Телескопическое соединение Советский патент 1992 года по МПК F16B7/10 F16B3/00 

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в механизмах с вращающимися валами изменяемой длины

Известны телескопические валы, содержащие шлицевой вал с подвижно установленной на нем в осевом направлении шлицевой втулкой, жестко соединенной с полым валом.

Недостатком такого телескопического вала является невозможность компенсации взаимных перекосов и смещений осей шли- цевого вала и шлицевой втулки в силу центрирующего характера этого соединения, что ограничивает область применения такого устройства,

Кроме того, при возникновении перекосов и смещений, например под действием нагрузок, во время вращения телескопического вала в месте шлицевого сопряжения возникают большие силы трения и знакопеременные циклические нагрузки, которые препятствуют изменению длины вала, увеличивают момент сопротивления его вращению и могут вызвать поломку. Компенсация таких перекосов и смещений в незначительных пределах может быть достигнута только за счет увеличения зазоров в шлицевом сопряжении, однако это нарушит точность соединения и дополнительно приведет к появлению кромочных нагрузок, которые способствуют преждевременному износу шлицевого соединения.

Кроме того, шлицевое соединение имеет значительную стоимость и трудоемко в изготовлении, поскольку для его обработки требуется специальное дорогостоящее оборудование и инструмент (обкатные станки, шлицевые фрезы, специальные шлифовальные круги, специальные протяжки и т.п.).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является механизм, распределяющий нагрузки и предохраняющий от проворачивания. Этот механизм имеет первый и второй элементы, телескопически вставленные один в другой, В удли- ненном канале первого элемента по

сл

с

х|

ON СЛ

1СЛ

сл

х|

скользящей посадке установлен второй элемент. На поверхности канала установлено несколько сегментных шпонок, которые расположены равномерно по углу на некотором расстоянии от открытого конца канала. Выступающие в канал части шпонок установлены по скользящей посадке в удлиненных продольных пазах, выполненных на внешней поверхности второго элемента. Около внутреннего конца второго элемента также установлено несколько сегментных шпонок, которые находятся в скользящем контакте с поверхностью канала.

Недостатком этого устройства является его ненадежность при передаче больших крутящих моментов из-за возможности быстрого износа или заклинивания телескопического соединения. Заклинивание может произойти по той причине, что сегментные шпонки должны быть установлены на поверхности канала первого элемента обязательно с зазором и при этом имеют малую площадь опоры, поэтому при больших нагрузках возникают их перекосы, сопровождающиеся появлением больших кромочных нагрузок и резким ростом контактных напряжений, которые могут вызвать заклинивание или интенсивный износ соединения с потерей его точности. Эти недостатки еще более усугубляются при необходимости компенсации больших перекосов телескопического соединения, так как в этом случае необходимо увеличить зазор между первым и входящим в него вторым элементом, что еще больше сокращает площади опоры шпонок и вызывает еще большие их перекосы при нагрузках.

В дополнение к этому необходимо отметить также и то, что это устройство не может компенсировать большие взаимные перекосы первого и второго элементов, так как согласно формуле изобретения они установлены друг в друге по скользящей посадке с малыми зазорами, определяющими в конечном итоге величину компенсации перекосов элементов.

Другим недостатком этого устройства является неудобство его в эксплуатации, проявляющееся в том, что при случайном извлечении первого и второго элементов друг из друга выпадают сегментные шпонки, и для повторной сборки соединения требуется специальная оснастка и большой промежуток времени. Еще одним недостатком этого устройства является его нетехнологичность из-за сложности выполнения точных размеров и точного взаимного расположения длинных продольных пазов на внешней поверхности второго элемента.

Целью изобретения является повышение надежности и удобства эксплуатации при компенсации взаимных перекосов и смещений валов.

5Это достигается тем, что в известном

устройстве, содержащем охватываемый вал, полый охватывающий вал и два вкладыша с продольным сечением сегментной формы, на наружной поверхности охваты10 ваемого вала выполнены продольные диаметрально расположенные выборки, а на внутренней поверхности охватывающего вала -диаметрально расположенные пазы, при этом внутренний диаметр охватываю5 щего вала превышает диаметр охватываемого вала, а вкладыши размещены в пазах охватывающего вала и выборках охватываемого вала.

Кроме того, телескопическое соедине0 ние снабжено жестко закрепленной на наружной поверхности охватывающего вала втулкой, пазы охватывающего вала выполнены сквозными, вкладыши установлены в сквозных пазах охватывающего вала в кон5 такте с внутренней поверхностью втулки, охватываемый вал выполнен сплошным с выборками в виде лысок, при этом поверхности контакта вкладыша и втулки выполне- ны ответными, а криволинейная

0 поверхность сегмента продольного сечения вкладыша сочленена с охватываемым валом. В отдельных случаях, когда требуется повысить несущую способность телескопического соединения, возможен вариант, в

5 котором вкладыши выполнены с продольным сечением прямоугольной формы.

На фиг. 1 изображено телескопическое соединение; на фиг. 2 - вариант выполнения телескопического соединения с вкладыша0 ми прямоугольной формы в продольном сечении; на фиг. 3 - поперечные сечения А-А и Б-Б телескопического соединения.

Телескопическое соединение (фиг. 1) состоит из сплошного охватываемого вала 1 и

5 полого охватывающего вала 2, которые подвижны друг относительно друга в осевом направлении. На внутренней поверхности охватывающего вала 2, около сопрягаемого конца, установлены в диаметрально распо0 ложенных пазах два вкладыша 3 и 4, закрепленные втулкой 5, плотно надетой на конец этого вала и соприкасающейся с ответными поверхностями этих вкладышей.

Втулка 5 зафиксирована на охватываю5 щем валу 2 с помощью кернении 6. На охватываемом валу 1, по всей его рабочей длине, равной величине взаимного осевого перемещения валов 1 и 2, выполнены две одинаковые диаметрально противоположные лыски 7 и 8, которые соприкасаются с криволинейными поверхностями сегментных вкладышей 3 и 4. Внутренний диаметр охватывающего вала 2 (фиг. 3) превышает диаметр охватываемого вала 1, Наличие зазора между этими валами 1 и 2, при вхождении одного в другой, допускает перекосы и смещения их осей, без возникновения в них напряжений от изгибающих нагрузок, при этом величина зазора определяет велйч ины допускаемых смещений и перекосов осей этих валов.

Крутящий момент от вала 1 к валу 2, или наоборот, передается через вкладыши 3,4, которые удерживаются на опорных поверхностях пазов охватывающего вала 2 втул- кой 5.

При этом вхождение охватываемого вала 1 в охватывающий вал 2 и выход из него вызывают укорочение-удлинение телескопического вала в процессе работы. Взаим- ные смещения и перекосы валов 1 и 2 в плоскости, параллельной лыскам 7, 8, компенсируются за счет взаимных смещений этих валов в пределах кольцевого зазора между ними, а в плоскости, перпендикуляр- ной лыскам, - за счет криволинейной поверхности сопряженных с ними вкладышей 3 и 4. Кроме того, для повышения несущей способности телескопического соединения, вкладыши 3 и 4 могут быть выполнены с продольным сечением прямоугольной формы (фиг. 2). Оба варианта телескопического соединения обеспечивают достижение высокой точности сопряжения валов 1 и 2 и однозначное взаимное угловое положение этих валов. Высокая точность сопряжения достигается тем, что все сопрягаемые поверхности имеют простую форму и могут быть обработаны на широкодоступном точном оборудовании.

Известные конструкции телескопических соединений имеют невысокую надежность из-за больших контактных напряжений при кромочных контактах несущих элементов, возникающих вследствие неточностей изготовления, сборки и под действием рабочих нагрузок, Кроме того, известные конструкции неудобны в эксплуатации, т.к. распадаются на отдельные элементы даже при случайном извлечении соединенных валов друг из друга. Известные конструкции не могут компенсировать большие перекосы и смещения телескопически соединяемых валов, т.к. при этом резко снижается их несущая способность. Кроме этого, для компенсации таких пе-рекосов и смещений в месте сопряжения составляющих валов должны предусматриваться зазоры. Однако наличие зазоров

снижает точность сопряжения и делает неоднозначным взаимное угловое положение составляющих валов в конструкции телескопического соединения, т.е. появляется первый ход при реверсах вращения, что не позволяет применять такие телескопические валы в высокоточных механизмах и машинах.

Предложенное устройство имеет следующие преимущества по сравнению со всеми известными: высокую надежность работы; удобно при монтаже и эксплуатации; компенсирует взаимные перекосы и смещения осей охватываемого и охватывающего валов как в одной плоскости, так и во взаимно перпендикулярных плоскостях; обеспечивает высокую точность сопряжения охватываемого и охватывающего валов с минимальными зазорами; обеспечивает однозначность взаимного углового положения охватывающего и охватываемого валов; в одном из вариантов имеет повышенную прочность за счет исключения концентраторов напряжений; выполнимо в любых типоразмерах, конструктивно просто, технологично и дешево.

Формула изобретения

1.Телескопическое соединение, содержащее охватываемый вал, полый охватывающий вал и два вкладыша с продольным сечением сегментной формы, на наружной поверхности охватываемого вала выполнены продольные диаметрально расположенные выборки, а на внутренней поверхности охватывающего вала -диаметрально расположенные пазы, при этом внутренний диаметр охватывающего вала превышает диаметр охватываемого вала, а вкладыши размещены в пазах охватывающего вала и выборках охватываемого вала, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и удобства в эксплуатации при компенсации взаимных перекосов и смещений валов, оно снабжено жестко закрепленной на наружной поверхности охватывающего вала втулкой, пазы охватывающего вала выполнены сквозными, вкладыши установлены в сквозны5Г пазах охватывающего вала в контакте с внутренней поверхностью втулки, охватываемый вал выполнен сплошным с выборками в виде лысок, при Этом поверхности контакта вкладыша и втулки выполнеКы ЬтвётнымиТа криволинейная поверхность сегмента продольного сечения вкладыша сочленена с ох- вгГт ываемым валом.

2,Соединение поп. 1,отличающее- с я тем, что, вкладыш выполнен с продольным сечением прямоугольной формы.

SSX3ZSS

S3XXSXSS

Использование: в машиностроении, в частности в механизмах с вращающимися валами переменной длины. Сущность изобретения: в полости охватывающего вала 2 установлен охватываемый вал 1, выполненный с двумя диаметральными лысками 7 и 8. На валу выполнены диаметрально расположенные сквозные пазы, в которых установлены вкладыши 3 и 4 с продольным сечением сегментной формы. Сквозные пазы вала 2 с вкладышами 3, 4 перекрыты закрепленной на валу 2 втулкой 3. Криволинейные поверхности вкладышей сопряжены с лысками вала, что позволяет компенсировать смещения и перекосы осей охватываемого и охватывающего валов. Вкладыши могут в продольном сечении иметь прямоугольную форму, 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

я,/

&QpUQ#/r)

Я/г,2 -А-А 4 В-&