Патент на изобретение №2257990

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ВТУЛОК ИЗ ПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(57) Реферат:

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=4d_{вн. н}·Н_нt_изн/d² _инд.h_инд, где d_вн.н – внутренний диаметр альбомной втулки, Н_н – высота альбомной втулки, t_изн. – толщина износа, d_инд. – диаметр индентора, h_инд – 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.

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=4d_вн.н·Н_нt_изн/d² _индh_инд.

где d_вн.н – внутренний диаметр альбомной втулки, Н_н – высота альбомной втулки, t_изн. – толщина износа, d_инд. – диаметр индентора, h_инд. – 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 d_н.с., равным внутреннему номинальному диаметру новой втулки d_вн.н, 3 – обойму с внутренним диаметром d_вн.об.L, равным номинальному наружному диаметру альбомной втулки d_н.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 t_заз, равный половине разности диаметров внутреннего изношенной втулки и наружного сердечника, т.е.

t_заз=(d_вн.изн-d_н.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 d_вн.изн приняла размер d_вн.н. Для этого необходимо, чтобы объем перемещаемого материала V_пер равнялся объему износа V_изн, т.е. V_пер=V_изн.·V_изн=S_изн.t_изн.=d_вн.н·Н_нt_изн, где S_изн. – поверхность износа, м², t_изн – глубина износа втулки по внутреннему диаметру (поверхности трения), м, Н_н – номинальная высота втулки, м, V_пер=nd² _индh_инд/4, где n – количество инденторов, d_инд – диаметр индентора, м, h_инд – глубина внедрения индентора в материал втулки, м.

Количество инденторов принимают из расчета

n=4d_вн.н·Н_нt_изн/d² _индh_инд.

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

L=h_инд+t_об+l_хв, где h_инд – глубина внедрения индентора, она выбирается в зависимости от толщины втулки t_в, h_инд=Kt_в, где К – коэффициент, К – 0,1-0,6, при этом чем больше толщина t_в, тем меньше К (t_об – толщина обоймы, t_об=d_н.об-d_вв.об/2, l_хв – 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 d_инд 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: d_н.н=56 мм, d_вн.н=50 мм, Н_в=50 мм. Максимальный износ r_изн – 0,06 мм. Исходя из приведенных данных площадь износа S_изн=9,42 мм², объем износа V_изн=471 мм³.

Диаметр индентора приняли 2 мм, а глубину проникновения h_инд=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.

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=4d_вн.н·Н_нt_изн/d² _инд.h_инд, где d_вн.н – внутренний диаметр альбомной втулки, Н_н – высота альбомной втулки, t_изн. – толщина износа, d_инд. – диаметр индентора, h_инд. – глубина внедрения индентора, создавая объемно-пластическую деформацию путем вдавливания инденторов в поверхность втулки в радиальном направлении с наружной ее стороны.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.01.2006

Извещение опубликовано: 27.01.2007 БИ: 03/2007