Соединение вращающихся насадных деталей Советский патент 1980 года по МПК F16D1/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к деталям машин, и может быть использовано в соединениях враш,ающихся насадных деталей типа вал-диск, подвергаемых воздействию центробежных и температурных нагрузок. Известно соединение вращающихся насадных деталей типа вал-диск, содержащее диск со ступицей, имеющей центральное отверстие, внутрь которого вставлен вал и фиксирующий элемент, выполненный в виде двухконусного кольца и двух зажимных дисков 11. Недостатки указанного известного устройства обуслов 1ены трудоемкостью изготовления и изменением сил затяжки при значительном изменении скорости вращения и температурного режима. Известно также соединение вращающихся насадных деталей, содержащее вал и установленные на нем диск .со ступицей и центрирующее кольцо с фиксирующим элементом, выполненным в виде кольцевого бурта, охва ывающего ступицу диска и образующего с ней зазор 2. Данное устройство по своей техничес1(ой сущности и достигаемому результату наиболее близко к изобретению. Известное соединение легко разбирается и обладает взаимозаменяемостью. Ступица диска в исходном положении центрируется на валу внутренней поверхностью отверстия. В рабочем состоянии, когда диаметр ступицы увеличивается, центрирование осуществляет кольцевой бурт центрирующего кольца, насаженного на вал, а радиальный зазор при этом выбран за счет деформации ступицы. Недостатки указанного известного устройства обусловлены низкой надежностью центрирования, объясняемой отсутствием центрирования ступицы диска по отнощению к валу и кольцевому бурту в промежутке между крайними значениями деформаций ступицы, т. е. когда между валом и ступицей (в результате деформации последней) уже появился зазор, а зазор между ступицей и кольцевым буртом центрирующего кольца, насаженного на вал, еШе не выбран полностью; ограниченной областью применения, объясняемой отсутствием центрирования ступицы диска при значительных

деформациях ее, когда зазор межд ступицей и кольцевым бур-сом,выбран полностью, стуница, растягивая Кольцевой бурт, начин,ает. (при дальнейшей деформации) растягивать и центрирующее кольцо, в результате чего появляется зазор между валом и центрирующим кольцом.

Этот недостаток обусловлен конструкцией бурта центрирующего кольца, в результате чего при контакте ступицы с буртом центрирующее кольцо начинает равномерно растягиваться.

Цель изобретения - повыщение точности центрирования и расщирение области применения соединения.

Это достигается тем, что фиксирующий элемент кольца, выполнен-в виде двух диаметрально . противолежащих, охватывающих ступицу выступов, вал снабжен установленным на нем одним или несколькими примыкающими друг к другу дополнительными центрирующими кольцами, каждое из которых выполнено с двумя диаметрально иротиБолежащими выступами, охватывающи.ли. предыдущие кольца и ступицу, причем выступы одного центрирующего кольца расположены иод углом к выступам гфимыкающего центрирующего кольца.

На 1 изображено предложенное соедиие.чие. продольный разрез; ia фиг. 2 - соед(111( и разобранном виде; на фиг. 3 и 4 - схемы деформирования центрирующих колец при работе соединения.

Диск со ступицей 1 имеет центральное OTBCiJCTiie, по iioBcpxiiocTH 2 которого ступицу 1 центрируется iia налу 3. На валу 3 установлены по обе стороны ступицы 1 по два примыкающих друг к другу кольца 4 и 5, на которых выполнены но два диаметрально раснолой спных высту1 а 6 и 7, соответстве тно ох атыиающих ступицу 1 но посадкам, Г1редусмотрен ым ГОСТом (например, но посадке -™ для облегчения сборки). Цричегл выступыб кольца 4 расположены под углом (в частности 90°) к выету 1ам 7 кольца и.

Соединегше работает следующим образом.

До начала вращения стуница 1 но новер(ности 2 центрального отверстия центрируется по поверхности вала 3.

При вращении вала 3 вместе со стуницей 1 последняя под действием центробежных сил (и тепловых нагрузок) увеличивается в диаметре и между поверхностью 2 отверстия ступицы и валом 3 появляется зазор. Одновременно ступица стремится растянуть кольца 4 и 5 (с правой и с левой сторон), причем , растягивающие указанные кольца, приложены только в местах расположения выступов 6 (для кольца 4) и выступов 7 (для кольца 5. При этом центрирующее кольцо 4 растягивается в направлении оси (указано стролкой), соединяющей выступы б, а в нанравлении, перпендикулярном к указанной оси, кольцо 4 еще сильнее

прижимается к валу. Аналогично растягивается и кольцо 5, но в направлении, перпендикулярном к растяжению кольца 4.

Таким образом ступица 1,диска при зращении ротора без зазора контактирует с выступами б колец 4 и выступами 7 колец 5, которые, в свою очередь, прижимаются к валу 3. При 3iOM чем больще деформация (увеличение диаметра ступицы), тем больше сила прижатия ступицы к выступам колец,, а колец к валу. При числе выступов на каждом кольце, равном двум, величина деформации каждого кольца в направлении прижатия к валу получается наибольщей, т. е. надежность центрирования повышается. А так как для фиксации окружности ступицы необходим контакт в системе ступица--выступы-кольца - вал не .менее, чем в трех точках, то число центрирующих колец должно быть не менее двух, а выступы колец 4 и 5 необходимо по этой причине располагать под углом друг к другу. С увеличением числа колец, например до 3 и 6, возрастает, жест0кость соединения за счет увеличения общего числа точек колец, контактирующих с валом, до 6 и 12 соответственно.

Это позволяет повысить падежность центрирования при воздействии на диск радиаль5ной нагрузки, С1ремящейся сместить центр массы диска относительно оси вращения. При.менение предложенного (единения позволит повысить 11адежность цент)нрования ступицы диска и вала во всем рабочем диапазоне оборотов. Так как конструкция

0 центрирующих колец позволяет центри)овать ступицу при ее радиальных деформациях, происходяпиьх под воздействием как центробежных, так и тепловых на1рузок, то область применения предложенного сое5 динения расширяется.

Фор.щла изобретения

Соеди11е 1ие вращающихся насадных деталей, содержащее вал и уста овленные на нем диск со ступицей и ьентрирующсе кольQцо с фикси|)у1опи1м элементом, отличающееся ICM, что, с целью повыщения точносги центрирования и расширения области применения, фиксирующий элемент выполнен а виде двух диаметрально противолежащих,

S охватывающих ступицу выступов, а вал снабжен установленным на нем одни.м или несколькими примыкающими друг к другу дополнительными центрируюулнми кольцами, каждое из оторых выполнено с двумя диаметрально противолежащими выступами,

50 охватывающими предыдущие кольца и ступицу, причем выступы одного центрирующего кольца расположены нод углом к выступам примыкающего кольца.

Источники информации, ,

}5принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3782841 кл. 403-373, 1974.

2.Орлов П. И. Основы конструирования, М., 1968, с. 371, рис. 287 а (прототип).