СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК F16B2/18 

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на улучшение конструкций соединения деталей, работающих в условиях высоких температур порядка 1000 - 2000^oC.

Известна конструкция штифтового соединения деталей, содержащая вал и втулку, соединенные между собой при помощи цилиндрического штифта [1].

Недостаток этой конструкции заключается в том, что при работе этого соединения в условиях высоких температур происходит прогрев деталей, уменьшается натяг штифта в валу и он выпадает. Обычно для деталей таких соединений, работающих в условиях высоких температур, штифт выполняется из более жаропрочных материалов, чем вал и втулка, а следовательно, коэффициент линейного расширения материала штифта меньше, чем материала вала и втулки. Штифт при прогреве расширяется меньше из-за чего уменьшается или совсем пропадает натяг между штифтом и валом, и штифт выпадает из отверстия вала. Это подтверждено результатами испытаний.

Известна конструкция штифтового соединения вала и втулки при помощи штифтов, дополнительно стопорящихся при помощи развальцовки или разрезных пружинных колец, принятая за прототип [2].

Недостаток этих конструкций состоит в том, что для штифтов, работающих в условиях высоких температур, используются жаропрочные сплавы на основе молибдена и вольфрама, обладающие пониженной пластичностью, что исключает их развальцовку, а при повышении температуры пружинных колец пропадают их пружинные свойства.

Целью изобретения является повышение надежности работы соединения деталей, работающих в условиях высоких температур.

Указанная цель достигается тем, что в соединении деталей, содержащих вал с выполненной в нем перпендикулярно продольной оси вала цилиндрической полостью, в которой установлен с натягом цилиндрический штифт из материала, величина коэффициента линейного расширения которого ниже величины коэффициента линейного расширения материала вала, на боковой поверхности штифта внутри вала выполнено осесимметричное кольцевое углубление, заполненное заподлицо с боковой поверхностью штифта металлическим материалом, величина коэффициента линейного расширения которого превышает величину коэффициента линейного расширения вала, при этом в валу выполнена по крайней мере одна цилиндрическая полость в зоне осесимметричного кольцевого углубления штифта, которая соединена с цилиндрической полостью вала под штифт, а в цилиндрической полости вала установлен на резьбе винт с конической законцовкой, вершина которой контактирует со штифтом.

На фиг. 1, 2, 3 и 4 приведены конструкции соединения деталей.

Соединение деталей (фиг. 1) содержит вал 1 с выполненной в нем перпендикулярно продольной оси 2 вала цилиндрической полостью 3 (штифт не показан). В полость 3 (фиг. 2) установлен с натягом цилиндрический штифт 4 из материала, величина коэффициента линейного расширения которого ниже величины коэффициента линейного расширения материала вала 1. На боковой поверхности 5 штифта 4 внутри вала 1 выполнено осесимметричное кольцевое углубление 6, заполненное заподлицо с боковой поверхностью 5 штифта 4 металлическим материалом 7, величина коэффициента линейного расширения которого превышает величину коэффициента линейного расширения вала 1. В качестве материала вала 1 обычно используется ниобий или его сплавы, материалом штифта 4 могут быть молибден, вольфрам или сплавы на их основе; материалом, заполняющим кольцевое углубление 6, может быть свинец, медь или различные марки припоев.

В валу 1 (фиг. 3) может быть выполнена по крайней мере одна цилиндрическая полость 8 в зоне осесимметричного кольцевого углубления 6 штифта 4, которая соединена с цилиндрической полостью 3 вала под штифт.

В полость 8 (фиг. 4) вала 1 может быть дополнительно установлен, например, винт 9 с конической законцовкой 10, вершина 11 которой контактирует с боковой поверхностью 5 штифта 4.

Во время работы вал 1 и штифт 4 прогреваются. Т.к. коэффициент линейного расширения материала 7 больше, чем коэффициент линейного расширения материала вала 1, то увеличивается натяг между валом и штифтом в зоне кольцевого углубления 6, и штифт не выпадает из полости 3 вала 1.

Наличие полости 8 (фиг. 3) в зоне осесимметричного кольцевого углубления 6 штифта еще более увеличивает надежность соединения, т.к. материал 7 при перегреве расширяется и заходит внутрь полости 8.

Наличие винта 9 (фиг. 4) также увеличивает надежность работы за счет врезания конической законцовки 10 в более мягкий, чем материал винта, материал 7 штифта.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, предложенная конструкция соединения деталей повышает надежность его работы в условиях высоких температур.

Источники информации
1. П. И. Орлов. Основы конструирования. т. 3. М.: Машиностроение, 1977, с. 62, рис. 137.

2. П. И. Орлов. Основы конструирования. т. 3. М.: Машиностроение, 1977, с. 62, 63, рис. 140, 141, 142.

Использование: соединение деталей, работающих в условиях высоких температур порядка 1000 - 2000^oC. Сущность изобретения: соединение деталей содержит вал с выполненным в нем перпендикулярно оси вала цилиндрическим отверстием, в котором установлен с натягом цилиндрический штифт из материала, величина коэффициента линейного расширения которого ниже величины коэффициента линейного расширения материала вала. На боковой поверхности штифта, расположенной внутри вала, выполнено осесимметричное кольцевое углубление, заполненное заподлицо с боковой поверхностью штифта металлическим материалом, величина коэффициента линейного расширения которого превышает величину коэффициента линейного расширения материала вала. В валу выполнено цилиндрическое отверстие в зоне осесимметричного кольцевого углубления штифта, которое соединено с цилиндрическим отверстием вала под штифт. В это отверстие установлен на резьбе винт с конической заканцовкой, вершина которой контактирует с боковой поверхностью штифта. 2 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. Соединение деталей, содержащее вал с выполненной в нем перпендикулярно продольной оси вала цилиндрической полостью, в которую установлен с натягом цилиндрический штифт из материала, величина коэффициента линейного расширения которого ниже величины коэффициента линейного расширения материала вала, отличающееся тем, что на боковой поверхности штифта, расположенной внутри вала, выполнено осесимметричное кольцевое углубление, заполненное заподлицо с боковой поверхностью штифта металлическим материалом, величина коэффициента линейного расширения которого превышает величину коэффициента линейного расширения вала. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что в валу выполнена по крайней мере одна цилиндрическая полость в зоне осесимметричного кольцевого углубления штифта, которая соединена с цилиндрической полостью вала под штифт. 3. Соединение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в цилиндрической полости вала установлен на резьбе винт с конической законцовкой, вершина которой контактирует со штифтом.