Телескопическое соединение

(19) 7 о 5557 А 10, 3/00 51)5 Е 16 ЕТЕНИЯ ПИСАН ИЗ Б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Патент США ЬЬ 3663046, кл, Г 16 В 7/10,1972.(57) Использование: в машиностроении, вчастности в механизмах с вращающимисявалами переменной длины. Сущность изобретения: в полости охватывающего вала 2установлен охватываемый вал 1, выполненИзобретение 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 шлицевого 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 вращеный 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,нию и могут вызвать поломку. Компенсация таких перекосов и Смещений в незначительных пределах может быть достигнута тол ько 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 шлифовальнаекруги, 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 удлиненном канале первого элемента поскользящей 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. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 шпанки 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,Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем 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.Кроме того, телескопическое соединение снабжено жестко закрепленной на наружной поверхности охватывающего вала втулкой, пазы охватывающего вала выполнены сквозными, вкладыши установлены в сквозных 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 выполнены ответными, а криволинейная поверхность сегмента продольного сечения вкладыша сочленена с охватываемым валом. В отдельных случаях, когда требуется повысить несущую способность телескопического соединения, возможен вариант, в котором вкладыши выполнены с продольным сечением прямоугольной формы.На фиг, 1 изображено телескопическое соединение; на фиг, 2 - вариант выполнения телескопического соединения с вкладышами 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 полого охватывающего вала 2, которые подвижны друг относительно друга в осевом направлении, На внутренней поверхности охватывающего вала 2, около сопрягаемого конца, установлены в диаметрально расположенных 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 охватывающем валу 2 с помощью кернений 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 кри30 35 40 50 резко снижается их несущая способность. 55Кроме этого, для компенсации таких перекосов и смещений в месте сопряженйясоставляющих валов должны предусматриваться зазоры. Однако наличие зазоров волинейными 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 велйчины 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 втулкой 5.При этом вхождение охватываемого вала 1 в охватывающий вал 2 и выход из него вызывают укорочение-удлинение телескопического вала в процессе работы, Взаимные 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, перпендикулярной 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 5 10 15 20 25 снижает точность сопряженйя 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, о т л и ч а ющ е е с я 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 сквозны пазах охватывающего вала в контакте с внутренней поверхностью втулки, охватываемый вал выполнен сплошным с выборками в виде лысок, йри этом поверхности контакта вкладышай втулки выполнейы ответными, а криволинейная поверхность сегмента продольного сечения вкладыша сочленена с охватываемым валом.2, Соединение поп,1,отл ича ющеес я тем, что, вкладыш выполнен с продольным сечением прямоугольной формы.КНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага Заказ 3372 ВНИИПИ Гос Тираж Подписноеарственйого"комитета по изобретениям и открытиям пр 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5