ПАЛЕЦ ШАРНИРА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована как в подвеске автомобиля, так и в рулевом механизме автомобиля.
7
Известно шаровое шарнирное соединение, содержащее корпус и установленный в нем через вкладыш шаровой палец, состоящий из сферической головки, коническо-цилиндрического хвостовика и резьбовой части. Шаровой палец имеет покрытие на основе никеля и бора, нанесенное на поверхность пальца электрохимическим осаждением (патент РФ на ПМ №RU 159922, МПК F16C 1/06, 2000 г.).
В настоящее время именно в автомобилестроении наблюдается тенденция к постоянному увеличению усилий, приходящихся на подобные шарниры. Повышение нагрузок на шарниры предъявляет особые требования к ним. Наиболее ответственным в шаровых шарнирах является шаровой палец. К шаровому пальцу предъявляются высокие требования статической прочности и циклической долговечности, износостойкости.
При изготовлении шаровых пальцев используются цементуемые и термоулучшаемые стали, как, например, 12ХН3А с твердостью на шаровой головке 56÷62 HRC.
Шаровые пальцы, изготовленные из стали 12ХН3А с технологией термообработки цементацией статическую прочность и циклическую долговечность, в том числе при низких температурах.
Была поставлена задача, улучшить прочностные характеристики шарового пальца.
Поставленная задача решается тем, что в качестве материала для изготовления пальца шарнира, состоящего из сферической головки и хвостовика комбинированной формы, применяется сталь с содержанием углерода 0,36÷0,45%, кремния 0,10÷0,40%, марганца 0,5÷0,9%, хрома 0,7÷1,2% полученная прямым восстановлением из металлизированных окатышей, при этом часть поверхности пальца упрочнена.
Термоулучшение (закалка, отпуск) шарового пальца на заданную твердость, получение структуры однородного сорбита обеспечивает оптимальное сочетание прочности и вязкости.
Поверхностное упрочнение токами высокой частоты сферической головки, галтели и конусного участка хвостовика обеспечивает дополнительное повышение статической прочности и циклической долговечности.
Технический результат, а именно создание надежного, долговечного шарового пальца достигается за счет использования в его конструкции высококачественной стали прямого восстановления с заданным содержанием легирующих элементов и термической обработкой поверхности пальца.
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, технических решений, включающих в себя существенные признаки, используемые в заявляемом техническом решении не выявлено. И заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».
Полезная модель поясняется чертежом.
Палец шарнира состоит из сферической головки 1 и хвостовика, имеющего комбинированную форму. Хвостовик состоит из конического участка 2 и цилиндрического резьбового участка 3. Сферическая головка 1 и конический участок 2 хвостовика, объединены галтелью 4.
Палец шарнира изготовлен из стали ТУ 14-1-5414-2001 40Х ПВ, полученной прямым восстановлением с содержанием углерода 0,36÷0,44%, кремния 0,17÷0,37%, марганца 0,5÷0,8%, хрома 0,8÷1,10%.
Счаль, полученная прямым восстановлением обладает повышенной вязкостью, особенно при низких температурах, особой чистотой металла по содержанию вредных примесей - серы, фосфора, и газам - азота, кислорода, и остаточных элементов, кроме того она обладает высокой пластичностью при горячей деформации (на 10-20% выше по сравнению со сталью, полученной другим методом) и высокой технологичностью при термообработке, достигаемой за счет суженных пределов химического состава и прокаливаемости. Марка стали может быть и иной, но содержание легирующих элементов должно соответствовать указанным пределам.
Существенные преимущества - использование данной стали позволяет получить высокие результаты и значительно улучшить прочностные и вязкие характеристики, в том числе при отрицательных температурах.
Технологически палец может быть изготовлен несколькими способами формообразования. Одним из способов изготовления пальца является поперечно-клиновая прокатка. Использование указанной марки стали позволяет получать изделия этим способом высокого качества, т.к. материал обладает высокой пластичностью при горячем деформировании.
К шаровому пальцу предъявляются высокие требования по нагрузкам, соответствующим пределу текучести и прочности, в том числе при низких температурах (хладостойкость) и отсутствие хрупкого разрушения.
Повышение прочностных характеристик шарового пальца достигается термоулучшением с закалкой на полимерную закалочную жидкость и отпуском на заданную твердость (прочность).
Для повышения циклической долговечности поверхность сферы, галтели и конического участка хвостовика подвергается упрочняющей термической обработке - закалке токами высокой частоты.
Стендовые испытания пальца шарнира показали, что при использовании всех отличительных признаков достигнуто увеличение нагрузки по пределу текучести при статических испытаниях в 1,4 раза, по пределу прочности в 1,4 раза при температуре +20°С и -60°С в сравнении шаровыми пальцами, изготовленными из ст. 12ХН3А. Технический результат достигнут, создана конструкция пальца шарнира, обладающая повышенной долговечностью и надежностью.
Палец шарнира может быть изготовлен в условиях мелкосерийного, серийного и крупносерийного производства с использованием известного оборудования, оснастки, материалов и технологии.