ЭКСЦЕНТРИКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1998 года по МПК B23B31/00 F16B7/00 

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к разъемным соединениям, передающим крутящий момент и осевые силы, и может быть использовано преимущественно в устройствах для соединения металлорежущего и иного инструмента, а также для соединения деталей машин, приборов и оборудования.

Известно эксцентриковое соединение (авт.св. N 424970, кл. E 21 C 15/00, 1974), включающее охватываемую деталь, имеющую на производительном участке эксцентричную и центрирующую цилиндрические поверхности, и взаимодействующую с ней охватывающую деталь с присоединительным участком аналогичного профиля.

Известно также эксцентриковое соединение (авт.св. N 538131, кл. E 21 C 15, 1974), включающее охватываемую и охватывающую детали, каждая из которых имеет эксцентричную и центрирующую концентричную цилиндрические поверхности.

Наиболее близким к изобретению из известных технических решений является эксцентриковое соединение (авт.св. N 1771891, кл. B 23 B 31/00, 1989), включающее охватываемую и охватывающую детали, каждая из которых выполнена с эксцентричной поверхностью, расположенной между двумя центрирующими, концентричными, цилиндрическими поверхностями.

Общим недостатком указанных известных конструкций эксцентриковых соединений является недостаточная точность центрирования инструмента и деталей, а также низкая их надежность и долговечность. Это объясняется тем, что в процессе передачи крутящего момента T через взаимозаклиненные эксцентричные поверхности, выполненные по одной штуке на каждой из соединяемых деталей, выборка зазоров между сопряженными поверхностями элементов соединения происходит в одном направлении, при этом площадь контакта соединенных деталей мала, а от крутящего момента образуется и действует на сопряженные детали изгибающий момент.

Задачей изобретения является повышение точности центрирования инструмента и деталей, а также увеличение надежности и долговечности.

Для решения этой задачи в эксцентриковом соединении, содержащем охватываемую деталь, имеющую на присоединительном участке эксцентричную и по крайней мере одну центрирующую концентричную цилиндрические поверхности, и взаимодействующую с ней охватывающую деталь с присоединительным участком аналогичного профиля, согласно изобретению на присоединительных участках каждой из соединяемых деталей выполнена дополнительная по крайней мере еще одна эксцентричная цилиндрическая поверхность, при этом оси дополнительных и основной эксцентричных поверхностей расположены параллельно продольной оси детали и смещены друг относительно друга.

На фиг. 1 показана конструкция эксцентрикового соединения, на присоединительном участке каждой детали которого выполнена одна центрирующая концентричная и две эксцентричные (с эксцентриситетами e) цилиндрические поверхности; на фиг.2 вариант конструкции эксцентрикового соединения, на присоединительном участке каждой детали которого выполнены две эксцентричные поверхности (с эксцентриситетами e), расположенные между двумя центрирующими концентричными цилиндрическими поверхностями; на фиг.3 вариант конструкции эксцентрикового соединения, на присоединительном участке каждой детали которого выполнены две эксцентричные поверхности (с эксцентриситетами e) и две центрирующие концентричные цилиндрические поверхности, распложенные вдоль оси детали попеременно эксцентричная поверхность следует за концентричной поверхностью.

Во всех приведенных и других вариантах конструкций эксцентриковых соединений на каждой детали возможно выполнение двух и более эксцентричных поверхностей, при этом оси эксцентричных поверхностей должны быть расположены параллельно продольной оси детали и смещены друг относительно друга.

Рекомендуемое эксцентриковое соединение содержит охватываемую деталь 1 (фиг. 1, 2 и 3) и охватывающую деталь 2, присоединительные участки которых имеют эксцентричные 3 и 4 и центрирующую концентричную 5 (фиг.1), или центрирующие концентричные 5 и 6 (фиг.2 и 3) цилиндрические поверхности.

Сборка предлагаемого эксцентрикового соединения осуществляется следующим образом. Охватываемую деталь 1 вводят в подобное ей по форме отверстие охватывающей детали 2, при этом эксцентричные 3 и 4 и центрирующая концентричная 5 (фиг.1), и центрирующие концентричные 5 и 6 (фиг.2 и 3) цилиндрические поверхности соприкасаются друг с другом. При приложении к деталям 1 и 2 противонаправленных крутящих моментов T эксцентричные поверхности 3 и 4 радиально взаимозаклиниваются и далее детали 1 и 2, до их рассоединения, представляют собой единое целое. Разборка производится в порядке, обратном сборке.

Работа эксцентрикового соединения производится следующим образом. Крутящий момент T от охватываемой 1 или охватывающей 2 деталей передается соответственно охватывающей 2 или охватываемой 1 деталям как посредством активного зацепления профильных эксцентричных поверхностей (с эксцентриситетами e), так и за счет силы трения, возникающей от эффекта радиального их заклинивания. Осевые силы передаются через контактирующие торцовые поверхности соединенных деталей. От осевого разъединения деталей удерживает активное их зацепление и сила трения, возникающая между эксцентричными и концентричными поверхностями.

В известных эксцентриковых соединениях на присоединительном участке каждой детали выполнена одна эксцентричная поверхность, поэтому в процессе взаимозаклинивания эксцентричных поверхностей сопрягаемых деталей выборка зазоров между сопряженными поверхностями в соединении происходит в одностороннем направлении, т.е. продольные оси соединяемых деталей смещаются друг относительно друга в противоположные стороны. Поэтому точность центрирования известных эксцентриковых соединений низкая. Кроме того, в известных эксцентриковых соединениях при взаимозаклинивании эксцентричных поверхностей возникает изгибающий момент сил на присоединительных участках деталей. При передаче больших крутящих моментов возникающие большие изгибающие моменты снижают долговечность соединения. Более того, при взаимозаклинивании эксцентричных поверхностей их контакт осуществляется одной стороной, это снижает площадь контакта поверхностей сопрягаемых деталей и тем самым уменьшает надежность эксцентриковых соединений.

Техническими преимуществами заявляемого эксцентрикового соединения являются следующие.

В эксцентриковом соединении на присоединительном участке каждой детали выполнены основная и по крайней мере еще одна дополнительная эксцентричные поверхности, оси которых расположены параллельно продольной оси детали и смещены от нее, например, в противоположные стороны. При таком положении осей эксцентричных поверхностей в процессе их взаимозаклинивания под действием возникающих противонаправленных сил образуются противонаправленные смещения продольных осей соединяемых деталей. Противонаправленное смещение продольных осей сопрягаемых деталей в соединении взаимно вычитает одну величину смещения продольной оси из другой величины смещения продольной оси, т.е. из большей величины смещения продольной оси вычитается меньшая величина смещения продольной оси и разностью этих величин является величина смещения друг относительно друга продольных осей соединенных деталей. При равных эксцентриситетах эксцентричных поверхностей величина смещения продольных осей соединенных деталей равна нулю, т.е. за счет выполнения двух и более эксцентричных поверхностей на присоединительном участке каждой детали эксцентрикового соединения возникает эффект самоцентрирования соединенных деталей. Это повышает точность центрирования эксцентрикового соединения. При взаимозаклинивании эксцентричных поверхностей предлагаемого соединения на них возникают противонаправленные уравновешивающие друг друга силы. Это исключает возникновение изгибающего момента сил и повышает долговечность эксцентрикового соединения. При взаимозаклинивании эксцентричных поверхностей рекомендуемого эксцентрикового соединения их контакт осуществляется по крайней мере с двух сторон на каждой соединяемой детали, это повышает площадь контакта поверхностей сопрягаемых деталей и тем самым повышает надежность эксцентрикового соединения.

Достоверность решения задачи подтверждается следующими доводами. В предлагаемом эксцентриковом соединении за счет выполнения дополнительного количества эксцентриковых поверхностей и расположения их осей параллельно продольной оси соединяемой детали, а также смещения их осей друг относительно друга повышается точность центрирования инструмента и деталей и увеличивается надежность и долговечность соединения в целом.

Описанные новые отличительные признаки проявляют в предлагаемом эксцентриковом соединении новые технические свойства и поэтому могут обусловить соответствующий критерию охраноспособного изобретения - изобретательский уровень.

Изобретение относится к машиностроению, к разъемным соединениям, передающим крутящий момент и осевые силы, и может быть использовано преимущественно в конструкциях устройств для соединения металлорежущего и иного инструмента, и деталей машин, приборов и оборудования. Сущность изобретения: на присоединительных участках каждой из сопрягаемых деталей выполнена дополнительная, по крайней мере, еще одна эксцентричная цилиндрическая поверхность, при этом оси дополнительных и основной эксцентричных цилиндрических поверхностей расположены параллельно продольной оси детали и смещены друг относительно друга. 3 ил.

Эксцентриковое соединение, содержащее охватываемую деталь, имеющую на присоединительном участке по крайней мере одну центрирующую цилиндрическую поверхность, ось которой совпадает с осью детали, эксцентричную цилиндрическую поверхность, ось которой параллельна оси детали, и предназначенную для сопряжения с ней охватывающую деталь с присоединительным участком соответствующего профиля, отличающееся тем, что на присоединительных участках каждой из сопрягаемых деталей выполнена по крайней мере одна дополнительная эксцентричная цилиндрическая поверхность с осью, параллельной оси детали и смещенной относительно оси основной эксцентричной цилиндрической поверхности.