УЗЕЛ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F16L23/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидромашиностроению, и может быть использовано в гидротурбиностроении для соединения валов гидротурбин с валами гидрогенераторов, с рабочими колесами гидротурбин и рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Известен узел фланцевого соединения, содержащий установленные в отверстиях фланцев цилиндрические втулки и расположенные в них с зазором болты с гайками [1]. Цилиндрические втулки в пределах одного фланца установлены с зазором, а в пределах другого фланца - плотной посадкой. При работе этого узла фланцевого соединения под действием крутящего момента в первую очередь выбираются наименьшие зазоры, обусловленные рассеиванием размеров втулок и отверстий во фланце. После этого происходит изгибная деформация втулок, установленных во фланце с зазором, и болтов, установленных с зазором в обоих фланцах. Часть сдвигающих нагрузок от крутящего момента воспринимается силами трения на поверхности стыка фланцев, возникающих вследствие затяжки болтов.

Однако такая конструкция соединения обладает невысокой несущей способностью из-за небольшой изгибной жесткости болтов, установленных по всей суммарной толщине фланцев. От сдвигающего усилия, болты, плотно прижатые к соединяемым фланцам, сдвигающимся в разные стороны, изгибаются как стержни, защемленные в сечении, совпадающем с первым витком резьбы гайки, являющемся наиболее опасным и в сечении, совпадающим с опорной поверхностью головки болтов.

Известен еще узел фланцевого соединения, содержащий установленные в отверстиях фланцев цилиндрические втулки и расположенные в них на плотной посадке в непосредственной близости от плоскости стыка болты с гайками [2]. Цилиндрические втулки в пределах одного фланца установлены с зазором, а в пределах другого фланца - плотной посадкой. Наружный поясок болта сопрягается плотной посадкой с внутренним выступом втулки.

Однако выполнение такой конструкции сложно в производстве, так как установка наружных поясков болтов с плотной посадкой во внутренних выступах втулок требует высокой точности изготовления и усложняет технологию сборки. Поэтому зачастую используют переходную посадку, например А/Д (Н7/q6). При этом крутящий момент, создающий поперечные усилия на болты и втулки, распределяется неравномерно из-за наличия различных в пределах поля допусков зазоров между болтами и втулками. Эта неравномерность достигает 0,2... 0,3 и снижает надежность работы соединения [3].

Задача изобретения - упрощение технологии изготовления, сборки и повышение надежности работы узла.

Поставленная задача достигается тем, что внутренний выступ втулки выполнен коническим в непосредственной близости от плоскости разъема соединяемых фланцев, а болт выполнен с ответным наружным коническим пояском, сопрягающимся с выступом втулки.

На чертеже показан продольный разрез узла фланцевого соединения.

Узел фланцевого соединения содержит установленные в отверстиях фланцев 1 и 2 цилиндрические втулки 3 и расположенные в них болты 4 с гайками 5. Во фланце 1 выполнены цилиндрические расточки 6 с кольцевыми опорными поверхностями 7, а на концах втулок 3 - ответные расточкам 6 цилиндрические выступы 8 с опорными поверхностями 9. Цилиндрические втулки 3 установлены в отверстиях фланца 1 с зазором, а в пределах фланца 2 - с плотной посадкой. Наружный конический поясок 10 болта 4 сопрягается плотной посадкой с внутренним коническим выступом 11 втулок 3.

При сборке фланцевого соединения затяжкой гаек 5 обеспечивается плотная посадка наружных конических поясков 10 болтов 4 во внутренних конических выступах 11 втулок 3.

При работе узла фланцевого соединения крутящий момент будет передаваться одновременно и равномерно на все остальные втулки 3 (не показаны) и болты 4 за счет их жесткого защемления по сопрягаемым коническим поверхностям.

Таким образом, предлагаемый узел фланцевого соединения позволяет обеспечить равномерное распределение срезающих усилий между всеми втулками и болтами и тем самым повысить надежность работы фланцевого соединения. Кроме того, отпадает необходимость высокой точности изготовления сопрягаемых поверхностей и за счет регулирования затяжки гайками болтов упрощаются технологии изготовления и сборки узла фланцевого соединения.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 985399, М. Кл³ F 03 В 1/00.

2. Патент на изобретение 2157942 Узел фланцевого соединения, Бугов Х.У., Хамуков А. Ц. , Семенов Л.Х. и др. 20.10.2000 г. на заявку 98114732/06 от 28.07.1998 г.

3. Бугов А.У. Фланцевые соединения. Расчет и проектирование. Л., Машиностроение. Л.О. 1975 г. - 191 с.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидротурбиностроении для соединения валов гидротурбин с валами гидрогенераторов и с рабочими колесами гидротурбин. Внутренний выступ втулки выполнен коническим в непосредственной близости от плоскости разъема соединяемых фланцев, а болт выполнен с ответным наружным коническим пояском, сопрягающимся с выступом втулки. При сборке узла фланцевого соединения затяжкой гаек обеспечивается плотная посадка наружных конических поясков болтов в внутренних конических выступах втулок. При этом наружные конические пояски болтов создают давления на внутренних конических поверхностях выступов втулок, вследствие чего происходит дополнительное повышение натяга между концами втулок и отверстиями фланцев. Это приводит к устранению зазоров между наружными коническими поясками болтов и внутренними коническими выступами втулок и наружной цилиндрической поверхностью втулок и фланцевых отверстий. Вследствие этого повышается равномерность работы всех болтов рассматриваемого узла и его несущая способность. 1 ил.

Узел фланцевого соединения деталей машин, преимущественно гидромашин, содержащий установленные в отверстиях фланцев цилиндрические втулки и расположенные в них болты с гайками, во фланце, в котором с зазором установлены втулки, выполнены цилиндрические расточки с кольцевыми опорными поверхностями, а на концах втулок - ответные расточкам цилиндрические выступы с опорными поверхностями, втулка выполнена с внутренним выступом в непосредственной близости от плоскости разъема соединяемых фланцев, а болт выполнен с ответным наружным пояском, сопрягающимся с выступом втулки, отличающийся тем, что внутренний выступ втулки выполнен коническим в непосредственной близости от плоскости разъема соединяемых фланцев, а болт выполнен с ответным наружным коническим пояском, сопрягающимся с выступом втулки.