Способы обработки поверхностей с целью повышения сопротивления износу

ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

достигнутого уровня развития вида техники - способа обработки поверхностей с целью повышения сопротивления износу

1. Патентные исследования

1.1 Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Одним из путей повышения долговечности коленчатого вала автомобиля является повышение износостойкости его шеек. Усовершенствовать способ получения износостойкой поверхности можно путем использования прогрессивных технических решений (ТР), созданных в последнее время. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечь в основу усовершенствованного способа получения износостойкой поверхности можно в результате патентного исследования уровня вида техники “способ получения износостойкой поверхности”.

1.2 Описание объекта

Способ полирования коленчатого вала

Способ полирования коленчатого вала (рис.1) предназначен для сглаживания микронеровностей, возникающих на поверхности шеек вследствие предшествующей обработки. Способ полирования коленчатого вала может применяться для сглаживания микронеровностей цилиндрических, фасонных и других сложных поверхностей.

Способ полирования коленчатого вала содержит (см. рис.1): призму верхнюю 1, призму нижнюю 2, натяжной ролик 3 и полировальную ленту 4, несущую в себе абразивные частицы 5. Призмы 1 и 2 имеют профиль рабочей поверхности 6, соответствующий профилю обрабатываемой детали 7.

Способ полирования коленчатого вала осуществляется следующим образом: призмам 1 и 2 сообщают усилие P, с которым они прижимаются к обрабатываемой детали, а самой детали сообщают вращение вокруг собственной оси O₁, сдвигая таким образом поверхность детали относительно полировальной ленты, которая остается неподвижной. Абразивные частицы, имеющиеся в полировальной ленте, воздействуют на обрабатываемую поверхность, срезая имеющиеся на ней микровыступы и сглаживая тем самым микронеровности. Длительность обработки составляет 20 сек, после чего вращение детали останавливается, усилие с призм снимается, а полировальная лента получает движение подачи S, необходимое для отвода изношенного участка ленты от обработанной поверхности и, соответственно, подвода нового, неизношенного участка ленты в зону обработки.

Недостатком способа полирования коленчатого вала является низкая износостойкость обработанной поверхности вследствие неоптимального микрорельефа поверхности шеек, формируемого в процессе обработки.

1.3 Формирование программы исследований

Целью патентного исследования является повышение долговечности коленчатого вала путем повышения износостойкости его шеек.

1.3.1.Определение стран проверки

Исследования проводятся в отношении ведущих стран в области машиностроения - Российская Федерация (РФ, СССР), Франция (ФР), Япония (JP), Германия (ФРГ), США.

1.3.2 Определение категории объекта

Объектом исследования является способ обработки наружных цилиндрических поверхностей, повышающий износостойкость детали. Способ характеризуется следующими техническими требованиями (ТР):

- совокупностью действий, этапами, приемами;

- условиями, при которых совершается действие;

- характеристикой объекта, на который воздействует данный способ;

- использованием определенных устройств, без которых нельзя осуществить способ с достижением цели;

- применением определенных веществ.

Для достижения цели будут исследоваться ТР, связанные со способом, совокупностью действий, их этапами и стадиями.

1.3.3 Определение рубрики международного классификатора

изобретений (МКИ) и индекса универсального десятичного

классификатора (УДК)

Раздел В - различные технологические процессы.

Класс В 23 - металлорежущие станки, способы и устройства для обработки металлов.

Подкласс В 23 Р - прочие способы обработки.

Группа В 23 Р 9/00 - механическая обработка или отделка поверхностей главным образом в целях повышения сопротивления износу.

Раздел С - химия, металлургия.

Подкласс С 21 D - изменение физической структуры черных металлов.

Группа С 21 D 7/00 - изменение физических свойств чугуна или стали путем деформации.

Подгруппа С 21 D 7/02 - изменение физических свойств чугуна или стали путем деформации холодной обработкой.

Индекс УДК определяется по указателю к УДК:

621 - общее машиностроение;

621.785 - отделка поверхностей в целях повышения сопротивления износу.

1.3.4 Глубина поиска

Наиболее прогрессивные ТР предложены в течение последних 5 - 10 лет, поэтому глубина поиска устанавливается равной 10 годам: 1999 - 2009 г.г.

1.3.5 Источники информации

В качестве источников информации принимается следующая документация:

- бюллетень изобретений РФ;

- реферативный сборник ВНИИПИ “Изобретения стран мира”;

а также следующая техническая литература: журналы “Станки и инструменты”, “Вестник машиностроения”.

1.3.6 Патентный поиск

Источники информации просматриваются. Если найденное ТР решает поставленную задачу, документ включается в перечень для детального анализа (таблицы 3, 4). Далее определяется, какие положительные эффекты желательно получить в ИТР, и каждому аналогу выставляется оценка (таблица 5). Анализируя результат, можно увидеть, что наибольшим положительным эффектом обладает ТР - способ обработки поверхностей, повышающий их износостойкость по авторскому свидетельству № 1717648 (авторы Кац Р.З., Путря Н.Н.).

В связи с тем, что техническое решение - способ обработки поверхностей, повышающий их износостойкость по авт.св. № 1717648 обладает наибольшим положительным эффектом, в качестве усовершенствованного объекта принимается способ обработки поверхностей, повышающий их износостойкость по авт.св. № 1717648.

1.4 Описание усовершенствованного объекта

Способ обкатывания поверхностей

Способ обкатывания вала (рис.2) предназначен для сглаживания микронеровностей, возникающих на поверхности шеек вследствие предшествующей обработки.

Способ обкатывания вала содержит накатной ролик 1 и обрабатываемую деталь 2.

Способ обкатывания вала осуществляется следующим образом: ролику 1 сообщают постепенно увеличивающееся усилие P, с которым он прижимается к обрабатываемой детали, а самой детали сообщают вращение вокруг собственной оси О₂, получая таким образом качение ролика по детали. Накатной ролик воздействует на обрабатываемую поверхность, сминая имеющиеся на ней микровыступы и сглаживая тем самым микронеровности. Длительность обработки составляет 10 проходов, после чего вращение детали останавливается и усилие с ролика снимается.

Недостатком способа полирования коленчатого вала является низкая износостойкость обработанной поверхности вследствие неоптимального микрорельефа поверхности шеек, формируемого в процессе обработки.

Преимуществом способа обкатывания вала является повышение сопротивления износу и контактно - усталостным разрушениям благодаря формированию на обрабатываемой поверхности микронеровностей оптимального характера.

Рис.1. Способ полирования коленчатого вала

Рис.3. Способ обкатывания вала

Таблица 5

Оценка преимуществ и недостатков аналогов