичных материалов перемещают посредством инструмента часть внутреннего материала втулки в зону износа, расположенную на внутренней поверхности втулки. Вначале изношенную втулку устанавливают на сердечнике в пресс-форме, в которой поверхность износа отстоит от требуемой на величину износа, на пресс. Затем под воздействием инвертированного усилия пресса перемещают часть внутреннего материала втулки из зоны посадочной поверхности в зону износа посредством инструмента в виде индентеров, количество которых (n) принимают из расчета: n=4dвн. н·Ннtизн/способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, патент № 2257990d 2 инд.hинд, где dвн.н - внутренний диаметр альбомной втулки, Нн - высота альбомной втулки, tизн. - толщина износа, dинд. - диаметр индентора, hинд - глубина внедрения индентора, создавая объемно-пластическую деформацию путем вдавливания инденторов в поверхность втулки в радиальном направлении с наружной ее стороны. Способ обеспечивает первоначальную износостойкость и долговечность за счет восстановления номинальных размеров и свойств поверхности трения. 1 ил., 1 табл. способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, патент № 2257990

способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, патент № 2257990

Формула изобретения

Способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, при котором перемещают посредством инструмента часть внутреннего материала втулки в зону износа, расположенную на внутренней поверхности втулки, отличающийся тем, что вначале изношенную втулку устанавливают на сердечнике в пресс-форме, в которой поверхность износа отстоит от требуемой на величину износа, на пресс, затем под воздействием инвертированного усилия пресса перемещают часть внутреннего материала втулки из зоны посадочной поверхности в зону износа посредством инструмента в виде индентеров, количество которых (n) принимают из расчета n=4dвн.н·Ннtизн /способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, патент № 2257990d 2 инд.hинд, где dвн.н - внутренний диаметр альбомной втулки, Нн - высота альбомной втулки, tизн. - толщина износа, dинд. - диаметр индентора, hинд. - глубина внедрения индентора, создавая объемно-пластическую деформацию путем вдавливания инденторов в поверхность втулки в радиальном направлении с наружной ее стороны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ремонтному производству и может использоваться для восстановления втулок из пластичных материалов.

Известен способ восстановления изношенной втулки за счет перемещений ее торцевой части в зону износа сжатием по высоте. (Восстановление автомобильных деталей. Технология и оборудование, Учебн. для ВУЗов/ В.Е.Конарчук, А.Д.Чигренец и др. - М.: Транспорт, 1995, 305 с.).

Недостаток этого способа состоит в том, что при его использовании происходит изменение формы и размеров втулки, снижающее износостойкость. Сжатие с деформацией по высоте приводит к образованию зазоров между торцами втулки и крышками (фланцами), что значительно снижает износостойкость и долговечность. Снижение долговечности уменьшает межремонтные сроки и соответственно увеличивает расходы на ремонт и эксплуатацию.

Наиболее близким по технической сущности является способ восстановления изношенной втулки путем перемещения части материала рабочей зоны поверхностного слоя в область износа путем накатки резьбы (пластическим деформированием) и последующим сглаживанием или срезанием вершин (Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1977, 184 с.).

Недостаток прототипа состоит в том, что при его осуществлении на рабочей поверхности (поверхности трения) образуется трапецеидальная нарезка с общей поверхностью трения значительно меньшей, чем номинальная на 25-35%. Уменьшение площади приводит к повышению удельной нагрузки трения, что естественно увеличивает износ, т.е. снижает износостойкость и долговечность. Эти снижения нарушают сроки ремонта машин и механизмов и увеличивают затраты на эксплуатацию и ремонт. Повышение износа с повышением нагрузки показано во всех источниках по трению и износу.

Технический результат изобретения состоит в том, что при использовании предлагаемого способа достигается первоначальная износостойкость, а соответственно и долговечность за счет восстановления номинальных размеров и свойств поверхности трения.

Поставленная задача решается тем, что в способе восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, при котором перемещают посредством инструмента часть внутреннего материала в зону износа, расположенную на внутренней поверхности втулки, вначале изношенную втулку устанавливают на сердечнике в пресс-форму, в которой поверхность износа отстоит от требуемой на величину износа, на пресс, затем под воздействием инвертированного усилия пресса перемещают часть внутреннего материала втулки из зоны посадочной поверхности в зону износа посредством инструмента в виде инденторов, количество которых (n) принимают из расчета

n=4dвн.н·Ннt изн/способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, патент № 2257990d 2 индhинд.

где dвн.н - внутренний диаметр альбомной втулки, Нн - высота альбомной втулки, tизн. - толщина износа, d инд. - диаметр индентора, hинд. - глубина внедрения индентора, создавая объемно-пластическую деформацию путем вдавливания инденторов в поверхность втулки в радиальном направлении с наружной ее стороны.

На чертеже показано устройство для осуществления данного способа.

Устройство содержит:

1 - центрирующую ось, 2 - сердечник с наружным диаметром dн.с., равным внутреннему номинальному диаметру новой втулки dвн.н, 3 - обойму с внутренним диаметром dвн.об.L, равным номинальному наружному диаметру альбомной втулки dн.н, в обойме имеются радиальные сквозные цилиндрические отверстия, служащие направляющими для инденторов 4, 5 - верхний и 6 - нижний центрирующие фланцы, 7 - инвенторы, 8 - цилиндрический пуансон с внутренней конической поверхностью, 9 - изношенная втулка с внутренним изношенным диаметром d вн.изн., зазор tзаз, равный половине разности диаметров внутреннего изношенной втулки и наружного сердечника, т.е.

tзаз=(dвн.изн-dн.с. )/2.

Способ восстановления втулки осуществляется следующим образом. Изношенную втулку 9 устанавливают на сердечник 2. Обойму 3 с инденторами 4 надевают на втулку. Все центрируется фланцами 5 и 6. Укомплектованную таким образом пресс-форму устанавливают на пресс и прогоняют пуансоном 8 по инверторам 7. В процессе прохождения конусной части пуансона 8 наклонных поверхностей инверторов 7 происходит изменение направления усилия вертикального движения пуансона на усилие горизонтального движения инверторов, которые при этом вдавливаются во втулку в радиальном направлении с наружной стороны. Инденторы, внедряясь в материал втулки, перемещают его в зону износа. Для полного заполнения зазора необходимо, чтобы восстанавливаемая втулка по размеру dвн.изн приняла размер dвн.н. Для этого необходимо, чтобы объем перемещаемого материала Vпер равнялся объему износа Vизн, т.е. Vпер=Vизн. ·Vизн=Sизн.tизн.=способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, патент № 2257990d вн.н·Ннtизн, где S изн. - поверхность износа, м2, tизн - глубина износа втулки по внутреннему диаметру (поверхности трения), м, Нн - номинальная высота втулки, м, V пер=способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, патент № 2257990nd 2 индhинд/4, где n - количество инденторов, dинд - диаметр индентора, м, hинд - глубина внедрения индентора в материал втулки, м.

Количество инденторов принимают из расчета

n=4d вн.н·Ннtизн/способ восстановления изношенных втулок из пластичных материалов, патент № 2257990d 2 индhинд.

Инденторы изготовляют из прочной легированной стали диаметром от 1,8 до 3,6 мм. Длина индентора L рассчитывается по формуле

L=hинд +tоб+lхв, где hинд - глубина внедрения индентора, она выбирается в зависимости от толщины втулки tв, hинд=Ktв, где К - коэффициент, К - 0,1-0,6, при этом чем больше толщина tв , тем меньше К (tоб - толщина обоймы, t об=dн.об-dвв.об/2, lхв - длина хвостовика индентора, входящего в инвентор).

Приведенные расчеты и практика показывают, что однократная прогонка обеспечивает полное заполнение зазора внутренним материалом втулки. В результате происходит восстановление номинальных размеров втулки по всему периметру. При этом химический состав и структура рабочего поверхностного слоя (зоны трения) становятся аналогичными химическому составу и структуре новой втулки. Единственным отличием восстановленной втулки от новой является наличие на противоположной от поверхности трения стороне углублений с размерами dинд и h инд. После запрессовки восстановленной втулки в посадочное место (головку) углубления превращаются в поры, далеко расположенные от поверхности трения, и поэтому не изменяют какие-либо свойства относительно свойств новой втулки.

Пример конкретного выполнения

Изношенная деталь - втулка верхней головки шатуна двигателя трактора Т 80. Материал втулки - Бр 05С5Ц, размеры: dн.н =56 мм, dвн.н=50 мм, Нв=50 мм. Максимальный износ rизн - 0,06 мм. Исходя из приведенных данных площадь износа Sизн=9,42 мм2, объем износа Vизн=471 мм3.

Диаметр индентора приняли 2 мм, а глубину проникновения hинд=1,7 мм. Отсюда количество инденторов равно n=90 шт. Приняли 5 рядов по 18 инденторов в ряду. Таким образом, на 1 см наружной поверхности втулки пришлось по 1-му углублению.

Продолжительность комплектовки, прогонки пуансоном и разборка формы составила 2,5 мин.

Полевые испытания работы двигателей с восстановленными втулками на хлопковых полях Средней Азии показали, что долговечность восстановленных втулок на 3-4% выше новых при 100% надежности всех испытуемых втулок.

Для обоснования полевых испытаний были проведены лабораторные испытания. При этих испытаниях использовались образцы в виде сегментов толщиной 3 мм, радиусом 50 мм из литой бронзы Бр05С5Ц5 и аналогичные образцы, деформированные инденторами на вышеописанном устройстве по нижеследующим режимам T=25°С, Р=8 МПа, V=1,2 м/с, материал сопряженной пары сталь 45 после закалки и отпуска, смазка ТНК. Износостойкость деформированной бронзы на 5-6% выше литой.

Результаты испытаний представлены в таблице. Интенсивность износа 1·109.

Материал образцовНомер образца Среднее значение
6./6'7./7' 8./8'9./9' 9./9'10./10'
Литая бронза3,23,3 3,33,2 3,43,3
Деформированная иденторами бронза3,1 2,92,93,0 3,43,1

Класс B23P6/00 Восстановление или ремонт изделий

способ упрочнения рабочего органа почвообрабатывающей машины -  патент 2529610 (27.09.2014)
способ ремонта полых валков центробежной машины для получения минеральной ваты -  патент 2529147 (27.09.2014)
способ упрочняющего восстановления стрельчатых лап культиваторов различного назначения -  патент 2527558 (10.09.2014)
способ восстановления лопатки турбины, снабженной по меньшей мере одной платформой -  патент 2527509 (10.09.2014)
способ восстановления изношенных поверхностей металлических деталей -  патент 2524470 (27.07.2014)
способ и устройство для обработки уплотнительной поверхности запорной арматуры -  патент 2521569 (27.06.2014)
способ восстановления лемехов плугов -  патент 2520875 (27.06.2014)
способ ремонта диска вентиляторного ротора турбореактивного двигателя, вентиляторный ротор турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель -  патент 2519707 (20.06.2014)
способ задержки развития дефектов в конструкциях и устройство "токмач" для его осуществления -  патент 2519386 (10.06.2014)
способ восстановления и упрочнения стальных рабочих лопаток влажнопаровых ступеней паровой турбины -  патент 2518036 (10.06.2014)
Наверх