Бесшпоночное соединение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 173048 РЕСПУБЛИК 16 О 1/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ое- есав ью тва, ных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Гомельский конструкторско-технологический и экспериментальный институт потехническому перевооружению и подготовке производства(56) Авторское свидетельство СССРМ 1612142, кл, Р 16 О 1/06, 1988.(57) Использование: области машиностроения и может найти применение в другихотраслях народного хозяйства, для бесшпоночной передачи крутящего момента в соеИзобретение относится к машиностр нию и может быть использовано для б шпоночной передачи крутящего момент соединениях вала с охватывающей дете в различных отраслях народного хозяйс в. частности для соединения тонкостен 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 реэьбовым элементом, ввинченным в резьбовое динениях 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 резьбовым 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. отверстие ступицы, а второй резьбовый участок вь 1 полнен 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 беэрезьбовые 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.Недостатком известного соединения Соединение снабжено ступицей 6, жесткоявляется повышенная материалоемкость. а соединенной со втулками 4 и 5 от угловоготакже то, что при реверсах происходит.ин- перемещения резьбовыми элементами 7,тенсивный износ. которые установлены в соосные безрезьбОЦелью изобретения является уменьше вые отверстия ступицы 6 и одной из втулокние материалоемкости и повышение долго- и ввийчены в резьбовое отверстие второйвтулки. Резьбовые элементы могут бытьДанноебесшпоночноесоединениеиме- ввинчены во вгулку 4, как показано на фиг.ет меньшую материалоемкость за счет того, 1, или ввинчены во втулку 5 (не показано), ачто диаметр вала меньше на величину укло во втулке 4 изготовлено безрезьбовое отна конусной поверхности, на такую же вели- верстие, Кроме того, резьбовые элементычину тоньше и стенки резьбовой втулки, могут быть ввернуты в ступицу 6 с обоихрасположенной у торца вала и ступицы. По- торцов, а в обоих втулках 4, 5 изготовленывышается надежность соединения за счет безрезьбовые отверстия,соосные резьбоуменьшения износа сопрягаемых деталей 15 вымотверстиямвступице. Приэтомколичепри изменении направления вращения сое- ство резьбовых элементов 7 удваивается. Вдинения. Уменьшается материалоемкость зоне перехода от цилиндрического участкасоединения за счет изготовления ступицы и большего диаметра к цилиндрическому учавтулки конусными. Изготовление резьбовых стку меньшего диаметра вал 1 снабжен косоединений многозаходными позволяет 20 нической фаской 8, а ступица 6 выполнена стакже уменьшить материалоемкость соеди- фаской 9, ответной конической фаске 8 вала1. Цилиндрический участок вала меньшегоУказанная цель достигается тем, что диаметрадополнительноснабжен безрезьбезрезьбовый участок вала выполнен ци- бовым участком 10, который расположенлиндрическим с диаметром, равным диа междуего резьбовымучастком 3 и цилиндметру резьбы участка меньшего диаметра, и рическим резьбовым участком 2 вала больсопряжен с резьбовым участком большего щего диаметра. На безрезьбовом участке 10диаметра конической фаской, ступица вы- насаженаступица 6,имеющая возможностьполнена с внутренней цилиндрической по- свободно совершать поворот в обе стороныверхностью длиной, большей длины 30 относительно продольной оси соединения,охватываемого безрезьбового участка, и ус- Длина внутренней цилиндрической поверхтановлена на нем с возможностью проворо- ности ступицы больше длины охватываемота относительно продольной оси вала, го безрезьбового участка 10, за счет чегопричем на торцовых поверхностях ступицы осуществлено соединение ступицы 6 и втулвыполнены кольцевые осевые бурты, на ох ки 5 на резьбовом участке 3. Кроме того, дляватывающих деталях - ответные или кольце- . центровки втулок относительно ступицы навые пазы, кроме того, ступица выполнена за их стыкуемых торцах могут быть изготовлеодно целое с одной из охватывающих дета- ны кольцевые канавки 11, в которые заходятлей, а их наружные поверхности и ступицы кольцевые буртики 12. Центровку втулок ивыполнены коническими, меньшие основа ступицы можно осуществлять при помощиния которых обращены в сторону торцов штифтов или точно изготовленных резьбовала, на резьбовых участках вала выполне- вых элементов 7 и,отверстий в ступице ина многозаходная резьба, а на сопрягаемых втулках,с ними резьбовых участках охватывающих На фиг, 2, 3 изображены соединения, вдеталей и ступицы - ответная резьба, вал 45 которыхступица выполнена за одно с однойиз втулок, за счет чего внутренняя цилиндНа фиг, 1 изображено бесшпоночное рическая поверхность 13 ступицы 6 снабжесоединение; на фиг. 2, 3 - варианты испол- на дополнительным резьбовым участком 14нения; на фиг, 4 - варианты исполнения (фиг. 2), охватывающим резьбовый участок 250 вала большего диаметра, если на резьбовомБесшпоночное соединение содержит участке 3 меньшего диаметра установленаступенчатыйвал 1 круглогосечениясдвумя втулка 5 или снабжена дополнительнымезьбовыми участками 2 и 3, снабженными резьбовым участком 15 (фиг. 3), охватываюрезьбой противоположного направления. щим резьбовыи участок вала 3 меньше оР бовый участок 2 выполнен на цилинд диаметра, если на резьбовом участке 2 валаезьлк 4рическом участке вала большего диаметра, большего диаметра установлена втулкаа резьбовый участок 3-. на цилиндрическом при этом ступица 6 должна быть снабжена ., участке вала меньшего диаметра, На резь- заходной фаской 9. Соединение ступицы ибовые участки 2 и 3 установлены охватыва- втулки осуществлено резьбовыми элементающие детали в виде резьбовых втулок 4 и 5. ми 16, ввернутыми в резьбовые отверстиямиступицы 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 5На фиг. 2 и 3 площади поперечных сечений ступицы и резьбовых втулок увеличива-. ются.от их открытых торцов к серединесоединения, Изменять площади попереч 10 ных сечений целесообразно на длине резьбовых участков. Это связано с тем, что расклинивающее усилие в соединении растет от его открытых торцов, снабженных резьбовыми участками, к его середине на 15 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 20 соединения, расположенных между его резьбовыми участками.На фиг, 2 показана установка соединения в средней части вала, где тонкими линиями показано продолжение вала за 25 соединением. Кроме того, в данном соединении вал 1 изготовлен полым, например,иэ трубы.На фиг. 4 изображена однозаходнаярезьба 18 (сечение 0-0), двухзаходная резь 30 ба 19 (сечение 01-01) и трехэаходная резьба 20 (сечение 02-02), где Ро - окружное усиДИе, приложенное на.среднем диаметре резьбы, которое одинаково во всех трех слу, чаях; Р- расклинивающее усилие; а- угол 35. наклона витка однозаходной резьбы относительно секущей плоскости 0-0. У двухзаходной резьбы угол наклона ее витка относительно секущей плоскости практически в два раза больше угла наклона витка 40 относительно секущей плоскости, чем у однозаходной резьбы. У трехзаходной резьбы эта величина больше почти в три раза, Расклинивающее усилие меньше у двухзаходной резьбы и еще меньше у трехзаходной резьбы по сравнению с однозаходной реэьбой.Соединение работает следующим образом,При вращении вала 1 крутящий момент ступицу 6, 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 раскличерез реэьбовые втулки 4, 5 передается на 50 ниваются на валу и передают крутящий момент, При наращивании крутящего момента происходит упругая деформация реэьбовых 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.Ф о р мул а 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что; с целью 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 воэможностью проворота относительно продольной оси вала, причем на торцовых поверхностях ступицы выполнены кольцевые осевые бурты, на охватывающих деталях - ответные им кольцевые пазы.2. Соединениепоп. 1, отл и ча ю щеес я тем, что ступица выполнена за одно целое с одной из охватывающих деталей.3. Соединение по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что наружные поверхности охватывающих деталей и ступицы выполнены коническими, меньшие основания которых обращены в сторону торцов вала,4. Соединение по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес 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 - ответн резьба.5. Соединение поп. 1, отл ича ю щеа с я тем, что вал выполнен полым, 3730486 61730486 Составитель Д.Здоровенконко Техред М,Моргентал Корректор Э,Лончакова дакто Н Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 1505 . Тираж Подписное ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5