Соединение охватывающей детали с охватываемой Советский патент 1991 года по МПК F16D1/00 

1

(21)4781532/27 (22)15.01.90

(46)23.12.91. Бюл. №47

(71)Азербайджанский политехнический институт им. Ч. Ильдрыма

(72)Н.С. Алиев и С.М.-И. Мириев (53)621.825.5(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1612141. кл. F 16 D 1/00, 1989.

(54) СОЕДИНЕНИЕ ОХВАТЫВАЮЩЕЙ ДЕТАЛИ С ОХВАТЫВАЕМОЙ

(57)Изобретение относится к машиностроению, в частности к соединениям, передающим крутящий момент. Цель изобретения уменьшение металлоемкости соединения при сохранении регламентированной несущей способности. В соединении конические затяжные кольца выполнены с уменьшающимися по ширине геометрическими параметрами по мере удаления от начальной пары колец, размещенной со стороны затяжного элемента. Уменьшение ширины осуществляется в соответствии с законом изменения абсолютных значений исследованных членов ряда Фибоначчи (при этом обеспечивается возможность уменьшения длины соединения), а также за счет равнопрочное™ всех пар колец. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к соединениям, передающим крутящий момент и осевую нагрузку.

Цель изобретения - уменьшение металлоемкости всего соединения при сохранении регламентированной несущей способности.

На чертеже показано соединение коническими затяжными кольцами.

Соединение состоит из вала 1, ступицы, 2, затяжной гайки 3, начальной пары колец 4 и 5 и последней пары колец 6 и 7.

Соединение работает сл едующим образом.

Кольца, надвигаясь при затяжке своими коническими поверхностями одно на дру- ое, упруго деформируют наружные (охватывающие) кольца 6 и 4, растягивая их. внутренние (охватываемые) кольца 5 и 7 сжимаются, вследствие чего на поверхностях вала 1 и отверстия ступицы 2 возникает

Ё

требуемый гарантируемый натяг. Как известно, пары колец нагружаются неравномерно, т.е. на наружных и внутренних поверхностях колец, контактирующих со ступицей и валом,, напряжение контакта прямо пропорционально осевым силам затяжки. Таким образом, первая пара колец, контактирующая с зажимной гайкой, нагружается больше всех, а последняя пара нагружается меньше всех. Например, если часть осевой силы Р затяжки затрачивается на создание натяга в первой паре колец, то вторая пара колец нагружается осевой силой, равной 2 P-2Ti, где Ti - осевая составляющая сил трения в начальной паре колец. Третья же пара колец нагружается осевой силой, равной Рз Р2-2Т2, где Та - составляющая сил трения во второй паре. Очевидно, что каждая последующая пара колец нагружается все более уменьшающимися осевыми силами, которые соответстVI

О

о

со

о

ю

венно создают контактные напряжения на поверхностях контакта. Если уменьшить площадь контакта тел при постоянном значении силы контакта, то напряжения будут увеличены, т.е., уменьшая площадь контакта пар колец с валом и со ступицей по мере удаления от начальной пары колец, можно добиться увеличения напряжений в указанных парах колец, другими словами, добиться приблизительного равенства напряжений во всех парах колец. Очевидно, что площадь контакта пар колец является функцией размера ширины колец. Уменьшая ширину пар колец по мере удаления от начальной, достигается эффект более равномерного распределения напряжений по длине соединения, что увеличивает несущую способность соединения. Кроме того, все пары колец, кроме начальной, имеют меньшие осевые габариты, что уменьшает общую длину соединения и способствует уменьшению металлоемкости соединения. Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что напряжение контакта по длине соединений подчиняются экспоненциальному закону, причем пиковое значение возникает в начальной паре, Тогда, уменьшая ширину пар колец (кроме начальной) на 2, 3, 5 и 8 мм и т.д., получаем пары колец с уменьшающимися ширинами. Т.к. общая длина соединения уменьшается,

6

то ступица может быть изготовлена короткой, что также уменьшает металлоемкость. Вышеуказанный ряд является рядом Фибоначчи, который растет по экспоненциальному закону, что и является причиной его применения.

Использование предлагаемого изобретения в производстве даст экономический эффект за счет уменьшения металлоемкости при сохранении несущей способности всего соединения.

Формула изобретения Соединение охватывающей детали с охватываемой посредством упругих пар конических затяжных колец последовательно с частичным охватом друг друга, установленных в кольцевом зазоре между взаимообращенными поверхностями соединяемых

деталей, при этом один из геометрических параметров кольца каждой пары уменьшается относительно начальной пары согласно

изменению абсолютного значения последовательных членов ряда Фибоначчи, о т л и чающееся тем, что, с целью уменьшения материалоемкости при сохранении регламентированной несущей способности, все пары выполнены с уменьшающимися геометрическими параметрами по ширине колец при одинаковом угле конусности в каждой паре.