Бесшпоночное соединение Советский патент 1992 года по МПК F16D1/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для бесшпоночной передачи крутящего момента в соединениях вала с охватывающей детелью в различных отраслях народного хозяйства, в частности для соединения тонкостенных деталей.

Известно бесшпоночное соединение, содержащее ступенчатый вал круглого сечения с двумя резьбовыми участками, один из которых выполнен на цилиндрическом концевом участке вала меньшего диаметра, втулку, навинченную на этот участок, ступицу, охватывающую конический участок вала, расположенный между цилиндрическими участками вала большего и меньшего диаметра, причем втулка жестко соединена со ступицей от углового перемещения резьбовым элементом, ввинченным в резьбовое

отверстие ступицы, а второй резьбовый участок выполнен на цилиндрическом участке вала большего диаметра и имеет направление резьбы, противоположное первому резьбовому участку. Устройство снабжено дополнительной резьбовой втулкой, установленной на резьбовом цилиндрическом участке вала большего диаметра. Вал в зоне перехода от конического участка к цилиндрическому участку большего диаметра выполнен с конической фаской, а в ступице выполнена заходная фаска, ответная упомянутой конической фаске. Причем во втулке выполнены безрезьбовые сквозные отверстия, соосные отверстиям в ступице, которые также выполнены сквозными. Резьбовой элемент выполнен с дополнительным гладким хвостовиком меньшего диаметра, установленным в соосном отверстии одной из втулок.

1

о о

4 00

о

Недостатком известного соединения является повышенная материалоемкость, а также то, что при реверсах происходит интенсивный износ.

Целью изобретения является уменьшение материалоемкости и повышение долговечности.

Данное бесшпоночное соединение имеет меньшую материалоемкость за счет того, что диаметр вала меньше на величину уклона конусной поверхности, на такую же величину тоньше и стенки резьбовой втулки, расположенной у торца вала и ступицы. Повышается надежность соединения за счет уменьшения износа сопрягаемых деталей при изменении направления вращения соединения. Уменьшается материалоемкость соединения за счет изготовления ступицы и втулки конусными. Изготовление резьбовых соединений многозаходными позволяет также уменьшить материалоемкость соединения.

Указанная цель достигается тем, что безрезьбовый участок вала выполнен цилиндрическим с диаметром, равным диаметру резьбы участка меньшего диаметра, и сопряжен с резьбовым участком большего диаметра конической фаской, ступица выполнена с внутренней цилиндрической поверхностью длиной, большей длины охватываемого безрезьбового участка, и установлена на нем с возможностью проворо- та относительно продольной оси вала, причем на торцовых поверхностях ступицы выполнены кольцевые осевые бурты, на охваты вающих деталях - ответные или кольце- вые пазы, кроме того, ступица выполнена за одно целое с одной из охватывающих деталей, а их наружные поверхности и ступицы выполнены коническими, меньшие основания которых обращены в сторону торцов вала, на резьбовых участках вала выполнена многозаходная резьба, а на сопрягаемых с ними резьбовых участках охватывающих деталей и ступицы - ответная резьба, вал выполнен полым.

На фиг. 1 изображено бесшпоночное соединение; на фиг. 2,3- варианты исполнения; на фиг. 4 - варианты исполнения резьбы.

Бесшпоночное соединение содержит ступенчатый вал 1 круглого сечения с двумя резьбовыми участками 2 и 3, снабженными резьбой противоположного направления. Резьбовый участок 2 выполнен на цилиндрическом участке вала большего диаметра, а резьбовый участок 3 - на цилиндрическом . участке вала меньшего диаметра. На резьбовые участки 2 и 3 установлены охватывающие детали в виде резьбовых втулок 4 и 5.

Соединение снабжено ступицей 6, жестко соединенной со втулками 4 и 5 от углового перемещения резьбовыми элементами 7, которые установлены в соосные безрезьбовые отверстия ступицы 6 и одной из втулок и ввинчены в резьбовое отверстие второй втулки. Резьбовые элементы могут быть ввинчены во втулку 4, как показано на фиг. 1, или ввинчены во втулку 5 (не показано), а

0 во втулке 4 изготовлено безрезьбовое отверстие. Кроме того, резьбовые элементы могут быть ввернуты в ступицу 6 с обоих торцов, а в обоих втулках 4, 5 изготовлены безрезьбовые отверстия соосные резьбо5 вым отверстиям в ступице. При этом количество резьбовых элементов 7 удваивается. В зоне перехода от цилиндрического участка большего диаметра к цилиндрическому участку меньшего диаметра вал 1 снабжен ко0 нической фаской 8, а ступица 6 выполнена с фаской 9, ответной конической фаске 8 вала 1. Цилиндрический участок вала меньшего диаметра дополнительно снабжен безрезьбовым участком 10, который расположен

5 между его резьбовым участком 3 и цилиндрическим резьбовым участком 2 вала большего диаметра. На безрезьбовом участке 10 насажена ступица 6, имеющая возможность свободно совершать поворот в обе стороны

0 относительно продольной оси соединения. Длина внутренней цилиндрической поверхности ступицы больше длины охватываемого безрезьбового участка 10, за счет чего осуществлено соединение ступицы 6 и втул5 ки 5 на резьбовом участке 3. Кроме того, для центровки втулок относительно ступицы на их стыкуемых торцах могут быть изготовлены кольцевые канавки 11, в которые заходят кольцевые буртики 12. Центровку втулок и

0 ступицы можно осуществлять при помощи . штифтов или точно изготовленных резьбовых элементов 7 и отверстий в ступице и втулках.

На фиг. 2, 3 изображены соединения, в

5 которых ступица выполнена за одно с одной из втулок, за счет чего внутренняя цилиндрическая поверхность 13 ступицы 6 снабжена дополнительным резьбовым участком 14 (фиг. 2), охватывающим резьбовый участок 2

0 вала большего диаметра, если на резьбовом участке 3 меньшего диаметра установлена втулка 5 или снабжена дополнительным резьбовым участком 15 (фиг. 3), охватывающим резьбовый участок вала 3 меньшего

5 диаметра, если на резьбовом участке 2 вала большего диаметра установлена втулка 4, при этом ступица 6 должна быть снабжена заходной фаской 9. Соединение ступицы и втулки осуществлен о резьбовыми элементами 16, ввернутыми в резьбовые отверстия0

ступицы 6 (фиг. 2), а при установке ступицы на конце вала (фиг. 3) целесообразно резьбовые элементы 17 вворачивать в резьбовые отверстия втулки 4, а в ступице 6 изготовить безрезьбовые отверстия.

На фиг. 2 и 3 площади поперечных сечений ступицы и резьбовых втулок увеличиваются .от их открытых торцов к середине соединения. Изменять площади поперечных сечений целесообразно на длине резь- бовых участков. Это связано с тем, что расклинивающее уо/пие в соединении растет от его открытых торцов, снабженных резьбовыми участками, к его середине на длине этих резьбовых участков. Так как у торцов это усилие практически равно нулю, а в конце резьбового участка оно имеет максимальную величину. Величина расклинивающего усилия постоянна во всех сечениях соединения, расположенных между его резьбовыми участками.

На фиг. 2 показана установка соединения в средней части вала, где тонкими лини- ями показано продолжение вала за соединением. Кроме того, в данном соеди- нении вал 1 изготовлен полым, например, из трубы.

На фиг. 4 изображена однозаходная резьба 18 (сечение 0-0), двухзаходная резьба 19 (сечение Oi-Oi) и трехззходная резьба 20 (сечение 02-02), где Ро - окружное уси- 3Vie, приложенное на среднем диаметре резьбы, которое одинаково во всех трех случаях; Рр- расклинивающее усилие; а- угол наклона витка однозаходной резьбы отно- сительно секущей плоскости 0-0. У двухза- ходной резьбы угол наклона ее витка относительно секущей плоскости практически в два раза больше угла наклона витка относительно секущей плоскости, чем у од- нозаходной резьбы. У трехзаходной резьбы эта величина больше почти в три раза. Расклинивающее усилие меньше у двухзаход- ной резьбы и еще меньше у трехзаходной резьбы по сравнению с однозаходной резь- бой.

Соединение работает следующим образом.

При вращении вала 1 крутящий момент через резьбовые втулки 4, 5 передается на ступицу б, в результате чего втулки стремятся провернуться на резьбовых участках 2, 3 вала 1. Втулки имеют возможность провернуться на некоторый угол за счет наличия в резьбовых соединениях зазоров, при этом они стремятся переместиться навстречу друг другу или разойтись, но так как при встречном движении они упираются с обоих торцов в ступицу, а разойтись им препятствуют резьбовые элементы 7, то они расклиниваются на валу и передают крутящий момент. При наращивании крутящего момента происходит у пру гая деформация резьбовых соединений и остальных элементов соединения, что способствует уменьшению динамических нагрузок при работе машины и механизмов. При смене направления вращения снимается упругая деформация, затем втулки вхолостую проворачиваются в обратном направлении и после выборки зазоров происходит их расклинивание, после чего соединение передает крутящий момент в обратном направлении.

При вращении ступицы в ту или другую сторону передача крутящего момента осуществляется в обратном направлении.

Соединения, изображенные на фиг. 2.3. работают аналогичным образом.

Формула изобретения

1.Бесшпоночное соединение, содержащее вал с двумя противоположного направления резьбовыми участками большего и меньшего диаметров и расположенным между ними безрезьбовым участком, установленные на валу охватывающие детали и ступицу, зафиксированные от взаимного углового перемещения резьбовыми элементами, отличающееся тем, что, с цблью уменьшения материалоемкости и повышения долговечности, безрезьбовый участок вала выполнен цилиндрическим с диаметром, равным диаметру резьбы участка меньшего диаметра, и сопряжен с резьбовым участком большего диаметра конической фаской, ступица выполнена с внутренней цилиндрической поверхностью длиной, большей длины охватываемого безрезьбового участка, и установлена на нем с возможностью проворота относительно продольной оси вала, причем на торцовых поверхностях ступицы выполнены кольцевые осевые бурты, на охватывающих деталях - ответные им кольцевые пазы.

2.Соединение по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что ступица выполнена за одно целое с одной из охватывающих деталей.

3.Соединение по п. 1,отличающее- с я тем, что наружные поверхности охватывающих деталей и ступицы выполнены коническими, меньшие основания которых обращены в сторону торцов вала.

4.Соединение поп. 1,отличающее- с я тем, что, с целью уменьшения расклинивающего усилия, на резьбовых участках вала выполнена многозаходная резьба, а на сопрягаемых с ними резьбовых участках ох ватывающих деталей и ступицы - ответная резьба.

5.Соединение по п. 1,отличающее с я тем, что вал выполнен полым.

/5

Использование: области машиностроения и может найти применение в других отраслях народного хозяйства, для бесшпоночной передачи крутящего момента в соединениях вала с охватывающей деталью для соединения тонкостенных деталей. Сущность изобретения: безрезьбовой участок полого вала выполнен цилиндрическим с диаметром, равным диаметру резьбы участка меньшего диаметра, и сопряжен с резь- бовым участком большего диаметра конической фаской. Длина внутренней цилиндрической поверхности ступицы больше длины охватывающего безрезьбового участка. На торцовых поверхностях выполнены кольцевые осевые бурты, а на охватывающих деталях - кольцевые пазы. Наружные поверхности охватывающих деталей и ступицы выполнены коническими. На резьбовых участках вала и охватывающих деталях резьба многозаходная. 4 з.п.ф-лы, 4 ил. w Ј

te.3

cxi

#