Способ изготовления блока цилиндров аксиально-поршневой гидромашины

 

Сущность изобретения: механически изготавливают стальной корпус с цилиндрическими отверстиями, втулки из антифрикционного материала. Запрессовывают и закрепляют втулки в отверстиях. Растачивают втулки. Со стороны входной части корпуса выполняют полость, сужающуюся в сторону входной части корпуса и сообщающуюся с цилиндрическими отверстиями. В полость после установки втулок или стержней запрессовывают нагретый до т-р пластичности антифрикционный материал (латунь). Формируют в входной части корпуса опорный элемент. Расточку втулок или стержней выполняют одновременно с расточкой опорного элемента. 6 з. п. ф-лы, 6 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области технологии машиностроения, в частности, к способу изготовления блока цилиндров аксиально-поршневой гидромашины.

Предлагаемая технология может быть использована в серийном и мелкосерийном производстве для средне- и крупногабаритных блоков аксиально-поршневых гидромашин и найдет широкое применение в строительном, дорожном машиностроении и судостроении.

Для малогабаритных блоков цилиндров /с диаметром до 68 мм/ использовать предлагаемую технологию не представляется возможным из-за тонких перемычек между цилиндрами в корпусе блока.

Описываемая технология особенно эффективна там, где требуются комбинированные методы производства биметаллических заготовок, например, для новой биметаллической конструкции стального блока аксиально-поршневой гидромашины / SU, авт.свид. 1739713, кл. F 04 В 1/24, 10.04.90/ или в случаях использования специальных, сложных и трудоемких устройств для фиксации антифрикционных втулок в блоке цилиндров как в авторском свидетельстве SU N 705142, кл. F 04 В 1/12, 25.12.79.

Описываемая технология имеет существенные преимущества по сравнению с блоками, изготавливаемыми по патенту ДЕ 2844772, кл. F 04 В 1/24, 1978 г, где корпус блока или поршни изготовляются из легкого сплава, снабжены втулками из антифрикционного материала и защищены от износа твердыми покрытиями.

Технология сложна и требует специального оборудования.

В качестве прототипа настоящего изобретения рассмотрен способ изготовления блока цилиндров по авторскому свидетельству N 1149050, кл. F 04 В 1/24, 1985.

Рассмотренный в качестве прототипа способ изготовления блока цилиндров имеет следующие недостатки: 1. Высокая трудоемкость производства.

При массовом производстве блоков гидромашин разделение корпуса блока на две детали, требующих высокоточной обработки для их центрирования, /корпуса и подпятника/ значительно увеличивает трудоемкость механической обработки. Вводится большое число дополнительных операций расточка под бронзовый подпятник и выступ, обработка семи углублений в подпятнике, сверление семи отверстий, изготовление штифтов, сборка деталей, вальцовка. При этом также требуется точная обработка втулок из трубной заготовки, как по внутреннему, так и наружному диаметру, хотя эти операции исключены в прототипе. Кроме того, при этом способе не уменьшается длина механически обрабатываемых поверхностей /цилиндров, подпятника и корпуса/ а значительно увеличивается, что также ведет к возрастанию трудоемкости производства блоков.

2. Трудность обеспечения требуемого уровня механических свойств в зоне высокого давления корпуса блока /где и проходит линия разъема при вальцовке/. Блоки цилиндров работают при высоких давлениях, циклических нагрузках и, как показывают данные по статистике разрушений, именно в этих опасных сечениях должна быть увеличена прочность корпуса /имеется ряд патентов по утолщению стенок блоков в зоне высокого давления/.

Кроме того, участок втулки, который деформируется в зазор, имеет недостаточную усталостную прочность, что не обеспечивает надежность фиксации втулок при длительной эксплуатации блока.

3. Невозможность использования по этому способу дешевых антифрикционных материалов для втулок /например, латуни/ для опрессовки необходимо использовать пластичный материал. При отжиге латуни повышается пластичность, но снижается износостойкость и антифрикционные свойства.

Большой расход дорогостоящей бронзы при малом коэффициенте использования материала.

4. Сложность механизации процесса сборки в крупносерийном и массовом производстве.

Описываемый способ изготовления блока цилиндров устраняет вышеперечисленные недостатки.

Технической задачей,решаемой в настоящем изобретении, является разработка процесса изготовления блока цилиндров, позволяющего снизить трудоемкость, расход металла, повысить качество блока. Это достигается тем, что со стороны входной части корпуса выполняют полость, сужающуюся в сторону входной части корпуса и сообщающуюся с цилиндрическими отверстиями, в которую, после установки втулок либо стержней, запрессовывают нагретый до температур пластичности антифрикционный материал /например, латунь/, формируя во входной части корпуса опорный элемент, а расточку втулок или стержней выполняют одновременно с расточкой опорного элемента.

На фиг. 1 изображен блок цилиндров аксиально-поршневой гидромашины с втулками и опорным элементом, на фиг.2 втулки цилиндров, на фиг.3 вид А на фиг.2, на фиг.4 эпюра распределения давления в цилиндре корпуса гидромашины, на фиг. 5 технологическая схема опрессовки втулок или стержней в корпусе блока в штампе; на 6 штампованная стальная заготовка корпуса блока с входной полостью.

Блок цилиндров аксиально-поршневой гидромашины содержит стальной корпус 1 с выполненными из латуни /бронзы/ цилиндровыми втулками 2, опорный элемент 3 из латуни /бронзы/, запрессованный со стороны входной части корпуса 1 в полость 4, причем в полости 4 корпуса 1 под латунный опорный элемент 3 выполнена кольцевая проточка 5 и ребра жесткости 6.

На цилиндровых втулках 2, уменьшенных по высоте, на торцевых поверхностях выполнены выступы 7 и цилиндрические бурты 8, входящие соответственно в цилиндрические проточки 9 в отверстиях цилиндров блока, при запрессовке втулок.

Высота опорного элемента с учетом выполненной проточки / l 0,15-0,2D/ и уменьшения высоты втулок обосновывается эпюрой распределения напряжений по блоку цилиндров. Кольцевая проточка 5 выполнена за ребрами жесткости 6, в зоне l= 0,15 0,2D от входной кромки корпуса блока, то есть в зоне минимальных напряжений, определяемых падением давления рабочей среды по проточкам в поршне при его крайнем положении /в верхней мертвой точке/.

При большем соотношении проточка смесится в зону нагружения корпуса, а меньшее соотношение ограничивается шириной проточки и выступами на кромках ребер, обеспечивающих необходимую прочность и жесткость крепления опорного элемента относительно стального корпуса блока при воздействии осевых сил.

В соотношении 0,15 0,2 D принят наружный диаметр, а не высота блока, так как этот размер является базовым. Полость со стороны входной части блока выполняется штамповкой.

По сравнению с обычным способом запрессовки и фиксации втулок в стальном корпусе блока, при принятом техпроцессе возможно использование различных износостойких антифрикционных материалов /цветные сплавы, порошковые и металлополимерные композиции/ при формировании опорного элемента, в зависимости от темпа износа по зонам цилиндров.

Это расширяет технологические возможности способа и обеспечивает повышение качественных характеристик и надежность работы блока и в целом машины.

Изготовление опытных образцов блоков показано эффективность и простоту предложенного способа производства блоков в серийном производстве.

Способ осуществляется следующим образом.

Из штампованной заготовки механически изготавливают корпус 1, с paсточкой 10 цилиндровыми отверстиями 11, в которые, на предварительно подготовленные поверхности с нанесенным на них легкоплавким сплавом, после нагрева запрессовываются втулки /стержни/ 2 с выступами 7.

При запрессовке кольцевые выступы втулок /стержней/ и совмещаются с кольцевыми проточками 6, выполненными в цилиндрах корпуса 1. Затем корпус 1 с запрессованными втулками /стержнями/ устанавливается в матрицу штампа 12. Одновременно, заготовка 13 из антифрикционного материала /например, латуни/ после нагрева до температуры пластичности устанавливается во входную полость 14 корпуса 1 блока и запрессовывается пуансоном 15. После чего производится съем блока толкателем штампа 16. Бронзирование сферы блока 17 выполняется предварительно до опрессовки втулок и формирования опорного элемента. Окончательная обработка блока производится после опрессовки полости 4 корпуса блока антифрикционным материалом и включает операции сверление и расточку втулок /стержней/ одновременно со сверлением и расточкой опорного элемента, сверление и расточка центрального отверстия и запрессовка шпоночной втулки, окончательная обработка сферы.

Таким образом, технология изготовления блока цилиндров аксиально-поршневой гидромашины состоит из следующих основных этапов: 1. Штамповка стальной заготовки корпуса блока на автоматической линии с нагревом ТВЧ.

Штампуется входная полость с ребрами, сфера.

2. Обработка сферы, торца заготовки под бронзирование на сферотокарном станке.

3. Бронирование сферы корпуса бронзой Бр07С15 в проходной печи "Малера" с инертной атмосферой /Германия/.

4. Дробеструйная обработка входной полости блока.

5. Протачивание кольцевой канавки в полости блока, обтачивание наружного диаметра, обработка торцов на токарном станке с ЧПУ.

6. Агрегатная сверление, занкерование отверстий цилиндров в стальном корпусе, снятие фасок.

7. Обезжиривание полости, отверстий цилиндров корпуса в струйно-моечной машине щелочным раствором, промывка в холодной, горячей воде, сушка.

8. Нанесение флюса легкоплавкого сплава на поверхности цилиндров.

9. Изготовление втулок из трубных заготовок или стержней.

10. Нагрев корпуса блока, запрессовка втулок /стержней/ в цилиндрические отверстия корпуса.

11. Опрессовка входной полости блока антифрикционным материалом.

12. Окончательная механическая обработка блока, ультразвуковой контроль качества на установке "Тиде" /Германия/ Применение в промышленности описываемого способа изготовления блока позволит: снизить трудоемкость и себестоимость механической обработки; экономить дефицитные цветные металлы; повысить качество и надежность блоков; автоматизировать трудоемкий технологический процесс сборки.

Формула изобретения

1. Способ изготовления блока цилиндров аксиально-поршневой гидромашины, заключающийся в механическом изготовлении стального корпуса с цилиндрическими отверстиями, втулок из антифрикционного материала, запрессовке и закреплении втулок в отверстиях, расточке втулок, отличающийся тем, что со стороны входной части корпуса выполняют полость, сужающуюся в сторону входной части корпуса и сообщающуюся с цилиндрическими отверстиями, в которую после установки втулок либо стержней запрессовывают нагретый до температур пластичности антифрикционный материал, например латунь, формируя во входной части корпуса опорный элемент, а расточку втулок или стержней выполняют одновременно с расточкой опорного элемента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на подготовленные цилиндрические отверстия корпуса блока наносят низкотемпературный сплав, например ПОС-10, ПОС-40, корпус нагревают перед запрессовкой втулок или стержней до температур 350-500^oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что опрессовка предварительно нагретого до температур пластичности антифрикционного материала для формования опорного элемента выполняется при удельном давлении на прессуемый металл 10-15 кг/мм².

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности полости выполняют кольцевую проточку.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для невысоких температурных условий прессования, перед запрессовкой втулок, цилиндрические отверстия корпуса покрывают полимерной композицией, например анатермом.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на торцевой поверхности втулок или стержней при их установке в корпус блока опрессовывают выступы или полукруглые пазы.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что со стороны входной части отверстий в корпусе блока под установку втулок или стержней выполнены цилиндрические проточки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6