Изобретение относится к машиностроению, а именно к бесфланцевым соединениям, и предназначено для соединения как тонкостенных деталей, так и стержневых, работающих в условиях воздействия динамических знакопеременных нагрузок.
Известны фланцевые соединения деталей, содержащие, как правило, закрепленные на концах соединяемых деталей плоские или фасонные фланцы с отверстиями и установленные в последних болты с гайками.
Эти соединения получили широкое распространение в машиностроении из-за их простоты. Однако при больших диаметрах соединяемых деталей и при разнообразных нагрузках они обладают следующими недостатками: швы крепления фланцев при затяжке подвергаются кручению, так же как и кольца самого фланца, что может привести к разрушению шва, к расслоению кольца фланца по средним волокнам, болты плохо работают на разрыв, соединение плохо работает также из-за неплоскостности фланцев при сварке. Если фланец выполняется фасонным, то резко увеличивается трудоемкость и металлоемкость соединения.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату являются бесфланцевые соединения, содержащие охватываемую и охватывающую детали, одна из которых имеет упор для другой, и соединительный элемент. Соединительный элемент расположен в кольцевом канале, образованном кольцевыми канавками, выполненными на сопрягаемых поверхностях соединяемых деталей. Соединительный элемент выполнен из двух частей, сопрягаемых между собой [1]
Недостатком этого устройства является сложность сборки соединения, так как одновременное введение частей соединительного элемента иногда оказывается затруднительным вследствие заклинивания последнего в кольцевом канале. В этом случае необходимы дополнительные движения и усилия для продвижения соединительного элемента по каналу. Для осуществления сборки необходимы специальные приспособления и, как правило, два сборщика. Были предприняты попытки усовершенствовать соединение. Но они привели к тому, что сборке требуется разворот одной из деталей относительно другой на 360oC, что совершенно неприемлемо для крупногабаритных высоконагруженных узлов. Следует отметить также, что выполнение соединительного узла в виде прямоугольных канавок создает мощные концентраторы напряжений, резко уменьшающие прочностные характеристики соединения и его преимущества перед фланцевыми соединениями.
Изобретательской задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание прочного соединения деталей, испытывающих при эксплуатации комплексные нагрузки и обладающие удобствами монтажа и демонтажа.
Указанная задача решается тем, что;
в бесфланцевом соединении, содержащем охватываемую и охватывающую детали, одна из них имеет упор для другой, и соединительный элемент выполнен в виде штифтов, установленных в отверстиях, выполненных поперек детали, причем штифты снабжены фиксатором;
наружная поверхность охватываемой детали и внутренняя поверхность охватывающей выполнены коническими;
на наружной поверхности охватываемой детали и на внутренней поверхности охватывающей детали выполнены конические участки;
угол конусности равен или меньше 30o;
штифты и отверстия под них выполнены коническими с вершиной конуса внутрь детали;
внутри деталей размещены диафрагмы.
Такое выполнение позволяет создать соединение, обеспечивающее достаточную прочность в условиях действия значительных динамических нагрузок для деталей любого размера при простоте монтажа и демонтажа.
Известны способы изготовления бесфланцевых соединений путем выполнения деталей, их жесткого крепления к грузонесущим стержням или трубам и взаимного фиксирования между собой (см. авт. свид. СССР N 981728). Однако при таком изготовлении возникают трудности при монтаже и демонтаже при соединении деталей больших габаритов.
Изобретательской задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание такого способа изготовления соединения, которое обладало бы удобствами монтажа и демонтажа при создании компактного узла соединения деталей значительных размеров, хорошо работающего в условиях значительных нагрузок.
Указанная цель достигается за счет того, что в способе изготовления соединения путем выполнения деталей, их жесткого крепления грузонесущими стержнями или трубами взаимного фиксирования между собой предварительно изготовленные детали обрабатывают по наружному и внутреннему диаметру соответственно, вставляют друг в друга до упора, стягивают, выполняют отверстия, устанавливают штифты и в собранном виде жестко прикрепляют к стержням или трубам, а перед разборкой маркируют и/или устанавливают направляющий элемент.
На фиг. 1 показано соединение в сборе.
На фиг. 2 сечение А-А- фиг. 1.
На фиг. 3 сечение Д-Д фиг. 2 (штифты и фиксатор не показаны).
На фиг. 4 элемент фиксатора в виде хомута.
На фиг. 5 сечение Г-Г фиг. 4.
На фиг. 6 направляющий элемент соединения.
На фиг. 7 вариант фиксатора в виде кольца и пружины.
На фиг. 8 вид Е фиг. 7.
На фиг. 9 соединительный элемент в виде конических штифтов.
На фиг. 10 вариант соединения с коническими участками.
Соединение содержит охватывающую 1 и охватываемую 2 детали. В охватывающей детали 1 выполнен упор, например, в виде конической поверхности 12. Детали 1 и 2 соединяются с помощью соединительного элемента, выполненного в виде штифтов 4, установленных в отверстиях 5, расположенных поперек деталей 1 и 2, причем штифты 4 снабжены фиксатором 6. Фиксатор 6 может быть выполнен любым известным способом, например с помощью общего хомута 7 (фиг. 4, 5), или в виде кольца 8 и пружины 9 (как показано на фиг. 7, 8). Для соединения отдельных частей хомута служит палец 10, который контрится пружиной 11.
Внутренняя поверхность 12 охватывающей детали 1 и сопряженная с ней наружная поверхность 13 охватываемой детали 2 могут быть выполнены коническими целиком или на участках 14 (фиг. 10). При этом угол конусности, как показала экспериментальная отработка узла, не должен превышать 30o. Штифты 4 и отверстия 5 под них могут быть выполнены коническими с вершиной внутрь детали 1 и 2, как показано на фиг. 9. Внутри детали 1 и 2 могут быть установлены диафрагмы 3 и 15.
Соединения изготавливают следующим образом.
В предварительно изготовленные детали 1 и 2 устанавливают диафрагмы 3 и 15, обрабатывают внутреннюю поверхность 12 детали 1 и сопрягаемую с ней наружную поверхность 13 детали 2. Вставляют деталь 2 в деталь 1 до упора поверхности 13 в поверхность 12 (по всей поверхности или по ее участку 14). Стягивают детали 1 и 2 с небольшим усилием и фиксируют друг относительно друга. Далее выполняют поперечные отверстия 5, в которые вставляют штифты 4. Устанавливают направляющий элемент 18 или маркируют детали 1 и 2.
Полученное соединение в собранном виде жестко прикрепляют к стержням или трубам 16 и 17. После этого соединение разбирают, удаляя фиксатор 6 штифтов 4, а затем и сами штифты.
Сборка конструкции из стержней или труб, имеющих описанное соединение, происходит следующим образом.
Деталь 2, жестко закрепленную на конце стержня или трубы 17, вставляют в деталь 1, жестко закрепленную на стержне или трубе 16 до упора, так чтобы направляющий элемент установился в предназначенное ему место или чтобы совпали знаки маркировки на деталях 1 и 2. При этом отверстия 5 в деталях 1 и 2 должны совпасть. Вставляют штифты 4 в отверстия 5. Устанавливают элементы 6, фиксирующие штифты 5.
Выполнение поверхностей 12 и 13 коническими или состоящими из цилиндрических и конических участков зависит от требований, предъявляемых к соединению, условий их работы и геометрических параметров соединяемых стержней или труб. Выполнение поверхностей 12 и 13 или их участков 14, а также отверстий 5 и штифтов 4 коническими обеспечивает беззазорность соединения, при этом обеспечивается совместная работа всех элементов соединения и его прочностные характеристики приближаются к прочностным характеристикам соединяемых труб или стержней.
Расчеты и испытания бесфланцевого соединения показали, что оно воспринимает и передает с элемента на элемент монтируемых конструкций широкий спектр видов нагрузок (растяжение-сжатие, изгиб, кручение) и их сочетаний, постоянных и переменных при напряжениях и деформациях в элементах соединения близких по величине напряжениям и деформациям в соединяемых стержнях или трубах.
Фирма "ПАКС" осваивает выпуск предлагаемого соединения и использует его в высоконагруженных узлах металлических конструкций крупногабаритных механизированных аттракционов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ГРУЗОНЕСУЩАЯ СТЕРЖНЕВАЯ КОНСТРУКЦИЯ | 1994 |
|
RU2107199C1 |
СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ. СОЕДИНЕНИЕ ГРУЗОНЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ | 1999 |
|
RU2151330C1 |
СОЕДИНЕНИЕ ГРУЗОНЕСУЩИХ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ | 1992 |
|
RU2039887C1 |
КОЛЕСО ОБОЗРЕНИЯ И ЕГО УЗЛЫ | 2001 |
|
RU2207895C1 |
ОСНОВАНИЕ КАТАЛЬНОЙ ГОРЫ | 2000 |
|
RU2173199C1 |
УЗЕЛ СОПРЯЖЕНИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ | 1991 |
|
RU2016948C1 |
УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ГРУЗОНЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ (ВАРИАНТЫ) | 2010 |
|
RU2500928C2 |
КОЛЕСО ОБОЗРЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2011 |
|
RU2442630C1 |
КОЛЕСО ОБОЗРЕНИЯ ВЛАДИМИРА ГНЕЗДИЛОВА, ЕГО УЗЛЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО МОНТАЖА | 2012 |
|
RU2494785C1 |
КАЧЕЛИ | 2000 |
|
RU2173198C1 |
Использование: бесфланцевое соединение тонкостенных деталей, работающих в условиях воздействия динамических знакопеременных нагрузок. Сущность изобретения: конструкция содержит охватываемую и охватывающую детали, одна из которых имеет упор для другой и соединительный элемент. Соединительный элемент выполнен в виде штифтов, установленных в отверстиях, расположенных поперек деталей, причем штифты снабжены фиксаторами. Наружная поверхность охватываемой детали и внутренняя поверхность охватывающей детали выполнены коническими целиком или на отдельных участках. Внутри деталей размещены диафрагмы. Способ изготовления соединения включает выполнение стержневых элементов с трубчатыми деталями, их жесткое крепление между собой. Предварительно изготовленные трубчатые детали обрабатывают по наружной внутренней поверхности соответственно, вставляют друг в друга до упора, стягивают, выполняют отверстия, устанавливают штифты и в собранном виде жестко прикрепляют к стержням или трубам, а перед разборкой устанавливают направляющий элемент и маркируют. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.
АППАРАТ ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ ТЕКУЧИМ ПРОДУКТОМ БОЧОНКОВ КЕГ | 2000 |
|
RU2169697C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЛЯ ОДНООБРАЗНОЙ РАСКРОЙКИ ПРЕДМЕТОВ ОДЕЖДЫ | 1919 |
|
SU287A1 |
Авторы
Даты
1997-07-20—Публикация
1994-08-30—Подача