ВАЛ Российский патент 1997 года по МПК F16C3/14 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в частности, в автомобилестроении, самолетостроении, тракторостроении и т.п.

Известен вал, содержащий накладки, расположенные в местах размещения узлов трения [1] при этом каждая накладка выполнена в виде двух полуколец, жестко закрепленных на валу, а соединение между полукольцами выполнено в виде замка. Каждое полукольцо зафиксировано на валу с помощью винта, что упрощает процесс восстановления у вала ресурса по износостойкости. Это решение выбрано в качестве прототипа.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в увеличении ресурса работы резьбового крепежного элемента до уровня, соответствующего ресурса работы накладок.

На фиг.1 изображено сечение вала под накладкой; на фиг.2 сечение вала с накладкой, выполненной согласно первому варианту; на фиг.3 сечение вала с накладкой, выполненной согласно второму варианту; на фиг.4 элемент накладки, согласно второму варианту выполнения накладки (вид сбоку).

Вал 1 содержит накладки 2, жестко установленные на участках его поверхности в местах размещения узлов трения и имеющие цилиндрическую внешнюю поверхность с диаметром, равным D. Поверхность вала 1 под каждой накладкой 2 содержит чередующиеся плоские участки 3 и криволинейные участки 4, которые являются участками цилиндрической поверхности, соосной с данным участком вала 1 и имеющей диаметр, равный d. Иными словами, плоские участки 3 поверхности вала 1 совместно с его криволинейными участками 4 образуют многогранную призму с скругленными гранями. Накладки 2 выполнены в виде разъемного вкладыша, каждый элемент 5 которого зафиксирован с помощью крепежного элемента 6 (фиг. 2, 3), а число элементов 5 равно числу плоских участков 3 на поверхности вала 1. Вал 1 может содержать осевое отверстие 7 и радиальное отверстие 8 для подачи смазки в узел трения. При этом, целесообразно, чтобы в накладке 2 отверстие, сопряженное с радиальным отверстием 8, было выполнено в месте стыка 9 элементов 5. Поверхность элементов 5, обращенная к поверхности вала 1, может быть выполнена различно. Согласно первому варианту (фиг.2) эта поверхность имеет форму, которая являясь ответной по отношению к форме соответствующего участка поверхности вала 1, а именно: плоский центральный участок, сопряженный с двумя цилиндрическими участками. Согласно второму варианту (фиг.3 и 4) поверхность элементов 5, обращенная к поверхности вала 1 выполнена трехгранной, при этом, плоские участки 3 вала 1 соответствуют участкам граней многогранной призмы, вписанной в цилиндр диаметром и имеющей в основании правильный многоугольник. В этом случае элементы 5 имеют одинаковые размеры, а крайние грани имеют ширину h и расположены под углом ψ_к поверхности средней грани (значения h и ψ определяются из соотношения (1).

Элементы 5 могут быть изготовлены из материалов с требуемыми триботехническими характеристиками, при этом, каких-либо особых требований к материалу, из которого выполнен вал 1, не предъявляется. Иными словами, в качестве материала для вала 1 могут быть использованы алюминиевые сплавы, имеющие преимущественно перед стальными с точки зрения весовых характеристик. Предложенная форма элементов 5 позволяет использовать методы порошковой металлургии для их изготовления. Пропитанные смазкой элементы 5, изготовленные из металлокерамики, обеспечивают высокие триботехнические характеристики узлов трения. Кроме того, полости 10 (фиг.3) могут быть использованы в качестве компенсирующих резервуаров для смазки.

Вал 1 с закрепленными на нем элементами 5 устанавливается в соответствующий механизм. В ряде случаев перед установкой вала 1 внешние поверхности накладок 2 подвергаются механической обработке, например, проточке до требуемого размера. При работе вала происходит износ элементов 5 по наружной поверхности (потеря цилиндрической формы, уменьшение диаметра).

При плановом периодическом ремонте внешние поверхности накладок 2 могут подвергаться проточке, число которых определяется исходя из минимально допустимого размера накладок 2. После выработки ресурса по износостойкости элементов 5, вал 1 извлекается из механизма, крепежные элементы 6 отворачиваются и элементы 5 отсоединяются от вала 1. Вместо пришедших в негодность элементов 5 на поверхность вала устанавливаются новые элементы 5, которые могут быть изготовлены с припуском в радиальном направлении, равным любой наперед заданной величине.

Если элементы 5 изготовлены с припуском, то перед установкой вала 1 в механизм поверхности накладок 2 подвергаются проточке.

Использование: в машиностроении, в частности, в автомобилестроении, самолетостроении, тракторостроении и т.п. Сущность изобретения: вал содержит накладки с цилиндрической внешней поверхностью, установленные в местах размещения узлов трения. Поверхность вала на длине, равной длине соответствующей накладки, выполнена в виде прямой многогранной призмы с округленными ребрами, причем, округленные участки поверхности вала, расположенные под каждой накладкой, лежат на общей цилиндрической поверхности. Каждая накладка выполнена в виде разъемного вкладыша, число элементов которого равно числу граней призмы, а каждый элемент зафиксирован на валу с помощью резьбового крепежного элемента. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вал, содержащий накладки с цилиндрической внешней поверхностью, установленные на его поверхности в местах размещения узлов трения, при этом каждая накладка выполнена в виде разъемного вкладыша, каждый элемент которого зафиксирован на валу с помощью резьбового крепежного элемента, отличающийся тем, что поверхность вала на длине, равной длине соответствующей накладки, выполнена в виде прямой многогранной призмы со скругленными ребрами, образующими части цилиндрической поверхности одинакового радиуса, совпадающего с радиусом вала, а число граней призмы равно числу элементов разъемного вкладыша. 2. Вал по п.1, отличающийся тем, что поверхность элементов разъемного вкладыша, обращенная к поверхности вала, выполнена ответной формы по отношению к форме соответствующего участка поверхности вала. 3. Вал по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из алюминиевого сплава, а элементы резьбового вкладыша из металлокерамики. 4. Вал по п.2, отличающийся тем, что поверхность элементов разъемного вкладыша, обращенная к поверхности вала, выполнена трехгранной, при этом крайние грани выполнены одинаковой ширины и расположены под углом к поверхности средней грани, значения которых определяют по зависимостям


где h ширина крайней грани вкладыша;
ψ - угол наклона крайней грани к поверхности средней грани;
n число элементов в разъемном вкладыше;
D, d/2 соответственно внешний диаметр накладки и радиус цилиндрической поверхности скругленных ребер под соответствующей накладкой.