СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ВАЛА И СИЛОВОЙ ОБОЛОЧКИ С ПОМОЩЬЮ ШТИФТА
SHAFT AND PRESSURE SHELL PINNING METHOD

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к валам регуляторов расхода горячего газа, в которых силовая оболочка соединяется собственно с валом при помощи штифтов.
В этих конструкциях имеются следующие особенности, присущие валам регуляторов расхода горячего газа:
-силовая оболочка контактирует с валом через прессматериал, имеющий низкий коэффициент теплопроводности;
- отверстия в силовой оболочке под штифт выполнены несколько большего диаметра, чем наружный диаметр штифта. Это вызвано тем, что:
- прессматериал защищает вал от прогрева;
- оболочки выполняются из жаропрочных материалов, которые при запрессовки в них штифтов склонны к разрушению оболочки во время работы при приложении к ней крутящего момента от вала через штифт.
Известен способ соединения деталей при помощи штифтов, заключающийся в запрессовке штифта в соединяемые детали при помощи пресса с замером усилия запрессовки (Справочник технолога-машиностроителя, т.1, M., 1958, стр.484…487). Такой способ запрессовки штифтов можно применять, если штифты установлены с натягом.
Недостаток способа (установка штифтов с натягом) при применении силовой оболочки из хрупких жаропрочных сплавов заключается в том, что в этом способе нет четкой фиксации усилия от места нахождения заходного конца штифта, что несмотря на зазор между штифтом и отверстием под штифт в силовой оболочке может привести к касанию заходного конца штифта с кромкой отверстия во внутренней части оболочки, образованию трещин, которые невозможно проконтролировать, и последующему разрушению оболочки (подтверждено результатами испытаний).
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности соединения за счет уменьшения вероятности появления трещин в силовой оболочке и отбраковки некачественных узлов.
Указанная задача достигается тем, что в способе соединения посредством штифта вала и силовой оболочки, заключающемся в запрессовке штифта с замером прилагаемого к установленному во входное отверстие силовой оболочки штифту усилия, в процессе его перемещения вплоть до выхода торца штифта за наружную кромку противоположного отверстия в силовой оболочке, в процессе приложения усилия к штифту замеряют величину перемещения штифта и при отсутствии скачкообразного возрастания усилия при перемещении штифта от наружной кромки входного отверстия в силовой оболочке на расстояние до выхода торца штифта за силовую оболочку соединение принимают выполненным качественно.
На фиг.1 приведена конструкция типового вала и схема запрессовки штифта.
На фиг.2 приведен график зависимости усилия запрессовки от перемещения штифта.
Вал состоит из силовой оболочки 1, обычно изготавливаемой из жаропрочного вольфрамо-молибденового сплава и контактирующего с валом 2, изготовленного из стали или ниобиевого сплава (в зависимости от времени работы, температуры продуктов сгорания и нагрузки) через втулку 3 из теплозащитного прессматериала. Силовая оболочка 1 соединена с валом 2 при помощи одного или нескольких штифтов 4 из вольфрама или сплава на его основе. Отверстия 5 в силовой оболочке 1 выполнены большего размера, чем диаметр штифта 4 (обычно на 50... 100 мкм), так что между внутренним диаметром отверстия 5 и наружным диаметром штифта образуется зазор «б» (фиг.1).
При запрессовке на штифт 4 действует усилие, например, от пресса 6, причем с замером усилия запрессовки при помощи устройства замера усилия запрессовки 7, например, при помощи осциллографа. Также установлено устройство 8, замеряющее перемещение штифта 4. Устройство 7 и устройство 8 работают синхронно и проводят измерение в одно и тоже время. Устройства 7 и 8 подают сигнал на устройство 14, которое производит сравнение усилия запрессовки и величину перемещения, например компьютер.
Если наружный диаметр силовой оболочки 1 равен «Д», а ее толщина равна «Н», то при запрессовке усилие не должно возрастать при прохождении штифтом пути Д-Н (штифт переместился от входной кромки 9 отверстия 5 в силовой оболочке 1 на расстояние до входной внутренней кромки 10 второго отверстия 5 оболочки 1). Наличие скачкообразного усилия (фиг.2) свидетельствует о том, что заходной конец 11 торца 12 штифта 4 коснулся внутренней поверхности 13 силовой оболочки 1. В это время штифт 4 давит на оболочку 1 и могут образоваться микротрещины, не выходящие наружу, которые не могут быть определены существующими методами контроля. При работе от прогрева и передачи крутящего момента они развиваются и силовая оболочка разрушается. Чтобы этого не произошло испытание при возникновении скачкообразного усилия на расстоянии Д-Н прекращают. Годными являются те узлы, в которых не зафиксировано скачкообразное увеличение усилия запрессовки при перемещении штифта на расстояние Д-Н, что подтверждает отсутствие контакта торца штифта с внутренней поверхностью силовой оболочки и отсутствие трещин.
Таким образом, предложенный способ соединения повышает надежность работы узла и обеспечивает отбраковку некачественных изделий.