Устройство взаимной фиксации концентричных цилиндрических деталей Российский патент 2024 года по МПК F16B21/18 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для взаимной фиксации и закрепления цилиндрических деталей, расположенных концентрично, например, для фиксации цилиндрических деталей на валах или внутри корпусов.

Из патента US4225263 (опубл. 30.09.1980) известно устройство фиксации, в котором внешняя охватывающая деталь (ступица колеса) выполнена с окружной канавкой, внутренние охватываемые детали (вал и гайка) - с коническими поверхностями. Эти три детали образуют кольцевую канавку, в которой расположено стопорное кольцо. Стопорное кольцо, называемое в патенте уплотнительным кольцом, расширяется при навинчивании гайки на вал.

Использование данного устройства фиксации не обеспечит надежную долговременную эксплуатацию, т.к. уплотнительное кольцо слишком гибкое, чтобы обеспечить достаточную прочность, когда соединение подвергается высоким нагрузкам. Кроме того, устройство непригодно для применения в полевых условиях, т.к. уплотнительное кольцо в условиях низких температур потеряет эластичность и затвердеет.

Из патента JP2000245097 (опубл. 08.09.2000) известно устройство фиксации и закрепления деталей, применяемое в электрической машине. В цилиндрическом корпусе электрической машины расположены статор и ротор на валу электрической машины. Вал установлен в подшипниках, соединенных с корпусом посредством щитов. Корпус изготовлен с внутренней окружной канавкой. Подшипниковый щит состоит из двух частей, снабженных фасками, которые образуют с внутренней канавкой корпуса кольцевой канал. В кольцевом канале установлена винтовая пружина, диаметр витков которой соответствует диаметру кольцевого канала, а длина пружины достаточна для ее размещения внутри всего канала. Концы винтовой пружины соединены с образованием кольца.

В данном патенте фиксация подшипникового щита относительно корпуса ненадежна вследствие недостаточной жесткости винтовой пружины. Из патента RU2021549 (опубл. 15.10.1994) известно устройство для осевой фиксации деталей типа вал - втулка, содержащее стопорное разрезное кольцо, установленное на посадочную поверхность кольцевой канавки, выполненной на цилиндрической поверхности одной из соединенных деталей. На торцах концов кольца расположены выступы, взаимодействующие с цилиндрической поверхностью, находящейся за кольцевой канавкой. Цилиндрическая поверхность за кольцевой канавкой выполнена эксцентрично посадочной поверхности кольцевой канавки.

Данная конструкция является сложной в изготовлении при недостаточной надежности фиксации.

Технической задачей является устранение вышеуказанных недостатков аналогов.

Технический результат заключается в обеспечении надежного закрепления между собой концентричных цилиндрических деталей, при технологичности устройства фиксации.

Технический результат достигается в устройстве взаимной фиксации концентричных цилиндрических деталей, содержащем:

- первую деталь, выполненную с окружной канавкой;

- вторую деталь, выполненную с фаской и установленную таким образом, что ее фаска сопряжена с окружной канавкой;

- опорные устройства, выполненные в виде винтов, ввинченных во вторую деталь, и образующих своими коническими головками совместно с окружной канавкой первой детали и фаской второй детали кольцевой канал;

- стопорное кольцо из пружинной стали, заблокированное в кольцевом канале, причем стопорное кольцо выполнено с зазором.

Кроме того, стопорное кольцо выполнено с размерами, обеспечивающими его упор в образующие кольцевой канал поверхности.

Кроме того, вторая деталь установлена внутри первой детали.

Кроме того, первая деталь установлена внутри второй детали.

Кроме того, первая деталь представляет собой корпус электрической машины, а вторая деталь - подшипниковый щит, установленный внутри корпуса.

Кроме того, первая деталь представляет собой вал, а вторая деталь - втулку, установленную на валу.

Сущность изобретения поясняют чертежи заявляемого устройства.

Фиг. 1 - продольный разрез электрической машины с устройством фиксации щита в корпусе. Фиг. 2 - вид А на фиг. 1 в масштабе увеличения. Фиг. 3 - стопорное кольцо (общий случай). Фиг. 4 - продольный разрез устройства фиксации втулки на валу.

Устройство фиксации концентричных цилиндрических деталей на фиг. 1 и 2 содержит первую деталь в виде корпуса 1 электрической машины и вторую деталь в виде подшипникового щита 8, расположенного в корпусе 1. Корпус 1 изготовлен с внутренней окружной канавкой 11. Подшипниковый щит 8 снабжен по периферии фаской 12 и установлен внутри корпуса 1 таким образом, что его фаска 12 сопряжена с окружной канавкой 11. Окружная канавка 11 выполнена в поперечном сечении в виде трапеции.

В корпусе 1 (фиг. 1) расположены статор 2 и ротор 3 на валу 4 электрической машины. Вал 4 установлен в подшипниках 5 и 6, соединенных с корпусом 1 посредством переднего и заднего подшипниковых щитов 7 и 8. Передний щит 7 может быть выполнен в виде единой детали с корпусом 1. Задняя крышка 9 жестко установлена с торца корпуса 1. Клеммная панель 10 установлена внутри корпуса 1 на заднем щите 8, что позволяет уменьшить диаметральный габарит электрической машины и исключить из ее конструкции коробку выводов.

Опорное устройство (фиг. 1, 2) образует своей конической поверхностью совместно с окружной канавкой 11 корпуса и фаской 12 щита кольцевой канал. В кольцевом канале установлено стопорное кольцо 13 с упором в поверхности кольцевого канала.

Опорное устройство на фиг. 1 и 2 выполнено в виде винтов 14, ввинченных в резьбовые отверстия подшипникового щита 8 до упора конической поверхности головок винтов 14 в стопорное кольцо 13.

Устройство фиксации концентричных цилиндрических деталей на фиг. 4 содержит первую деталь в виде вала 17 и вторую деталь в виде расположенной на валу 17 втулки 18. Вал 17 выполнен с окружной канавкой 19. Втулка 18 снабжена по внутреннему диаметру фаской 20 и установлена на валу 17 таким образом, что ее фаска 20 сопряжена с окружной канавкой 19. Окружная канавка 19 выполнена в поперечном сечении в виде трапеции.

Опорное устройство (фиг. 4) образует своей конической поверхностью совместно с окружной канавкой 19 вала и фаской 20 втулки кольцевой канал. В кольцевом канале установлено стопорное кольцо 13 с упором в поверхности кольцевого канала.

Опорное устройство на фиг. 4 выполнено в виде винтов 14, ввинченных в резьбовые отверстия втулки 18 до упора конической поверхности головок винтов 14 в стопорное кольцо 13.

Стопорное кольцо 13 (фиг. 3) выполнено из пружинной стали. При этом, для упрощения изготовления стопорного кольца 13 используют стальную пружинную проволоку диаметра (d, мм) по ГОСТ 9389-75. Кольцо 13 выполнено с зазором (а, мм) для обеспечения его сжатия/разжатия при монтаже. Стопорное кольцо 13 выполнено с размерами, обеспечивающими его упор в образующие кольцевой канал поверхности. Размеры стопорного кольца 13 обозначены следующим образом: d - диаметр поперечного сечения, мм; Dвн - внешний диаметр, мм.

Монтаж стопорного кольца 13 на фиг. 1 - 2 производят после сборки конструктивных элементов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 электрической машины. Установку задней крышки 9 производят после монтажа стопорного кольца 13.

Стопорное кольцо 13 поджимают за счет его зазора (а) и помещают в окружную канавку 11, где кольцо 13 под действием силы упругости разжимается.

При использовании опорного устройства на фиг. 1 и 2, в резьбовые отверстия по окружности подшипникового щита 8 ввинчивают винты 14 до упора конической поверхности головок винтов 14 в стопорное кольцо 13 и упора стопорного кольца 13 в фаску 12 щита 8. В этом случае коническая поверхность кольцевого канала со стороны винтов 14 имеет промежутки в пространстве между винтами 14.

В результате стопорное кольцо 13 заблокировано в кольцевом канале, образованном коническими поверхностями опорного устройства, фаски 12 щита, окружной канавки 11 корпуса, что надежно фиксирует задний щит 8 от осевого и радиального смещения в корпусе 1, и следовательно, также фиксирует подшипник 6 и вал 4.

Монтаж стопорного кольца 13 на фиг. 4 производят следующим образом. Стопорное кольцо 13 слегка разжимают за счет его зазора (а), заводят на вал 17 и помещают в окружную канавку 19, где кольцо 13 под действием силы упругости поджимается.

При использовании опорного устройства на фиг. 4, в резьбовые отверстия по окружности втулки 18 ввинчивают винты 14 до упора конической поверхности головок винтов 14 в стопорное кольцо 13 и упора стопорного кольца 13 в фаску 20 втулки. В этом случае коническая поверхность кольцевого канала со стороны винтов 14 имеет промежутки в пространстве между винтами 14.

Предлагаемое устройство фиксации технологично за счет использования в его конструкции стандартных или простых в изготовлении деталей, а также благодаря простоте монтажа.

В приведенном выше описании и на прилагаемых чертежах предпочтительные варианты осуществления описаны как взаимное запирание между подшипниковым щитом 8 и корпусом 1 электрической машины, а также между валом 17 и втулкой 18. Однако изобретение не ограничивается этой областью и может применяться в целом для взаимного закрепления концентричных деталей, сопряженных цилиндрическими поверхностями.

Изобретение относится к машиностроению. Устройство взаимной фиксации концентричных цилиндрических деталей, содержащее: первую деталь, выполненную с окружной канавкой, вторую деталь, выполненную с фаской и установленную таким образом, что ее фаска сопряжена с окружной канавкой, опорные устройства, выполненные в виде винтов, ввинченных во вторую деталь и образующих своими коническими головками совместно с окружной канавкой первой детали и фаской второй детали кольцевой канал, стопорное кольцо из пружинной стали, заблокированное в кольцевом канале, причем стопорное кольцо выполнено с зазором. Технический результат: обеспечение надежного закрепления между собой концентричных цилиндрических деталей, при технологичности устройства фиксации. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство взаимной фиксации концентричных цилиндрических деталей, содержащее:

- первую деталь, выполненную с окружной канавкой;

- вторую деталь, выполненную с фаской и установленную таким образом, что ее фаска сопряжена с окружной канавкой;

- опорные устройства, выполненные в виде винтов, ввинченных во вторую деталь и образующих своими коническими головками совместно с окружной канавкой первой детали и фаской второй детали кольцевой канал;

- стопорное кольцо из пружинной стали, заблокированное в кольцевом канале, причем стопорное кольцо выполнено с зазором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стопорное кольцо выполнено с размерами, обеспечивающими его упор в образующие кольцевой канал поверхности.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вторая деталь установлена внутри первой детали.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая деталь установлена внутри второй детали.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая деталь представляет собой корпус электрической машины, а вторая деталь - подшипниковый щит, установленный внутри корпуса.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая деталь представляет собой вал, а вторая деталь - втулку, установленную на валу.