СПОСОБ НЕРАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ
PERMANENT CONNECTION METHOD FOR FLAT PARTS

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться при изготовлении сборочных единиц из двух или более плоских деталей любой толщины, сочетании материалов, воспринимающих усилия плоского сдвига, а также крутящего момента.
Известны способы соединения плоских деталей сваркой и клепкой.
Недостатками соединений, выполненных с помощью сварки, являются ограничения по видам соединяемых материалов и большая трудоемкость выполненных сварочных швов больших размеров, что требует трудоемких операций разделки кромок и многократного проложения сварочных швов с предварительной и последующей термообработкой для обеспечения качества соединения и снятия напряжения в зоне шва.
Недостатком заклепочных соединений является высокая трудоемкость прошивки или сверления отверстий в сопрягаемых деталях, а также самих операций клепки. Сложным является процесс соединения клепкой деталей большой толщины.
Известен способ неподвижного соединения деталей, заключающийся в том, что на сопрягаемые поверхности одной из соединяемых деталей устанавливаются стержневые элементы, ориентированные вдоль оси соединяемых деталей. Сборка осуществляется запрессовкой, в процессе которой происходит внедрение стержневых элементов в тела соединяемых деталей (патент РФ 2093334, кл. В23Р 11/02). Недостатком такого способа является невозможность соединения плоских деталей, большая трудоемкость и низкое качество сборки.
Наиболее близким является способ сборки деталей, осуществляющийся путем установки с зазором одной детали в отверстие другой с последующим нагревом охватываемой детали до компенсации зазора между деталями. В зоне контакта сопрягаемых деталей выполняют цилиндрические отверстия с установкой в них упругих фиксирующих элементов (авт. св. СССР 353808 от 09.10.1972, кл. B23P 11/00).
Недостатком такого способа является невозможность соединения плоских деталей, а также высокая трудоемкость сборочных операций и низкое качество сборки.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение трудоемкости и создание надежного соединения плоских деталей, воспринимающих сложные виды знакопеременных нагрузок.
Поставленная задача реализуется благодаря тому, что в предлагаемом способе неразъемного соединения плоских деталей, включающем выполнение отверстий в сопрягаемых деталях, предварительный нагрев и последующую сборку с зазором нагретых сопрягаемых деталей путем установки в отверстия фиксирующих элементов, в каждой из сопрягаемых деталей со стороны их сопрягаемых поверхностей выполняются пазы по форме «ласточкин хвост», образующих при соединении деталей отверстия X-образной формы поперечного сечения, в которые устанавливают фиксирующие элементы в виде стержней Х-образного профиля, причем нагрев обеих сопрягаемых деталей осуществляют до установки в них фиксирующих элементов.
В результате натяг в соединении обеспечивают в процессе остывания ранее нагретых сопрягаемых деталей.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг.1 показана конфигурация пазов типа «ласточкин хвост» в сопрягаемых деталях - позиции 1, 2 и фиксирующий элемент «X-образного профиля» - позиция 3.
На фиг.2 показаны примеры установки фиксирующих элементов, где а) радиальная схема, б) схема по хордам.
Заявленный способ реализуется следующим образом. Подготавливают детали (поз.1 и 2, фиг.1) к сборке, то есть осуществляют выполнение пазов типа «ласточкин хвост» любым из приемлемых методов механической обработки. Изготавливают фиксирующие элементы - стержни «X-образного профиля» (поз.3, фиг.1).
Размеры пазов и фиксирующих стержней выполняют с учетом расчетной величины натяга и механических характеристик соединяемых материалов.
Сопрягаемые детали подвергают нагреву до необходимой температуры, обеспечивающей сборку с зазором, при этом фиксирующие стержни нагреву не подвергают. Температура нагрева определяется в соответствии с физическими свойствами материалов, из которых выполнены сопрягаемые детали.
Сборку осуществляют при установке базовой детали в приспособление, обеспечивающее доступ к пазам, установку второй сопрягаемой детали с последующим введением в пазы фиксирующих стержней.
Выборка зазоров в соединении осуществляется в процессе остывания, то есть создания натяга, что гарантирует плотное прилегание поверхностей сопрягаемых деталей с равномерным распределением нагрузки по большой площади.
Благодаря применению заявляемого способа не появляется большое количество концентраторов напряжений и снимаются ограничения по материалам сопрягаемых деталей.
В соответствии с сущностью изобретения была реализована сборка водил планетарных редукторов с установкой фиксирующих стержней радиально и по хордам (фиг.2). Материалы соединяемых деталей - конструкционная углеродистая сталь 45 ГОСТ 1050-88 и легированная сталь 40ХН3А ГОСТ 4543-71. Фиксирующие элементы выполнены из стали 40Х ГОСТ 4543-71.
Толщина соединяемых деталей 60 мм при диаметре 380 мм. После завершения усадки, то есть создания необходимой прочности, полученные сборочные единицы были успешно подвергнуты механической обработке.