Соединение маховика с валом

Союз Советскик Социалистических Республик, Г 16 0 1/08 Г 16 В 2/14 Тосударствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытивДата опубликования описания 15. 01. 81(54) СОЕДИНЕНИЕ МАХОВИКА С ВАЛОМ Изобретение относится к машино- строению и может быть использовано для соединения массивных маховиковс валами высокобортных машин,на 5 пример с валом главного циркуляционного насоса атомных энергетических установок.Известно соединение маховика с валом, в котором маховик имеет коническую посадочную поверхность,прорезанную шпоночным пазом 11 . В этом соединении посаженный на вал маховик фиксируется в осевом направлении установочньм винтом.5 Посадка маховика на вал с натягом, обеспечивается торцовыми втулками с конической наружной поверхностью, которая разделена на несколько гибких конических лепестков. В результате ф взаимодействия конических поверхностей происходит центрирование и заклинивание маховика на валу.Известно также соединение маховика с валом с помощью конических разрезных колец Г 21При поджатии конические кольца упруго деформируются, вследствие чего на поверхностях маховика и вала возникает натяг, обеспечивающий с. ъ - ъй2центрирование и заклинивание маховика на валу.Недостатком всех выше рассмотренных соединений является зависимость точности установки маховика от изготовления контактирующих конических поверхностей соединения. В этих соединениях наименьшая, реально допустимая в условиях серийного производства, несоосность 0,02-0,03 мм в совокупности с неизбежными перекосами при сборке приводит к значительному торцовому биению маховика (0,.8-1,1 мм на диаметр 2000 мм). При скорости вращения вала насоса 1000 об/мин и более такое биение вызывает значительные несбалансированные нагрузки, повышенную вибрацию и приводит к сокращению срока службы или выходу насоса из строя.Кроме того, в этих соединениях недостаточная надежность крепления маховика. При вращении маховика Ьольшой массы с высокой скоростью эа счет инерционных сил происходит "растягивание", т.е. увеличение внутреннего диаметра ступицы маховика, что ведет к ослаблению коическкх соединений и является причиной появления повьваенной вибрации насоса. Приослаблении конических соединений во пинает вероятность проворачивания маховика относительно вала на целичипу зазоров в шпоночном соединении, в результате чего изменяетСя форма внутренней поверхнос ти ступицы маховика, появляются царапины, надиры и т.п.Кроме того при ослаблении конического соединения конические втулки или кольцаза счет упругой деформации крепежных деталей начинают перемещатьсявдоль вала, причем либо за счетразницы усилия затяжки крепежа попериметру кольца, либо за счет силтренируя, упомянутое перемещение восновном происходит с перекосом,что также приводит к, повышенной вибрации и разбалансировке насоса.В этих соединениях"монтаж маховика является сложным процессом. Сцелью увеличения надежности крепления маховика и уменьшения при этомвеличины усилий при затяжке его крепежа, посадочные поверхности ступицымаховика и цапфы вала приходится выполнять с довольно высоким классомчистоты и малыми зазорами (обычнопосадки выполняются по второму классу) , В связи с этим при установке маховика на вал даже при незначительном перекосе на посадочных поверхностях появляются царапины и надиры, что нередко влечет за собойнаволакивание металла и схватываниепосадочных поверхностей.При этом выверка торцового биения маховика при его монтаже довольно трудоемкая операция. Дело в том,что в таких соединениях оказыватьвоздействие на уже, хотя и предварительно, затянутые конические кольца,с целью получения необходимого ихположения относительно маховика ивала, т,е. производить регулировкувеличины торцового биения маховика,можно только с помощью нажимных болтов, Для выполнения этой операциипри наличии большой массы маховика,сил трения в конических соединенияхи незначительных зазоров в посадкемаховика на вал требуется продолжительное время, а сам процесс довольно сложен, что также оказывает отрицательное влияние на точность выверки,Наиболее сложной и трудоемкойоперацией в этих соединениях является демонтаж маховика, так какдля разборки затянутых коническихсоединений необходимо приложить значительное усилие, что требует наличия специальных съемных приспособлений, имеющих к тому же большие габариты.Наиболее близким к предлагаемомуявляется соединение маховика с валомсодержащее шпонку и опорный диск,/кестко закрепленный на валу. В этом соединении упомянутый диск с помощьюшпилек связан с маховиком и имеетупорные винты, необходимые для поджатия маховика и конических колец. Наличие диска, жестко закрепленного навалу, позволяет довести торцовое биение до минимально допустимого значения, а также увеличить жесткостьсоединения, что существенно уменьшает вибрацию машин и увеличивает их1 О долговечность 31 .Однако и в этом соединении длякрепления маховика используютсякольца с коническими поверхностями,а взаимное расположение маховика иколец осталось прежним, в результате чего это соединение не позволяетустранить такие недостатки, как сложность монтажа и демонтажа маховика,довольно значительная сложность выполнения выверки торцового биения2 О маховика и недостаточная надежностьего крепления,Цель изобретения - повышениенадежности крепления маховика, уменьшение величины его торцового биения,я упрощение монтажа и демонтажа,указанная цель достигается тем,что соединение маховика с валом,содержащее, по крайней мере, однушпонку и опорный диск, жестко закрепленный на валу, снабжено клиновыми устройствами, установленнымимежду маховиком и опорным диском иравномерно размещенными по периметру последнего,при этом упомянутоеустройство состоит из клина, установленного с возможностью его перемещения в радиальном направлении ипривода, обеспечивающего это перемещение, причем клин выполнен, покрайней мере, с односторонним ско40 сом,которым взаимодействует с маховиком, а вершина угла клина направлена в сторону вала, причем гол клина выбран в пределах 1,5-3 , а привод клина состоит из ходового винта с гайкой, которая жестко закреплена на упомянутом опорном диске.На фиг,1 изображено соединениемаховика с валом (торцовое крепление) , общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - соединение маховика с валом (консольное крепление), общий вид,Соединение содержит маховик 1, закрепленный на валу 2, при помощишпонки 3. На торце 4 вала жесткоукреплен болтами 5 опорный диск б,между торцом 7 маховика и опорнымдиском установлены равномерно по периметру последнего нажимные меха 60 низмы 8. Каждый нажимной механизмсодержит приводной клин 9 с односторонним скосом 10, установленныйна опорном диске вершиной угла всторону вала, винт 11, связанный сд клином, и гайку 12, которая жесткозакреплена на кронштейне 13. Последний смонтирован на опорном диске. На торце 7 маховика по числунажимных механизмов выполнены пазы14, у которых поверхность 15 наклонена к торцу под углом, равным углу клина. На валу 2 выполнен бурт 16 сосферической поверхностью 17, имеющейвозможность взаимодействия с ответной сферической поверхностью на торцемаховика. Опорный диск содержит нажимные болты 18.С целью упрощения монтажа маховика, ныверки его торцового биения,число нажимных механизмов, установленных на опорном диске, может бытьлюбым, но не менее трех и они должны быть равномерно расположены попериметру опорного диска. С цельюуменьшения усилия, прикладываемогок винту 11 при затяжке маховика,иуменьшения велИчины реакции, дейстнующей со стороны клина на гайкуи кронштейн, угол клина выбран вин тервале 1, 5 О 3, О, а шаг ре эьбывинта выбран таким, чтобы при перемещении клина на величину шага резьбы высота подъема клина составляла0,05-0,08 мм,Наличие сферических сопрягаемыхповерхностей маховика и бурта вала в совокупности с воэможностьюЗОперемещения клиньев н радиальномнаправлении позволяет зафиксировать любое положение маховика относительно вала (н пределах зазоровпосадочных поверхностей маховикаи вала), т,е, ныверку торцового биения маховика можно выполнить практически близко к нулю. В то же время исключается зависимость торцового биения от точности изготовлениядеталей соединения, Наличие взаимодействующих плоских поверхностейпаза ступицы маховика и нажимныхмеханизмов, образующих с плоскостьюпоперечного сечения вала угол, предотвращая проворот маховика относительно вала (на величину зазоровн шпоночном соединении), позволяетповысить надежность крепления маховика не только в радиальном направлении, но и в угловом, так как кромепредварительной затяжки маховика,даже при незначительном проскальзывании маховика относительно клиньев,возникает дополнительное усилие,увеличивающее затяжку маховика.5 Соединение маховика с валом, ".одержащее закрепленный на концевой части вала опорный диск и установлен. ные на нем нажимные механизмы, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, точности регулировки величины торцового биения и улучшения условий монтажа и демонтажа, на торце ступицы маховика со стороны опорного диска выполнены пазы, а каждый из нажимнъх механизмов Соединение монтируется в следующей последовательности.Маховик 1 устанавливается на вал 2 до соприкосновения сферических поверхностей и удерживается в этом 40 положении. Затем к торцу 4 вала болтами 5 жестко крепится опорный диск б с установленными на нем нажимными механизмами. Таким образом, чтобы клинья 9 совпадали с пазами 14, Под 45 формула изобретения1.ыполнен в виде клина, установленно го на опорном диске и в пазу ступичя маховика и связанного с опорным ,цском механизмом его перемещения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3893779, кл. 408-370, 1975.2. Авторское свидетельство СССР В 560083, кл. Г 16 О 1/08, 1976.3. Авторское свидетельство СССР М 640064, кл. Г 16 О 1/08, 1977 (прототип).796514 Составитель Техред Н. Раб Куликовскийа Корректор Редактор М м оми тетаи отк кая ы филиал ППП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4 каэ 9746/50 Тирак 1017 ВНИИПИ Государственного к по делам изоОретений 113035, Москва, Ж, Раушс