способ изготовления профильного соединения пластмассовых деталей

Формула изобретения

Способ изготовления профильного соединения пластмассовых вала и зубчатого колеса, включающий выполнение отверстия в ступице, обработку шейки вала с заданным эллиптическим профилем и сборку соединения, при этом вал изготавливают трубчатым из материала, имеющего возможность упруго деформироваться, эллиптический профиль вала образуют двухсторонним сжатием его в плоскости, перпендикулярной оси вала, а отверстие ступицы получают прожиганием профилированной протяжкой, нагретой до температуры плавления материала зубчатого колеса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машино- и приборостроения, точнее - к соединениям, передающим крутящий момент, а именно к профильным соединениям вала и ступицы зубчатого колеса, выполненных из пластмасс.

Известны различные соединения, обеспечивающие передачу крутящего момента [1]. Различают жесткий и фрикционный способы передачи крутящего момента. Среди жестких соединений известны шпоночные, шлицевые, штифтовые, фланцевые, призматические и профильные соединения. Они широко применяются в технике и используются для соединения деталей как из различных металлов, так и пластмассовых деталей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ изготовления профильного соединения пластмассовых деталей (вала и зубчатого колеса) [2]. Способ включает в себя выполнение отверстия в ступице, обработку вала и сборку соединения. Недостатками известного способа являются сложность профильной эллиптической обработки вала и отверстия ступицы по циклоидальным кривым. Такая сложная обработка может осуществляться только на специальном оборудовании (эпициклические и гипоциклические шлифовальные станки).

Изготовление профильного соединения отличается большой трудоемкостью обработки отверстия в ступице и шейки вала, в связи с чем профильные соединения используются редко. Однако для деталей из пластмасс и для неответственных узлов соединение является перспективным.

Предлагаемое изобретение направлено на снижение трудоемкости изготовления деталей профильного соединения и снижение себестоимости изготовления и сборки соединения, состоящего из пластмассовых деталей.

Задача решена тем, что в способе изготовления профильного соединения пластмассовых вала и зубчатого колеса, включающем выполнение отверстия в ступице, обработку шейки вала с заданным эллиптическим профилем и сборку соединения, вал изготавливают трубчатым из материала, имеющего возможность упруго деформироваться, эллиптический профиль вала образуют двухсторонним сжатием его в плоскости, перпендикулярной оси вала, а отверстие ступицы получают прожиганием профилированной протяжкой, нагретой до температуры плавления материала зубчатого колеса.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображено профильное эллиптическое соединение вала и колеса, на фиг.2 - вал, на фиг.3 - зубчатое колесо. В качестве иллюстраций использованы чертежи соединения, применяемого в учебных моделях плоских механизмов по курсу «Прикладная механика».

Для некоторых видов неответственных и малонагруженных соединений (учебные наглядные пособия, модели, механические игрушки и др.) зубчатые колеса изготавливаются из органического акрилового стекла, а валы колес могут быть выполнены из стали, латуни, бронзы или неметаллических материалов.

В предлагаемом изобретении вал зубчатого колеса выполняют трубчатым, то есть полым. Форма вала - цилиндрическая. В качестве материала вала используют пластические массы, имеющие возможность упруго деформироваться при сжатии их в плоскости, перпендикулярной оси вала (полихлорвинил, винил, полистирол, фторопласт и др.). Путем поперечного сжатия трубчатого вала можно изменить форму его сечения до эллиптической или овальной. Полученная эллиптическая форма в связи с упругостью материала не остается постоянной, так как стремится принять исходную форму. В конечном итоге форма сечения будет близкой к окружности с учетом остаточной деформации. Трубчатая форма вала позволяет легко деформировать вал.

Профилированное отверстие в ступице колеса в соответствие с предлагаемым изобретением выполняют путем прожигания его профилированной протяжкой с сечением, аналогичным сечению вала после обжатия. Протяжку при этом нагревают до температуры плавления материала зубчатого колеса.

Предлагаемый способ изготовления профильного эллиптического соединения пластмассовых деталей (вала и зубчатого колеса) осуществляют следующим образом. Сначала в ступице зубчатого колеса по размеченному центру нагретой профильной протяжкой прожигают эллиптическое отверстие и зачищают его от наплывов. Далее вал колеса на участке соединения обжимают до получения эллиптического сечения в плоскости, перпендикулярной оси вала. Обжим участка вала осуществляют с двух сторон с целью получения правильного эллипса или овала.

Затем приступают к сборке соединения. Вал с обжатым участком вставляют в отверстие ступицы до плотного его прилегания к стенкам отверстия. Далее вал центрируют, а выступающую за пределы плоскости колеса часть обрезают.

После сборки соединения плотность и прочность соединения увеличиваются за счет упругости материала вала. Поверхность вала при этом повторяет форму отверстия в ступице, за счет чего достигается прочное соединение вала и колеса.

Предлагаемое изобретение обеспечивает надежное соединение вала и зубчатого колеса, выполненных из пластмассовых материалов. При этом соединение обеспечивает передачу крутящего момента достаточно больших усилий. Трудоемкость и себестоимость предлагаемого способа изготовления профильных соединений по сравнению с прототипом снижаются в 3-5 раз.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в неответственных изделиях для передачи крутящего момента, например в учебных моделях плоских механизмов по курсам «Прикладная механика» и «Теория механизмов и машин», которые разработаны авторами и используются в учебном процессе.

Источники информации

1. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. Кн.2. - М.: Машиностроение, 1988, 544 с.

2. Хуго И. и др. Конструкциооные пластмассы. Свойства и применение. - М.: Машиностроение, 1969, с.192-198.