ГРУЗОНЕСУЩАЯ СТЕРЖНЕВАЯ КОНСТРУКЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F16B7/00 

Описание патента на изобретение RU2084712C1

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.

Похожие патенты RU2084712C1

название год авторы номер документа
ГРУЗОНЕСУЩАЯ СТЕРЖНЕВАЯ КОНСТРУКЦИЯ 1994
  • Гнездилов Владимир Алексеевич
RU2107199C1
СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ. СОЕДИНЕНИЕ ГРУЗОНЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ 1999
  • Гнездилов В.А.
RU2151330C1
СОЕДИНЕНИЕ ГРУЗОНЕСУЩИХ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 1992
  • Гнездилов Владимир Алексеевич
RU2039887C1
КОЛЕСО ОБОЗРЕНИЯ И ЕГО УЗЛЫ 2001
  • Гнездилов В.А.
RU2207895C1
ОСНОВАНИЕ КАТАЛЬНОЙ ГОРЫ 2000
  • Гнездилов В.А.
RU2173199C1
УЗЕЛ СОПРЯЖЕНИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ 1991
  • Гнездилов Владимир Алексеевич
  • Барышев Владимир Максимович
RU2016948C1
УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ГРУЗОНЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ (ВАРИАНТЫ) 2010
  • Гнездилов Владимир Алексеевич
RU2500928C2
КОЛЕСО ОБОЗРЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2011
  • Гнездилов Владимир Алексеевич
RU2442630C1
КОЛЕСО ОБОЗРЕНИЯ ВЛАДИМИРА ГНЕЗДИЛОВА, ЕГО УЗЛЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО МОНТАЖА 2012
  • Гнездилов Владимир Алексеевич
RU2494785C1
КАЧЕЛИ 2000
  • Гнездилов В.А.
RU2173198C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 084 712 C1

Реферат патента 1997 года ГРУЗОНЕСУЩАЯ СТЕРЖНЕВАЯ КОНСТРУКЦИЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

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.

Формула изобретения RU 2 084 712 C1

1. Грузонесущая стержневая конструкция, содержащая по крайней мере два стержневых элемента, связанных между собой соединением с охватываемой и охватывающей поверхностями и с фиксирующим штифтом, отличающаяся тем, что каждый стержневой элемент выполнен по крайней мере из двух деталей, при этом соответствующая поверхность соединения и отверстие под фиксирующий штифт выполнены на одной из деталей, которая жестко связана с другой деталью и выполнена трубчатой с упрочняющим средством для придания соединению, по крайней мере, равнопрочности с другими деталями по отношению к максимальным нагрузкам, действующим на стержневые элементы. 2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что соединение включает в себя дополнительные штифты, пропущенные через дополнительные соосные отверстия, выполненные в трубчатых деталях. 3. Конструкция по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что упрочняющее средство выполнено в виде диафрагм, закрепленных на внутренней поверхности трубчатых деталей. 4. Конструкция по пп. 1 3, отличающаяся тем, что упрочняющее средство образовано выполнением трубчатых деталей разной толщины. 5. Конструкция по пп.1 4, отличающаяся тем, что фиксирующие штифты выполнены с фиксаторами их осевого перемещения. 6. Конструкция по пп.1 5, отличающаяся тем, что на сопрягаемых охватываемой и охватывающей поверхностях трубчатых деталей выполнены конические участки. 7. Конструкция по пп.1 5, отличающаяся тем, что наружная поверхность охватываемой детали и внутренняя поверхность охватывающей детали выполнены коническими. 8. Конструкция по пп.1 6, отличающаяся тем, что угол конусности конических участков равен или меньше 30o. 9. Конструкция по пп.1 8, отличающаяся тем, что фиксирующие штифты и отверстия под них выполнены коническими с вершиной конуса, обращенной внутрь трубчатых деталей. 10. Способ изготовления грузонесущей стержневой конструкции, включающий выполнение стержневых элементов с трубчатыми деталями, жесткое их соединение и фиксирование между собой, отличающийся тем, что трубчатые детали предварительно обрабатывают соответственно по наружной и внутренней поверхностям до образования охватывающей и охватываемой поверхностей, после чего указанные детали вставляют друг в друга до упора по охватываемой и охватывающей поверхностям, стягивают, выполняют соосные отверстия, устанавливают в них штифты и в собранном виде жестко соединяют со стержневыми элементами, а перед разборкой конструкции соединение маркируют.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2084712C1

АППАРАТ ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ ТЕКУЧИМ ПРОДУКТОМ БОЧОНКОВ КЕГ 2000
  • Немышев В.П.
  • Шабашов А.С.
  • Чебышев И.И.
  • Роганов П.И.
  • Тюлькин В.И.
RU2169697C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЛЯ ОДНООБРАЗНОЙ РАСКРОЙКИ ПРЕДМЕТОВ ОДЕЖДЫ 1919
  • Брандт П.А.
SU287A1

RU 2 084 712 C1

Авторы

Гнездилов Владимир Алексеевич

Даты

1997-07-20Публикация

1994-08-30Подача