Шпоночное соединение

 

Изобретение относится к машиностроению, к разъемным соединениям, передающим крутящий момент, и может быть использовано в конструкциях соединений деталей машин, приборов и оборудования. Шпоночное соединение включает охватывающую, охватываемую и промежуточную деталь - шпонку. Охватывающая и охватываемая детали снабжены цилиндрическими участками с одной осью кривизны - геометрической осью соединения. Охватывающая и охватываемая детали имеют дополнительные участки цилиндрических поверхностей, геометрические оси которых смещены относительно друг друга и геометрической оси соединения. В зазоре, образованном дополнительными участками - охватывающей и охватываемой деталей, установлена шпонка, представляющая собой криволинейный клин с двумя - наружной и внутренней цилиндрическими поверхностями, совмещенными с внутренней поверхностью дополнительного участка охватывающей детали и наружной поверхностью дополнительного участка охватываемой детали соответственно. В результате упрощается соединение и расширяется возможность его применения на практике. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а конкретно к разъемным соединениям, передающим крутящий момент, и может быть использовано в конструкциях соединений деталей машин, приборов и оборудования.

Известно соединение, включающее охватывающую и охватываемую детали и криволинейную вкладную деталь, ограниченную эксцентричными между собой внешней и внутренней цилиндрическими поверхностями, взаимодействующими соответственно с поверхностями охватывающей и охватываемой детали (см., например, патент США 2845106, Мкл. F 16 В 2718, 1958 г.).

Недостатком этого соединения является то, что оно, во-первых, не является несущим, то есть крутящий момент от одной трубы к другой передается через резьбу, а вкладная деталь нужна лишь для фиксации труб относительно друг друга, а во-вторых, в соединении труб используются два центра кривизны и фиксирующий элемент - вкладная деталь лишь одной частью (наружной) расположена эксцентрично геометрической оси соединения.

Известно также соединение ступицы с валом, содержащее установленную на охватываемой детали - ступенчатом валу охватывающую деталь - ступицу с эксцентричной торцовой проточкой, в которую помещается промежуточная деталь - круглая шайба с эксцентричным отверстием (см. SU 826117, Мкл. F 16 D 1/06, 10.05.81 г.).

Недостатком этого соединения является то, что, во-первых, охватываемая деталь - вал - имеет три различных размера по длине, т.е. выполнен трехступенчатым, во-вторых, в "Соединении ступицы с валом" основной деталью, названной промежуточной, является "круглая шайба с эксцентричным отверстием", которая является весьма металлоемкой деталью, в-третьих, при установке круглой шайбы с внутренним отверстием необходимо нанизывать ее на вал, в-четвертых, при использовании круговой шайбы возможности варьирования размерами эксцентриситетов ограничены, т.к. очевидна зависимость для шайбы e₁+е₂<r-r₂, где e₁ и e₂ - принимаемые эксцентриситеты (см. фиг.2 в описании а.с. 826117 "Соединение ступицы с валом"), r₁ - радиус наружной поверхности шайбы, r₂ - радиус внутренней поверхности шайбы.

Задачей настоящего изобретения является упрощение соединения, расширение его применяемости в практике. Это достигается тем, что в шпоночном соединении, включающем охватывающую, охватываемую и промежуточную деталь - шпонку, в котором охватывающая и охватываемая детали снабжены цилиндрическими участками с одной осью кривизны - геометрической осью соединения, охватывающая и охватываемая детали имеют дополнительные участки цилиндрических поверхностей, геометрические оси которых смещены относительно друг друга и геометрической оси соединения, а в зазоре, образованном дополнительными участками - охватывающей и охватываемой деталей, - установлена шпонка, представляющая собой криволинейный клин с двумя - наружной и внутренней цилиндрическими поверхностями, совмещенными с внутренней поверхностью дополнительного участка охватывающей детали и наружной поверхностью дополнительного участка охватываемой детали соответственно.

Сущность изобретения поясняется чертежами: где на фиг.1 показан общий вид шпоночного соединения, на фиг. 2 - разрез А-А по фиг.1 и на фиг.3 - промежуточная деталь, представляющая собой симметричный криволинейный клин. Предлагаемое шпоночное соединение включает охватывающую деталь 1, охватываемую деталь 2 и промежуточную деталь - криволинейную шпонку 3. Охватывающая деталь 1 и охватываемая деталь 2 снабжены цилиндрическими участками 4 и 5 одинакового радиуса r с одной осью кривизны OO. До установки шпонки детали 1 и 2 могут свободно поворачиваться относительно друг друга по поверхностям 4 и 5. Охватывающая деталь 1 выполнена с дополнительным участком цилиндрической поверхности 6 радиуса r₁, большим радиуса r и с геометрической осью O₁O₁, смещенной относительно геометрической оси всего соединения OO на величину эксцентриситета e₁.

В свою очередь, деталь 2 выполнена с дополнительным участком цилиндрической поверхности 7 радиуса r₂, меньшим радиуса r и с геометрической осью О₂О₂, смещенной относительно геометрической оси соединения OO на величину эксцентриситета e₂. Благодаря такому выполнению участка 6 детали 1 и участка 7 детали 2 появляется зазор между деталями 1 и 2, куда устанавливается шпонка 3. Особенностью такой шпонки является то, что ее круговые цилиндрические поверхности 8 и 9 выполнены эксцентричными по отношению к геометрической оси соединения OO и по отношению друг к другу. По отношению к геометрической оси соединения OO эти поверхности имеют эксцентриситеты e₁ и е₂, а по отношению друг к другу (e₁+е₂). На фиг.3 показаны O₁ - центр кривизны наружной поверхности клина; O₂ - центр кривизны внутренней поверхности клина; О - центр геометрической оси соединения.

Сборка заявляемого шпоночного соединения осуществляется следующим образом: охватывающую деталь 1 устанавливают на охватываемую деталь 2, совмещая поверхности 4 и 5, затем в образовавшийся зазор между деталями 1 и 2, обусловленный эксцентриситетами посадочных поверхностей 6 и 7 относительно геометрической оси соединения OO, вставляют криволинейную шпонку 3, совмещая ею поверхности 8 и 9 с поверхностями соответственно 6 и 7 деталей 1 и 2. После этого с помощью, например, болта 10, упорного кольца 11 и пружинной шайбы 12 закрепляют соединенные детали от относительного осевого их перемещения. Осевое закрепление может осуществляться и иными способами.

Работа рекомендуемого шпоночного соединения осуществляется следующим образом. Крутящий момент от охватывающей детали 1 или охватываемой детали 2 передается соответственно охватываемой или охватывающей детали через промежуточную деталь - криволинейную шпонку 3. При этом в силу эксцентричности поверхностей соединяемых деталей криволинейная шпонка расклинивается между ними, не давая им относительного поворота. Иными словами, деталь 1 не может одновременно проворачиваться относительно осей OO и O₁O₁, также деталь 2 не может проворачиваться относительно осей OO и О₂О₂, то есть детали 1 и 2 могут поворачиваться вокруг оси OO только совместно. Величина передаваемого крутящего момента определяется геометрическими параметрами соединения, а именно величинами эксцентриситетов e₁ и e₂, а также радиусами эксцентричных поверхностей и размерами криволинейной шпонки.

Техническими преимуществами рекомендуемого шпоночного соединения являются сохранение в целостности соединяемых деталей, увеличение поверхностей взаимодействия деталей друг с другом, простота сборки и разборки соединения и в связи с этим возможность автоматизации процесса сборки при массовом изготовлении соединений.

Предлагаемое шпоночное соединение выгодно отличается от известных именно тем, что позволяет оставлять соединяемые детали без нарушения их сплошности.

Формула изобретения

Шпоночное соединение, включающее охватывающую, охватываемую и промежуточную деталь - шпонку, при этом охватывающая и охватываемая детали снабжены цилиндрическими участками с одной осью кривизны - геометрической осью соединения, отличающееся тем, что охватывающая и охватываемая детали имеют дополнительные участки цилиндрических поверхностей, геометрические оси которых смещены относительно друг друга и геометрической оси соединения, а в зазоре, образованном дополнительными участками - охватывающей и охватываемой деталей, установлена шпонка, представляющая собой криволинейный клин с двумя - наружной и внутренней цилиндрическими поверхностями, совмещенными с внутренней поверхностью дополнительного участка охватывающей детали и наружной поверхностью дополнительного участка охватываемой детали соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3