[实用新型]一种轴套在基体的直孔中五点定位的焊接接头型式

说明书

一种轴套在基体的直孔中五点定位的焊接接头形式，包括基体的直孔d，阶梯轴套的直圆柱与基体的直孔d内壁联接定位，并使阶梯轴套的凸台阶的端面与基体的直孔d的对应端面定位，使其只有一轴具有转动的自由度，限制了其余五个自由度。可以降低焊接接头设计和施焊难度，在同等条件下，提高了焊缝的可靠性和稳定性，有效降低载荷峰值对焊缝的冲击，能明显改变焊缝受力状况，同时提高了焊接质量，减少残余焊接应力变形量，有效降低应力峰值，提高了使用寿命和焊接接头强度及可靠性，适用于较大的冲击、复杂交变载荷的工况。

技术领域

本实用新型涉及一种轴套在基体的直孔中五点定位的焊接接头型式，主要用于金属结构件领域中轴套承受大的复杂交变、冲击载荷，如大型露天矿山设备、港口和起重船等机械中。

背景技术

从工件六点定位规则来说，任意一个工件在夹具中未定位前，都可以看成为空间直角坐标系(XYZ)中的自由物体，它在空间的位置是任意的，可沿三个垂直坐标轴放在任意位置，通常称为工件沿三个垂直坐标轴具有移动的自由度，分别以表示，工件绕三个垂直坐标轴的转角位置也是任意的，通常称为绕三个垂直坐标轴具有转动的自由度，分别以表示。从六点定位规则的观点来看，对于图1和图2所示的焊接接头(定位)型式，可把焊接产生的结合力视为夹紧力，焊接接头型式中的轴套(工件)视为在基体的直孔(夹具)中的定位(联接)，明显没有限制和自由度，故这种焊接接头只限制了其余四个自由度，称之为四点定位，此时轴套具有沿X轴移动和转动的趋势，此时只能依靠焊接产生的结合力(夹紧力)来阻止这种运动趋势；从表像上看是焊接(缝)产生的结合力不够大，由此预判可能是焊接接头设计欠缺、焊缝质量较差或不稳定，产生的焊缝撕裂，这样通常会设计焊接牢固度更高的坡口来弥补，但施焊量和焊材加大，又可能造成焊接区的金属母体“过烧”，焊接残余应力大和变形大等不利影响，对于基体壁厚较薄，则实施较困难；然而“定位”与“夹紧”的任务是不同的，两者不能互相取代，若认为工件被夹紧后，其位置不能动了，所有自由度都已限制了，这种理解是错误的，定位是使工件(轴套)的定位基准紧贴在定位元件(基体的直孔)上，夹紧则使工件不离开定位元件，这个对夹具设计领域技术人员是熟知的，所以这种焊接接头(定位)型式可靠性欠佳，不适合较大的复杂交变、冲击载荷的工况。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种轴套在基体的直孔中五点定位的焊接接头型式，在同等条件下，提高了焊接接头焊缝强度牢固的可靠性和稳定性，降低了实施难度。

本发明的技术方案是：一种轴套在基体的直孔中五点定位的焊接接头型式，如图3所示，包括基体的直孔d，阶梯轴套的直圆柱与基体的直孔d内壁联接定位，并使阶梯轴套的凸台阶外周面的端面与基体的直孔d的对应端面定位，限制了阶梯轴套沿基体的直孔d的中心线移动的自由度，这样在空间直角坐标系中，阶梯轴套只有沿基体的直孔的中心线(一轴)转动的自由度，限制了其余五个自由度。这种联接定位可任选以下三种配合，过盈配合、间隙配合及过渡配合，特别是过盈能够产生抱轴力，抱轴力也可视为夹紧力，能够分担载荷对焊缝的力，改变了焊缝受力状态，提高了焊缝强度牢固的可靠性和稳定性，抱轴力和焊接产生的结合力共同作用下，进一步提高了联接强度和可靠性。

采用该技术方案，使所述阶梯轴套在基体上五点定位，只有一轴具有转动的自由度，也就是说，在空间直角坐标系(XYZ)中，用五点定位限制了五个方向(自由度)的运动趋势，即用定位减少焊缝的载荷，可以降低金属结构件焊接接头设计和施焊难度，在同等条件下，有效分解载荷对焊缝的冲击，提高了焊缝强度牢固的可靠性和稳定性，并且能够承受更大的力，适用于较大的冲击、复杂交(突)变载荷的工况。

采用该技术方案，因限制了五个自由度，方便优化焊接接头型式，焊缝设计设计尺寸减少，焊材的使用量也相应少，焊接工时少、能源消耗及焊后应力和金属结构件变形都将相应少，这样降低了设计和施焊工艺难度，同时也避免了焊接区的基体(金属母体)“过烧”，特别是过盈配合效果更显著。