Бесшпоночное соединение Советский патент 1992 года по МПК F16D1/06 

(Риг 1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для бесшпоночной передачи крутящего момента в соединениях вала с охватывающей деталью 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 уча- сток выполнен на цилиндрическом участке вала большего диаметра и имеет направление резьбы, противоположное первому резьбовому участку, устройство снабжено дополнительной резьбовой втулкой, уста- новленной 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 втулках выполнены безрезьбовые сквозные отверстия, соосные отверстию в ступице, которые также выполнены сквозными, резьбовый элемент выполнен с дополнительным гладким хвостовиком меньшего диаметра, установленным в соосном отверстии одной из втулок.

Недостатком известного соединения является то, что оно обладает повышенными сложностью и материалоемкостью.

Цель изобретения - упрощение конструкции, уменьшение материалоемкости и повышение долговечности.

Предложенное бесшпоночное соединение позволяет передавать крутящий момент в обоих направлениях, при этой упрощается его конструкция и уменьшается материалоемкость за счет того, что в его сборной ступице отсутствует одна резьбовая втулка, упрощаются резьбовые элементы и их установка в ступице, упрощается также конструкция вала, кроме того, уменьшается толщина стенок резьбовой втулки, ступицы и диаметр вала на величину уклона конусной поверхности.

Указанная цель достигается тем, что резьбовые участки вала большего и меньшего диаметров сопряжены между собой конической фаской, ступица выполнена с внутренней цилиндрической резьбовой поверхностью и установлена на одном из участков вала; при этом охватывающая деталь и ступица контактируют взаимообращенными торцами на участке вала меньшего диаметра с полным профилем резьбы, на наружной поверхности охватывающей детали выполнена резьба, направление которой совпадает с резьбой на ее внутренней поверхности, на торце ступицы, обращенной к охватывающей детали, выполнена кольцевая расточка с резьбой на ее поверхности, причем резьба расточки соответствует резьбе детали, а резьбовые элементы установлены между двумя концентричными резьбовыми поверхностями, под головками резьбовых элементов и между взаимообращенными торцами ступицы и охватывающей детали размещены упругие элементы.

На фиг.1 изображено бесшпоночное соединение, продольный разрез; на фиг.2-5 - варианты исполнения бесшпоночного соединения.

Бесшпоночное соединение содержит ступенчатый вал 1 круглого сечения с резьбовым участком 2, выполненным на цилиндрическом участке вала большего диаметра, и с резьбовым участком 3, выполненным на цилиндрическом участке вала меньшего диаметра. Направление резьбы, выполненной на резьбовом участке 3, противоположное направлению резьбы, выполненной на резьбовом участке 2. Соединение содержит охватывающую деталь в виде резьбовой втулки 4, навинченной на резьбовый участок 3 (фиг.1) или содержит охватывающую деталь в виде резьбовой втулки 5, навинченной на резьбовый участок 2 (фиг.2). Ступица 6 снабжена внутренней цилиндрической резьбовой поверхностью 7, которой она навинчена на резьбовый участок 2 вала 1 (фиг.1) или навинчена на резьбовый участок 3 (фиг.2). Ступица 6 жестко соединена от углового перемещения с резьбовой втулкой 4 или с резьбовой втулкой 5 резьбовыми элементами 8, ввинченными в тело ступицы или же в тело втулки, в зависимости от удобства монтажа и эксплуатации. Резьбовые участки 2 и 3 вала 1 соединены между собой конической фаской 9. Стыковка ступицы 6 с втулкой 4 или 5 взаимообращенными торцами осуществлена на резьбовом участке 3 с резьбой полного профиля, а недорез упомянутой резьбы, примыкающий к конической фаске 9, концентрично расположен внутри ступицы б или втулки 5, установленных на резьбовом участке 2 вала 1.

На фиг.З изображено соединение, в котором в соосных отверстиях 10 и 11 ступицы

6 и резьбовой втулки установлены штифты 12, причем штифты 12 установлены в отверстиях 10 с натягом, а в отверстиях 11 - с радиальным зазором. Отверстия 10 изготовлены в ступице 6, а отверстия 11 - в резьбовой втулке, как изображено на фиг.З. В зависимости от удобства обслуживания и сборки отверстие 10 может быть изготовлено в резьбовой втулке, а отверстие 11 - в ступице. Сборная ступица ограничена с обоих открытых торцов упорными кольцами 13,

14,установленными на резьбовых участках 2 и 3 вала 1.

В соединении, изображенном на фиг.4, внутренняя поверхность ступицы 15 снабжена цилиндрическим резьбовым участком 16 и цилиндрическим резьбовым участком 17, причем они сопряжены между собой ступенчато (фиг.4) или могут быть одинакового диаметра, если высота конической фаски 9 равна толщине стенки резьбовой втулки 18 (не показано). Резьбовый участок 16 ступицы 15 охватывает резьбовый участок 2 вала 1, при этом резьбовая втулка охватывает резьбовый участок 3 вала 1 (фиг.4), а если резьбовый участок 16 ступицы 15 охватывает резьбовый участок 3 вала 1, то резьбовая втулка охватывает резьбовый участок 2 вала 1 (не показано). Резьбовый участок 17 ступицы 15 охватывает резьбовый участок 19 втулки 18, изготовленный на ее наружной поверхности. Резьба, изготовленная на наружной поверхности втулки 18, имеет одинаковое направление с резьбой, изготовленной на ее внутренней поверхности и резьбовых участках 3 и 17 вала 1 и ступицы

15.Втулка 18 зафиксирована от углового перемещения относительно ступицы 15 при помощи винтов 20 или иным известным способом. При необходимости она может быть установлена жестко относительно вала 1 и незафиксированной относительно ступицы 15.

На фиг.5 изображено соединение, в котором между ступицей 6 и втулкой 4 установлены упругие элементы 21. а подголовки резьбовых элементов 8 установлены упругие элементы 22. Упругие элементы 21 и 22 могут быть изготовлены в виде витых или тарельчатых пружин или в виде колец из упругого материала, или иной известной конструкции. От отворачивания резьбовые элементы 8 зафиксированы в теле ступицы 6 при помощи винтов (не показано) или за счет изготовления резьбы с натягом и т.д.

Соединение работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 1 в ту или иную сторону ступица 6 с резьбовой втулкой проворачивается относительно вала, в результате в резьбовых соединениях выбираются зазоры, и так как ступица 6 и втулка 4 (5) упираются друг в друга своими торцами или их движению

препятствуют резьбовые элементы 8, то они расклиниваются на валу и начинают передавать крутящий момент. При увеличении крутящего момента происходит упругая деформация резьбы и остальных элементов

0 соединения, в результате чего снижаются ударные нагрузки на механизмы.

При вращении ступицы 6 передача крутящего момента происходит аналогично. Соединение, изображенное на фиг.З,

5 передает полный крутящий момент в одну сторону, когда при расклинивании ступица 6 и резьбовая втулка упираются друг в друга, и передает ограниченный крутящий момент, когда при расклинивании ступица 6 и

0 резьбовая втулка расходятся и своими открытыми торцами упираются в упорные кольца 13 и 14. Величина передаваемого момента в этом случае определяется конструктивными возможностями колец 13 и 14.

5 Соединение, изображенное на фиг.4, передает крутящий момент аналогично соединениям, изображенным на фиг.1 и 2, за исключением того, что при расклинивании на валу 1 резьбовой втулки 18 резьбового

0 участка 16 ступицы 15 возникающее усилие растягивает или сжимает ступицу 15.

При передаче крутящего момента соединением, изображенным на фиг.5, его упругие элементы 21 воспринимают на себя

5 расклинивающее усилие при движении ступицы 6 и резьбовой втулки 4 навстречу друг другу и сжимаются. А упругие элементы 22 воспринимают на себя расклинивающее усилие при расхождении ступицы 6 и резь0 бовой втулки 4. Упругие элементы 21 и 22 воспринимают расклинивающее усилие частично, если ступица и втулка доходят до упора, а крутящий момент увеличивается. Формул а изобретения

5 1. Бесшпоночное соединение, содержащее вал с двумя цилиндрическими противо- положного направления резьбовыми участками большего и меньшего диаметров, охватывающую деталь и ступицу, зафикси0 рованные от взаимного углового перемещения резьбовыми элементами, размещенными в совмещенных резьбовых отверстиях детали и ступицы, причем охватывающая деталь установлена на соответст5 вующем участке вала, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения материалоемкости, резьбовые участки вала большего и меньшего диаметров сопряжены между собой конической фаской, ступица выполнена с внутренней

цилиндрической резьбовой поверхностью и установлена на одном из участков вала, при этом охватывающая деталь и ступица контактируют взаимообращенными торцами на участке вала меньшего диаметра с полным профилем резьбы.

2. Соединение по п.1, отличающее- с я тем, что на наружной поверхности охватывающей детали выполнена резьба, направление которой совпадает с-резьбой на ее внутренней поверхности, на торце ступицы, обращенной к охватывающей детали,

8

Редактор В.Данко

2 Ч

ФигЛ фиг. 5

Составитель Д.Здоровенко Техред М. Мор ген та лКорректор Т.Палий

выполнена кольцевая расточка с резьбой на ее поверхности, резьба расточки соответствует резьбе охватывающей детали, а резьбовые элементы установлены между двумя концентричными резьбовыми поверхностями.

3. Соединение поп.1,отличающее- с я тем, что.с целью повышения долговечности, под головками резьбовых элементов и между взаимообращенными торцами ступицы и охватывающей детали размещены упругие элементы.

12 11

Использование: для передачи крутящего момента. Сущность изобретения: бесшпоночное соединение содержит ступенчатый вал 1 с двумя резьбовыми участками 2 и 3. На одном из них установлена ступица 6, снабженная внутренней цилиндрической резьбовой поверхностью 7. На втором установлена резьбовая втулка 4. Ступица 6 и резьбовая втулка 4 зафиксированы от взаимного проворота резьбовыми элементами 8. 2 з.п. ф-лы. 5 ил.