Заготовка детали цилиндрической формы и втулка

Авторы патента:

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, в частности к заготовкам цилиндрической формы для деталей из металлов или сплавов и может быть использована также в качестве деталей грузовых автомобилей, более конкретно, в качестве втулки балансира грузового транспортного средства. Предложена заготовка детали цилиндрической формы, отлитая из антифрикционного силумина АК15М3, содержащего, мас.%: Si - 12-16, Сu - 2-5, Al - остальное, и имеет диаметр до 250 мм и высоту до 300 мм. Предложена также втулка балансира грузового транспортного средства, в частности балансира автомобиля марки МАЗ и/или прицепа, и/или полуприцепа автомобиля марки МАЗ, изготовленная из упомянутой заготовки. Предложенные заготовка детали цилиндрической формы и втулка балансира грузового транспортного средства при более низкой стоимости имеют улучшенные физико-механические характеристики и, как следствие, более высокую износостойкость и более высокий рабочий ресурс.

Втулки, в том числе втулки балансиров грузовых транспортных средств, традиционно изготавливают путем механической обработки литых заготовок деталей цилиндрической формы, изготовленных из различных металлов или сплавов. Наибольшее распространение в качестве втулок балансиров грузовых транспортных средств в настоящее время получили втулки, изготовленные из бронзы [1]. Известны также для указанного применения втулки из цинкалюминиевых сплавов (ЦАМ-10, ЦАМ-30) [2], алюминиевого сплава АЛ 4 и другие. При этом в автомобилях МАЗ, прицепах/полуприцепах к ним применяются втулки балансиров из бронзы. Заготовки деталей цилиндрической формы и втулки из бронзы достаточно широко распространены за счет того, что они обеспечивают высокую надежность и работоспособность ответственных устройств [3], поскольку благодаря физическим и механическим свойствам бронзы, изготовленные из нее детали, успешно выдерживают фрикционные воздействия, возникающие в процессе работы механизма. Тем не менее, втулки, в том числе из бронзы, все же являются деталями, которые в процессе работы механизма истираются и периодически требуют замены. При этом стоимость втулок из бронзы выше по сравнению с другими материалами. Таким образом, при выборе материала, из которого необходимо изготовить заготовки деталей цилиндрической формы и в дальнейшем втулки, возникает проблема выбора «цена-качество».

Упомянутые заготовки деталей цилиндрической формы и втулки из бронзы по совокупности существенных признаков могут быть приняты в качестве прототипов для заявляемых заготовки деталей цилиндрической формы и втулки.

Задачей полезной модели является создание заготовки деталей цилиндрической формы и втулки, которые бы при более низкой стоимости имели бы улучшенные физико-механические характеристики и, как следствие, более высокую износостойкость и более высокий рабочий ресурс, что может быть обеспечено за счет подбора определенного материала.

Поставленная задача решается заявляемой заготовкой детали цилиндрической формы, отлитой из сплава, за счет того, что она отлита из антифрикционного силумина АК15М3 и имеет диаметр до 250 мм и высоту до 300 мм. В частности, заготовка может быть изготовлена из антифрикционного силумина, содержащего, мас.%: Si-12-16, Сu-2-5, Аl - остальное.

Авторы на основании проведенных исследований и испытаний установили, что упомянутый выше антифрикционный силумин марки АК15М3 имеет по сравнению с бронзой более низкую стоимость и более высокой устойчивостью к фрикционному воздействию.

Заготовки могут изготавливаться (отливаться) по любой известной специалистам в данной области техники, подходящей технологии и с использованием любого подходящего оборудования. В частности, заготовки могут изготавливаться методом литья с ускоренным охлаждением кристаллизатора, отливки и ускоренной нормализацией. В общем случае заготовки из антифрикционного силумина могут найти применение в машиностроительной, химической, пищевой и др. промышленностях.

В общем случае, заготовка детали цилиндрической формы представляет собой мерные заготовки определенного диаметра и определенной высоты в пределах указанных выше значений, и предпочтительно может быть выполнена полой и имеет толщину стенки не более 18 мм.

Заготовка для повышения ее износостойкости предпочтительно подвергнута термической обработке, например, по режиму Т5 по ГОСТ 1583. Благодаря термообработке антифрикционный силумин приобретает микроструктуру в форме -фазы с глобулярными кристаллами кремния дисперсностью 1-6 мкм. Твердость антифрикционного силумина составляет 130-160 НВ, временное сопротивление разрыву - не менее 350 МПа, относительное удлинение - не менее 3%.

Авторы на основании проведенных исследований и испытаний установили также, что из заготовок цилиндрических деталей согласно полезной модели, отлитых из антифрикционного силумина АК15М3, могут быть получены надежные и износостойкие втулки балансира для грузового транспортного средства. Такие втулки также являются предметом полезной модели.

Таким образом, поставленная задача решается также заявляемой втулкой, изготовленной из охарактеризованной выше заготовки детали цилиндрической формы.

В предпочтительной форме выполнения заявляемая втулка может быть использована в конструкции балансира грузового транспортного средства, представляющего собой балансир автомобиля марки МАЗ и/или прицепа, и/или полуприцепа автомобиля марки МАЗ.

В зависимости от конкретной модели грузового транспортного средства, по меньшей мере, один торец заявляемой втулки может быть выполнен с фаской.

Заявляемая полезная модель далее будет более подробно описана со ссылкой на фигуры чертежей, на которых схематично в качестве примера, но не для ограничения представлены:

Фиг.1 - вид в осевом разрезе втулки в одной из форм реализации;

Фиг.2 - вид сбоку втулки по Фиг.1;

Фиг.3 - вид в осевом разрезе втулки в другой форме реализации.

На Фиг.1 схематично изображен вид в осевом разрезе, а на Фиг.2 - вид сбоку втулки 1 в одной из форм реализации, полученной путем механической обработки заготовки цилиндрической формы согласно изобретению и предназначенной, в частности, для применения в балансире ряда модификаций полуприцепа автомобиля марки МАЗ. Втулка 1 имеет высоту Н=72±0,1 мм, внешний диаметр D=97±0,2 мм и внутренний диаметр d=89±0,1 мм. Таким образом, толщина b стенки 2 составляет 8±0,3 мм.

На Фиг.2 схематично изображен вид в осевом разрезе втулки 3 в форме реализации, в которой оба торца 4 втулки 3 выполнен с фаской 5. Втулка 3 имеет высоту Н=99±0,2 мм, внешний диаметр D=132±0,2 мм и внутренний диаметр d=119±0,2 мм. Фаски 4 выполнены под углом 45°. Толщина b стенки 6 составляет 13±0,4 мм.

Втулки согласно полезной модели (форма реализации согласно Фиг.1 и Фиг.2) были изготовлены из полых заготовок детали цилиндрической формы согласно полезной модели из антифрикционного силумина АК15М3 и испытаны наряду со стандартными бронзовыми втулками в составе балансиров 93301-2918005 полуприцепа МТМ-933014 автомобиля МАЗ с установкой в следующем порядке:

- между первой и второй осью по ходу полуприцепа были установлены балансиры 93301-2918005 (слева направо) с втулками из бронзы и силумина (согласно полезной модели);

- между второй и третьей осью по ходу полуприцепа были установлены балансиры 93301-2918005 (слева направо) с втулками из силумина (согласно полезной модели) и бронзы.

Испытания проводились на дорогах общего пользования с февраля по октябрь месяц 2011 года при температуре окружающей среды от -20°С до 35°С. Полуприцеп МТМ-933014 использовался для перевозки народно-хозяйственных грузов массой до 25000 кг.

В ходе испытаний контроль результатов осуществляли дважды путем демонтажа и обмера втулок из бронзы и втулок из антифрикционного силумина АК15М3.

1-ый раз, 25.07.2011 г. - общий пробег полуприцепа 10000 км.

2-й раз 21.10.2011 г. - общий пробег полуприцепа 20000 км.

По результатам контрольных обмеров было установлено, что износ втулок из антифрикционного силумина (согласно полезной модели) меньше, чем износ стандартных втулок из бронзы.

Испытания продолжаются до общего пробега 30000 км.

Из заготовок для деталей цилиндрической формы согласно полезной модели могут быть изготовлены, в том числе, втулки балансира для грузового транспортного средства, в частности, втулки балансиров 93866-2918010, 9397-2918015, 93301-2918005, 97581-2918010 для установки на прицепы/полуприцепы автомобилей МАЗ 64229, МАЗ 5516, МАЗ 6303 и их модификаций, МАЗ 937900-010, МАЗ 938660-021, МАЗ 938662-025, МАЗ 938662-041, МАЗ 938920-010, МАЗ 950600-010, МАЗ 975800-030 МАЗ 975800-043, МАЗ 991900-010 и других. Возможно также изготовление втулок балансиров грузовых автомобилей других марок.

Использованная литература.

1. Сайт компании ООО «Технопрогресс». Каталог. Втулка балансира (бронза) большая; 938-2918022. [Электронный ресурс]. - 2011. - Режим доступа: http://www.tp21vek.ru/newsite/index.php?productid=1099. - Дата доступа: 15.12.2011.

2. Сайт ЧП Семенов. Запчасти. Производство втулок балансира. [Электронный ресурс]. - 2011. - Режим доступа: http://semenov.in.ua/repair.html. - Дата доступа: 15.12.2011.

3. Электронный ресурс metal.agroserver.ru. ЗАО "Охталит". Бронзовые втулки и заготовки. [Электронный ресурс]. - 2011. - Режим доступа: http://metal.agroserver.ru/izdeliya-iz-metallov/zao-okhtalit-bronzovye-vtulki-i-zagotovki-131030.htm. - Дата доступа: 15.12.2011.

1. Заготовка детали цилиндрической формы, отлитая из сплава, отличающаяся тем, что отлита из антифрикционного силумина марки АК15М3 и имеет диаметр до 250 мм и высоту до 300 мм.

2. Заготовка по п.1, отличающаяся тем, что выполнена полой и имеет толщину стенки не более 18 мм.

3. Заготовка по п.1, отличающаяся тем, что подвергнута термической обработке.

4. Втулка балансира грузового транспортного средства, изготовленная из заготовки по любому из пп.1-3.

5. Втулка по п.4, отличающаяся тем, что балансир грузового транспортного средства представляет собой балансир автомобиля марки МАЗ и/или прицепа, и/или полуприцепа автомобиля марки МАЗ.

6. Втулка по любому из пп.4 или 5, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один торец выполнен с фаской.