Устройство для сборки напрессовкой соединений типа вал-втулка

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано в автоматизированном сборочном производстве соединений типа вал-втулка.
Известно устройство для напрессовки деталей типа вал-втулка, содержащее прессовое оборудование с корпусом и стойками с поперечиной, систему возбуждения упругих колебаний в виде генератора колебаний и подключенного к нему вибратора для одной из собираемых деталей (авторское свидетельство СССР №1731572 А1, МПК: В23Р 19/02, опубл. 07.05.1992).
Недостатком известного устройства является высокая энергоемкость процесса сборки напрессовкой деталей типа вал-втулка, обусловленная энергетическими потерями за счет базирования собираемых деталей, не предполагающего их взаимную самоориентацию.
Указанный недостаток устранен в прототипе заявленного технического решения - устройстве для сборки напрессовкой соединений типа вал-втулка, содержащем основание с шаровым подпятником с плоским торцом, предназначенным для базирования одной из соединяемых деталей, и пресс, оснащенный оправкой, предназначенной для размещения второй соединяемой детали, приводом перемещения под давлением оправки в направлении основания и генератором подаваемых посредством вибратора на оправку упругих колебаний (патент РФ №2182065 С2, МПК: В23Р 19/033, опубл. 10.05.2002).
К недостаткам прототипа следует отнести повышенную энергоемкость процесса сборки напрессовкой деталей типа вал-втулка, обусловленную энергетическими потерями за счет эффекта гашения/искажения колебаний в длинномерных деталях, к которым относится вал, который в прототипе устанавливается в оправку, на которую генератором посредством вибратора подаются упругие колебания и в значительной мере гасятся/искажаются на участке между оправкой и зоной запрессовки.
Задачей полезной модели является минимизация эффекта гашения/искажения упругих колебаний на участке между оправкой и зоной запрессовки.
Технический результат - снижение энергетических потерь.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для сборки напрессовкой соединений типа вал-втулка, содержащем основание с шаровым подпятником с плоским торцом, предназначенным для базирования одной из соединяемых деталей, и пресс, оснащенный оправкой, предназначенной для размещения второй соединяемой детали, приводом перемещения под давлением оправки в направлении основания и генератором подаваемых посредством вибратора на оправку упругих колебаний, оправка выполнена с посадочным гнездом под втулку, шаровой подпятник оснащен плавающим центром, предназначенным для фиксации вала, а основание оснащено дополнительными самоцентрирующимися соосно оправке опорами, предназначенными для взаимодействия с боковой поверхностью вала и подпружиненными относительно основания в направлении оси их самоцентрирования, оптимально дополнительные опоры выполнять в количестве трех, расположенных на соосной оправке окружности под углом 120° друг к другу.
Полезная модель иллюстрируется фигурами, на которой представлена принципиальная схема заявленного устройства.
Позиции на изображениях означают следующее:
1 - вал;
2 - втулка;
3 - основание;
4 - шаровой подпятник;
5 - плавающий центр;
6 - самоцентрирующиеся опоры;
7 - пружины опор;
8 - стойки опор;
9 - оправка;
10 - генератор упругих колебаний;
11 - вибратор;
12 - пресс.
Поскольку основные элементы заявленного устройства аналогичны соответствующим элементам прототипа, нет необходимости описывать их конструкцию и функционал.
Существенным отличием является исполнение базирования вала 1 на основании 3 на шаровом подпятнике 4, оснащенном плавающим центром 5 для базирования и фиксации нижнего окончания вала 1, и в самоцентрирующихся (принцип самоцентрирования широко используется в различных опорных устройствах, см. например, http://pandia.ru/text/78/482/69690.php, время обращения  31.03.2017, и дополнительных пояснений не требует) подпружиненных опорах 6. Исполнение плавающего центра 5 является стандартным (см., например, http://gazya.ru/nuda/a-g-shirtladze-a-i-matveev-yu-v-novikov-g-i-rogozin-stanochnie/stranica-2.html, Рис. 5.3. Плавающий центр для станков с ЧПУ, время обращения  26.03.2017). Исполнение опор 6 самоцентрирующимися соосно оправке 9 и подпружиненными относительно основания 3 (стоек 8, жестко вмонтированных в основание 3) обеспечивает вкупе с шаровым подпятником 4 с плавающим центром 5 возможность самоустановки размещенной в оправке 9 детали типа втулки (например, шариковый подшипник) и вала 1 друг относительно друга в направлении наименьшего сопротивления. При этом размещение втулки 2 в оправке 9, связанной с вибратором 11, минимизирует эффект гашения/искажения упругих колебаний на участке между оправкой и зоной запрессовки по сравнению с прототипом, где в оправке размещается протяженный вал. Из условия оптимального самоцентрирования и базирования, опоры предложено выполнять в количестве трех, равномерно размещенных на сосной оправке окружности под углом 120° друг к другу.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Вал 1 устанавливают в заявленное устройство на шаровой подпятник 4, который размещается на основании 3, удержание вала 1 осуществляется с помощью плавающего центра 5 и, например, трех (возможно двух, четырех, пяти и т.д.) самоцентрирующихся соосно оправке 9 (обеспечивается настройкой) подпружиненных опор 6. Втулка 2 устанавливается в оправку 9 и вместе с оправкой подводится к торцу вала 1 (установочный ход пресса 12). Далее пресс 12 (рабочим ходом) обеспечивает требуемое давление напрессовки на оправку 9, а одновременно с прессом вибратор 11 подает на оправку 9 упругие колебания, формируемые генератором 10. Таким образом происходит напрессовка втулки 2 на вал 1. Собственно процесс напрессовки практически не отличается от прототипа и более полного раскрытия не требует. При этом запрессовка, как следует из сказанного выше и проведенных (методом компьютерного моделирования) испытаний, является на 5-7% менее энергозатратной, чем в прототипе, что свидетельствует о том, что поставленная задача - минимизация эффекта гашения/искажения упругих колебаний на участке между оправкой и зоной запрессовки - решена, а заявленный технический результат - снижение энергетических потерь - достигнут.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле полезной модели признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области машиностроения и может быть использован в автоматизированном сборочном производстве соединений типа вал-втулка;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.