Стыковое соединение секций гребного вала из композиционного материала

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4934052/11 (22) 07.0591 (46) 30.10.93 Бюл. Мо 39 -40 (71) Центрап ный научно-исследовательский институт специального машиностроения (72) Кашин АС. Черниченко 8А; Разин АФ;

Майоров БГ. (73) Централыьй научно-исследовательский институт специального машиностроения (54) СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СЕКЦИЙ ГРЕБНОГО ВАЛА ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕ(в R (щ 206132бХД (5Ц 5 В 23 4

РИАЛА

{57) Иаюпьзование: судостроение. Сущноаь изобретения стыковое соединение содержит цилиндрические законцовки, секциГ внутреннюю втулку, наружную обойму и металлическую облицовку. установленную между законцовками и наружной обоймой с перекрытием стыка секций. Законцовки, втулки и облицовка скреплены радиально установленными резьбовыми стержнями, концевые конусы которыми размещенные в облицовке, зафиксированы приэонными кольцами 3 иа

2001826

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в гребных валах, а именно. в стыкооых соединениях секций гребных валов, выполненных иэ композиционного материала.

Известно стыкооое соединение секций оалэ, выполненных иэ композиционного MB териала, содержащее цилиндрические законцооки секций, скрепленные внутренней втулкой, наружной обоймой и радиально установленными элементами (болтами).

Известная конструкция обладает недостаточной надежностью иэ-зэ накапливающейся релаксации всех элементов соединения. 15

Цель изобретения — повышение надежности соединения за счет уменьшения влияния релаксации его элементов под действием комбинированных нагрузок на изгиб и кручение, 20

Указанная цель достигается тем, что из- . вестное стыкооое соединение секций гребного вала иэ композиционного материала, содержащее цилиндрические законцооки секций, скрепленные внутренней втулкой, наружной обоймой и радиально устэнооленными элементами, снабжено металлической облицовкой, устаноолснной между цилиндрическими законцоокэми и наружной обоймой, перекрывающей стык секций и 30 имеющей с обоймой конгруэнтные конические llOttepxtlQcl и призонными кольцами, причем металлическая облицовка зафиксирована упомянутыми призонными кольцами, размещенными о выполненных о металлической облицовке радиальных отверстиях, и ри этом головки упомянутых крепежных элементов выполнены о продольном сечении в виде усеченных конусов tt на них установлены упомянутые при- 40 зонные кольца, а крепежные радиальные элементы оыпопн".ны в виде цилиндрических ипи конических резьбовых стержней, устанооленных и реэьбопые соосные отверстия, выполненные в цилиндрических зэ- 45 концовках секций и внутренней втулке.

На фиг.1 показано сечение заявляемой конструкции стыкооого соединения; на фиг.2-узел I на фиг.1; на фиг.3 — приэонное кольцо и головка реэьбового стержня.

Стыкооое соединение содержит цилиндрические законцовки 1 и 2 секций трубы, внутреннюю втулку 3, наружную обойму 4 и металлическую облицовку 5, установленную между цилиндрическими эаконцовками 1 и

2 и наружной обоймой 4. Облицовка 5 перекрывает стык б секций. 3аконцооки 1 и 2 с внутренней втулкой 3 скреплены с помощью крепежных радиальных элементов, выполненных в виде конических резьбовых стержней 7, которые установлены в резьбовые соосные отверстия 8 и 9, выполненные в цилиндрических законцовках 1 и 2 и внутренней втулке 3, Головки 10 реэьбовых стержней 7 выполнены в продольном сечении в оиде усеченных конусов, размещенных в отверстиях 11 облицовки 5. На них установлены призонные кольца 12 их коническими отверстиями 13, Облицовка 5 имеет с обоймой 4 конгруэнтные конические поверхности 14 и 15.

Сборку соединения производят следующим образом. Цилиндрические законцовки

1 и 2 секций трубы соединяют втулкой 3 с посадкой ее резьбооой части на клей. После предварительной механической обработки цилиндрической поверхности стыка напрессовыоают облицовку 5 со вскрытием и обработкой отверстий под призонные кольца 12.

Вскрывают и обрабатывают отверстия под резьбовые стержни 7. Вворачивают с посадкой на клей резьбовые стержни 7, вскрывают призонные кольца 12 и напрессовывают наружную обойму 4.

Стыковое соединение работает следующим образом. От двигателя (не показан) крутящий момент передается по трубе вала на втулку 3 и облицовку 5 эа счет контактного давления, клеевого и механического соединения. По развитой конусной поверхности облицовки 5 силовая нагрузка передается нэ наружную обойму 4и снимается состыкованными секциями.

В стыковом соединении секции трубы вместе с их законцовками выполняют из композиционного материала на основе угольного или стеклянного волокна и эпоксидной смолы, а остальные соединительные элементы изготавливают иэ стали.

Дпя противодействия межслойной релаксации композита, для обеспечения устойчивости работы соединения и уменьшения влияния релаксации на надежность стыка использовано объемное сжатие состыкованных законцооок секций труЬы и поперечная фиксация их слоев путем введения металлической облицовки и резьбовых витков на цилиндрических или конических стержнях, выполненных в зоне многослойного композиционного материала. Для надежной и эффективной фиксации слоев композиционного материала в законцовках секций стержни овернуты на клей.

Для беззаэорного соединения реэьбооых стержней с облицовкой головки стержней выполнены в виде усеченных конусов, по поверхности которых осуществлена посадка призонных колец, имеющих для этого внутренние конические отверстия. Внешней цилиндрической поверхностью приэон2001826

lZ

Фиг,7 юг. 2

Составитель Л.Молчанова

Редактор Т.Павловская Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3150

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101 ные кольца расположены по посадке с натяroM в облицовке.

Наружная обойма и облицовка имеют конгруэнтные конические поверхности, благодаря чему наружная обойма напрессовывается с натягом на облицовку и обеспечивает дополнительное обжатие эаконцовок секций трубы, Таким образом, для цилиндрических законцовок секций трубы из композиционного материала в стыковом соединении создается постоянное по времени и величиФормула изобретения

СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СЕКЦИЙ

ГРЕБНОГО ВАЛА ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, содержащее цилиндрические закон цовки секций, скрепленные внутренней втулкой, наружной обоймой и радиально установленными элементами, отличающееся тем, что оно снабжено металлической облицовкой, установленной между цилиндрическими законцовками и наружной обоймой, перекрывающей стык секций и имеющей с обоймой конгруэнтные конические поверхности, и приэонными кольцами, причем ме;аллическая не оптимальное объемное сжатие с надежной фиксацией их слоев между собой и относительно элементов обжатия.

Благодаря этому обеспечивается необ5 ходимое контактное давление в conpsraeмых поверхностях, уменьшается релаксация узла и повышается надежность всей конструкции.

10 (56) Schappl Н.С. Comments on "Composite

Shafting for Naval Propulsion Slstems" by

Р,Wilhelml et al.//Naval lnglneers Journalm

1986. July, pp.77 — 79. fig.2. облицовка зафиксирована упомянутыми приэонными кольцами, размещенными в выполненных в металлической облицовке радиальных отверстиях, при этом головки

20 упомянутых крепежиых элементов выполнены в продольном сечении в виде усеченных конусов и на них установлены упомянутые призонные кольца, а крепежные радиальные элементы выполнены в

25 виде цилиндрических или конических резьбовых стержней, установленных в рвзьбовые соосные отверстия, выполненные в цилиндрических законцовках секций и

30 внутренней втулки.