Предохранительное соединение типа «вал-втулка» через переходной участок Российский патент 2024 года по МПК F16B3/00 F16D9/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к машиностроению, а именно к соединению типа "вал-втулка", и предназначено для передачи и восприятия крутящего момента, а также может быть применено там, где необходимо осуществлять защиту деталей от разрушений при превышении допустимого крутящего момента.

Уровень техники

Наиболее близким к заявленному изобретению является шлицевое (зубчатое) соединение - соединение вала (охватываемой поверхности) и отверстия (охватывающей поверхности) с помощью шлицев (впадин) (далее - шлиц) и зубьев (выступов) (далее - зуб), осуществляемое без применения вспомогательной детали. При этом воспринимающие крутящий момент зубья отверстия (охватывающей поверхности) находятся над зубьями вала (охватываемой поверхности), относительно оси вала (охватываемой поверхности (см. кн. Д.Н. Решетов "Детали машин", 1989 г.).

Недостатками шлицевых соединений является разрушение шлицевого соединения или всего механизма, при превышении некоторой величины допустимого крутящего момента и передаче повышенной нагрузки на рабочий механизм, а также трудоемкость и высокая стоимость ремонта при износе.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом заявленного изобретения является создание предохранительного соединения типа "вал-втулка" через переходной участок вала между ступенями вала - соединение вала, с по крайней мере двумя ступенями разных диаметров, и втулки, охватывающей по крайней мере ступень вала с меньшим диаметром граничащую с переходным участком вала участвующего в передаче и восприятии крутящего момента. Термин «втулка» применяется для обозначения таких деталей как втулка, ступица, шкив, зубчатое колесо и т.п.

Предохранительное соединение типа "вал-втулка" через переходной участок между ступенями вала, осуществляется с применением по крайней мере одной вспомогательной детали и/или напрямую.

В качестве вспомогательной детали, в частном случае, выступает по крайней мере одна предохранительная шпонка (далее - шпонка), поэтому необходимо понимать, что указанный вариант не является исчерпывающим и ни в коей мере не ограничивает заявленных прав. Шпонка является деталью, передающей и воспринимающей крутящий момент от вала и втулки, и располагается одновременно в элементах вала и втулки. На валу: в по крайней мере одном шлице ступени с бóльшим диаметром и/или в по крайней мере одном отверстии на переходном участке вала между двумя ступенями разных диаметров. На втулке: в по крайней мере одном торцевом элементе (шлиц, и/или прорезь, и/или паз, и/или отверстие) втулки (далее - торцевой шлиц), и/или в по крайней мере одном шлице охватывающей поверхности втулки, и/или в по крайней мере одном шлице наружной поверхности втулки. Форма, размер, количество и материал шпонки выбираются исходя из конкретных возможностей соединяемых деталей и целей соединения. При превышении допустимого крутящего момента, шпонка имеет возможность разрушения.

Напрямую, для передачи и восприятия крутящего момента между валом и втулкой, соединение происходит с помощью по крайней мере одного торцевого элемента (торец с по крайней мере одной прорезью или пазом, и/или шип, и/или выступ, и/или зуб) втулки (далее - торцевой зуб). Форма, размер, количество и материал торцевого зуба выбираются исходя из конкретных возможностей соединяемых деталей и целей соединения. При превышении допустимого крутящего момента, торцевой зуб имеет возможность разрушения.

Когда вращающий момент достигает предельного значения, шпонка и торцевой зуб разрушаются, не допуская передачи повышенной нагрузки на соединение и рабочий механизм, предотвращая их поломку. Для восстановления передачи крутящего момента требуется замена разрушенной шпонки или втулки с торцевым зубом. Для увеличения срока службы зуба(ев) вала, зуба(ев) охватывающей поверхности втулки, зуба(ев) наружной поверхности втулки, торцевого(ых) шлица(ев) втулки, отверстия(ий) на переходном участке вала, как более дорогих и сложных по изготовлению, шпонка и втулка с торцевым зубом имеют меньшую твердость по отношению к ним и служат в качестве сменной детали.

Вал содержит по крайней мере одно отверстие на переходном участке вала между двумя ступенями разных диаметров, и/или по крайней мере один зуб и, соответственно, шлиц на ступени большего диаметра, торцы которых выходят на переходном участке вала, между двумя ступенями разных диаметров.

Передача и восприятие крутящего момента валом осуществляется через переходной участок вала между двумя ступенями разных диаметров: через торец по крайней мере одного шлица ступени большего диаметра, при этом местом передачи и восприятия крутящего момента валом является боковая поверхность по крайней мере одного шлица, и/или передача и восприятие крутящего момента валом осуществляется через по крайней мере одно отверстие на переходном участке вала между двумя ступенями разных диаметров, при этом местом передачи и восприятия крутящего момента валом является боковая поверхность по крайней мере одного отверстия.

Передача и восприятие крутящего момента втулкой осуществляется через торец втулки, при этом втулка охватывает по крайней мере ступень вала с меньшим диаметром, граничащую с переходным участком вала участвующего в передаче и восприятии крутящего момента. При соединении с помощью по крайней мере одной шпонки: по крайней мере одним шлицем на охватывающей поверхности, и/или по крайней мере одним шлицем наружной поверхности, и/или по крайней мере одним торцевым шлицем. При этом местом передачи и восприятия крутящего момента втулкой является по крайней мере одна боковая поверхность по крайней мере одного шлица охватывающей поверхности, и/или наружной поверхности, и/или торцевого шлица. При соединении напрямую: по крайней мере одним торцевым зубом, расположенным в по крайней мере одном шлице ступени большего диаметра вала и/или в по крайней мере одном отверстии на переходном участке вала между двумя ступенями разных диаметров. При этом местом передачи и восприятия крутящего момента втулкой является по крайней мере одна боковая поверхность по крайней мере одного торцевого зуба.

При соединении вала и втулки способом, требующим удержания шпонки в наружном шлице втулки, и/или в торцевом шлице втулки, и/или шлице вала, или торцевого зуба в шлице вала, по крайней мере ступень вала большего диаметра и/или втулка охватываются отверстием (охватывающей поверхностью).

Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими рисунками:

Фиг. 1 - показана схема соединения вала с шлицами и втулки с шлицами, с использованием шпонки, вид с торца.

Фиг. 2 - показана схема соединения вала с шлицем и втулки с шлицем, с использованием шпонки, вид сбоку.

Фиг. 3 - показана схема соединения вала с шлицами и втулки с торцевыми зубьями, вид с торца.

Фиг. 4 - показана схема соединения вала с шлицем и втулки с торцевым зубом, вид сбоку.

Обозначения на фиг. 1-4:

1 - втулка;

2 - зуб охватывающей поверхности втулки;

3 - шпонка;

4 - зуб вала;

5 - вал;

6 - шлиц охватывающей поверхности втулки;

7 - шлиц вала;

8 - переходной участок вала между двумя ступенями разных диаметров;

9 - ступень вала с меньшим диаметром;

10 - ступень вала большего диаметра;

11 - торцевой зуб;

12 - торцевой шлиц.

Осуществление изобретения

В частном случае, для передачи крутящего момента между валом и втулкой представлены два варианта, поэтому необходимо понимать, что указанные варианты не являются исчерпывающими и ни в коей мере не ограничивают заявленных прав.

Вариант первый (фиг. 1, фиг. 2). Втулка 1 надета на вал 5 и охватывает ступень вала с меньшим диаметром 9 и ступень вала большего диаметра 10, совмещены торцы зубьев охватывающей поверхности втулки 2 с торцами зубьев вала 4, шпонка 3 установлена в совмещенные шлицы охватывающей поверхности втулки 6 и шлицы вала 7. Тем самым обеспечивается возможность для восприятия или передачи крутящего момента между валом 5 и втулкой 1.

Вариант второй (фиг. 3, фиг. 4). Втулка 1 надета на ступень вала с меньшим диаметром 9, торцевой зуб втулки 11 располагается в шлице вала 7. Тем самым обеспечивается возможность для восприятия или передачи крутящего момента между валом 5 и втулкой 1.

Изобретение относится к машиностроению. Предохранительное соединение типа «вал-втулка» через переходной участок содержит вал, содержащий переходной участок вала между двумя ступенями разных диаметров, и втулку. При этом вал также содержит отверстие и/или шлиц. Втулка содержит шлиц на охватывающей поверхности и/или шлиц на наружной поверхности, и/или торцевой шлиц, и/или торцевой зуб. Втулка охватывает ступень вала с меньшим диаметром. Передача и восприятие крутящего момента валом осуществляется через переходной участок вала между двумя ступенями разных диаметров: через торец шлица ступени большего диаметра и/или через отверстие. Крутящий момент между валом и втулкой передается с помощью вспомогательной детали, расположенной одновременно и на валу в шлице ступени большего диаметра и/или в отверстии между двумя ступенями разных диаметров на переходном участке, и во втулке в торцевом шлице, и/или в шлице охватывающей поверхности, и/или в шлице наружной поверхности. Достигается создание предохранительного соединения через переходной участок между двумя ступенями вала разных диаметров. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Предохранительное соединение типа «вал-втулка» через переходной участок, содержащее вал, содержащий переходной участок вала между двумя ступенями разных диаметров, и втулку, отличающееся тем, что вал содержит по крайней мере одно отверстие на переходном участке вала между двумя ступенями разных диаметров и/или по крайней мере один шлиц на ступени большего диаметра; втулка, содержащая по крайней мере один шлиц на охватывающей поверхности, и/или по крайней мере один шлиц на наружной поверхности, и/или по крайней мере один торцевой шлиц, и/или по крайней мере один торцевой зуб, охватывает по крайней мере ступень вала с меньшим диаметром, граничащую с переходным участком вала участвующего в передаче и восприятии крутящего момента; передача и восприятие крутящего момента валом осуществляется через переходной участок вала между двумя ступенями разных диаметров: через торец по крайней мере одного шлица ступени большего диаметра и/или через по крайней мере одно отверстие; крутящий момент между валом и втулкой передается и воспринимается или с помощью по крайней мере одной вспомогательной детали, расположенной одновременно и на валу: в по крайней мере одном шлице ступени большего диаметра и/или в по крайней мере одном отверстии между двумя ступенями разных диаметров на переходном участке, и во втулке: в по крайней мере одном торцевом шлице, и/или в по крайней мере одном шлице охватывающей поверхности, и/или в по крайней мере одном шлице наружной поверхности, или крутящий момент между валом и втулкой передается и воспринимается напрямую: с помощью по крайней мере одного торцевого зуба втулки, расположенного в по крайней мере одном шлице ступени вала большего диаметра и/или в по крайней мере одном отверстии на переходном участке вала между двумя ступенями разных диаметров.

2. Предохранительное соединение «вал-втулка» по п.1, отличающееся тем, что вспомогательная деталь имеет возможность разрушения, при превышении допустимого крутящего момента.

3. Предохранительное соединение «вал-втулка» по п.1, отличающееся тем, что торцевой зуб имеет возможность разрушения, при превышении допустимого крутящего момента.