Бесшпоночное соединение деталей

 

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано, например, при испытании под нагрузкой электрических машин, валы которых не имеют шпоночных пазов. Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации за счет облегчения монтажа-демонтажа ступицы (С) 1 при сохранении прочности соединения , соответствующей горячей посадке. Соединение состоит из С1 с продольными прорезями (ПП) 2 определенной ширины, выполненными на длину посадочной поверхности , вала 3 с коническим участком для установки на последнем С1 и установленных в зоне ПП2 стягивающих болтов (СБ) 4. Последние выполнены со сквозными осевыми отверстиями 5 для размещения в них нагревательных элементов. СБ4 изготовлены с суммарной прочностью на растяжение, равной прочности на растяжение материала С 1 с поперечным сечением, равным площади ПП2. Оптимальная длина СБ4 определяется , исходя из среднего диаметра сопрягаемых деталей по определенной зависимости . СБ4 могут быть термоизолированы от С1. Для обеспечения монтажа-демонтажа С1 необходимо обеспечить расчетный нагрев только СБ4, а на всей С1, что снижает энергозатраты при эксплуатации соединения и обеспечивает простоту и удобство обслуживания. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. § СО со О5 ISD оо о: о ue.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU» 1362869 А1 (50 4 F 16 D 1/06

li

Ф ( ь ЧPi

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3985993/31-27 (22) 29. 11.85 (46) 30.12.87. Бюл. № 48 (71) Сумский филиал Харьковского политехнического института им. В. И. Ленина (72) Д. В. Муриков, П. А. Василега и Г. М. Голофост (53) 621.825.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 376603, кл. F 16 В l?/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 541053, кл. F 16 В 4/00, 1973. (54) БЕСШПОНОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано, например, при испытании под нагрузкой электрических машин, валы которых не имеют шпоночных пазов. Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации за счет облегчения монтажа-демонтажа ступицы (С) 1 при сохранении прочности соединения, соответствующей горячей посадке.

Соединение состоит из Cl с продольными прорезями (ПП) 2 определенной ширины, выполненными на длину посадочной поверхности, вала 3 с коническим участком для установки на последнем Cl и установленных в зоне ПП2 стягивающих болтов (СБ) 4.

Последние выполнены со сквозными осевыми отверстиями 5 для размещения в них нагревательных элементов. СБ4 изготовлены с суммарной прочностью на растяжение, равной прочности на растяжение материала

С 1 с поперечным сечением, равным площади ПП2. Оптимальная длина СБ4 определяется, исходя из среднего диаметра сопрягаемых деталей по определенной зависимости. СБ4 могут быть термоизолированы от Cl. Для обеспечения монтажа-демонтажа C l необходимо обеспечить расчетный нагрев только СБ4, а на всей Cl, что снижает энергозатраты при эксплуатации соединения и обеспечивает простоту и удобство обслуживания. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1362869

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, при испытании под нагрузкой электрических машин, валы которых не имеют шпоночных пазов.

Цель изобретения — повышение удобства эксплуатации за счет облегчения монтажа-демонтажа ступицы при сохранении прочности соединения, соответствующей горячей посадке.

На фиг. 1 изображено бесшпоночное соединение деталей. общий вид; на фиг. 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1.

Соединение состоит из ступицы 1, в которой выполнены продольные прорези 2 на всю длину посадочной поверхности сопрягаемых деталей — ступицы 1 и вала 3. Каждая прорезь 2 имеет ширину 6р выбранную из условия обеспечения гарантированного зазора при затяжке, так как отсутствие зазора не позволяет передавать нагрузку от стягивающих болтов 4 на охватываемую деталь — вал. Оптимальная ширина прорезей определяется из соотношения

6p= 6+ 0,01dt:p, где 6p — ширина прорези;

6 — термическое удлинение стягивающих болтов;

dip — средний диаметр сопрягаемых деталей.

Число прорезей 2 можно сделать от одной до нескольких, однако при одной прорези контактное давление охватывающей детали по окружности охватываемой детали (валу) неравномерное; при числе прорезей больше двух, усложняется конструкция соединения. Наиболее оптимальными являются две продольных прорези, а чтобы конструкция была симметричной и усилия равномерно распределялись на обе половины разрезаемой ступицы, прорези выполнены диаметрально противоположно.

Каждая прорезь 2 скреплена стягивающими болтами 4, с суммарной прочностью на растяжение, определяемой. необходимым удельным давлением в сопрягаемых деталях и равной прочности материала ступицы 1 на растяжение, с сечением, равным площади ABCD продольной прорези 2.

Сопротивление взаимному смещению сопряженных ступицы 1 и вала 3 обусловлено упругими силами деформации, определяемыми величиной удельного контактного давления на их сопряженных поверхностях.

Удельное давление на поверхности соединения определяется наибольшим вращающим моментом, передаваемым соединением, выполненным с натягом

2М.р

Ъ Ь 1 где P — удельное давление, кг/мм, М.p — крутящий момент, передаваемый бесшпоночным соединением, кгм;

f — коэффициент трения, принимаемый равным 0,14;

d-p †средн диаметр охватываемой детали (вала), мм;

5 1 — длина посадочных поверхностей сопрягаемых деталей, мм.

По величине P определяется суммарная прочность стягивающих болтов 4.

Необходимую прочность болтов можно достигнуть, выполняя последние из высококачественной стали с высокой удельной прочностью.

Необходимые контактное давление и натяг сопрягаемых деталей достигаются за счет сил термической деформации стягивающих болтов 4. Нагрев стягивающих болтов 4 осуществляется электронагревательными элементами (не показаны). Для размещения электронагревательных элементов в болтах 4 выполнены сквозные отверстия

5. На поверхности стягивающих болтов 4

20 расположены термоизолирующие втулки 6 для предотвращения передачи тепла от болтов 4 к ступице 1.

Величина нагрева стягивающих болтов

4 определяется из условия обеспечения натяга между поверхностями охватыающей и охватываемой деталей и условиями монтажа и демонтажа соединения.

Необходимый натяг определяется по формуле

30 С, С, 6= Р(— + — ) dñ, Ei E где P — удельное давление, кг/мм, С, С вЂ” коэффициенты, определяемые из

35 зависимостей

40 для сплошного стального вала

dI= О, тогда

d, с1 -

45 4 — d где d, di — соответственно наружный и внутренний диаметры остывающей детали;

50 dz — наружный диаметр охватываемой детали; рь p — коэффициенты Пуанссона.

Для стальных деталей ц = pz = 0,3.

Расчетная температура нагрева охватыва55 ющей детали (ступицы 1) определяется по формуле (1) 1362869 где о..-. — наибольший натяг посадки, мин;

6р необходимый зазор при сборке, мин; а — коэффициент линейного расширения (для углеродистой стали а=

= 11 ° 10- — 1->; град

tp — температура помещения, C;

dp — диаметр соединения, мм.

Необходимая температура нагрева определяется из формулы (1) t 6же ЗО + 1

1000а 1р (2) тимальную величину рабочей длины болта можно определить из соотношения

dcp tp

1Р где lp — рабочая длина стягивающих болтов;

dcp — средний диаметр сопрягаемых деталей (при конусной форме вала); — расчетная температура нагрева стягивающих болтов при рабочей длине болта, равной среднему диаметру 45 сопрягаемых деталей.

tp — допустимая температура нагрева стягивающих болтов из условия долговечности их термоизоляции.

Бесшпоночное соединение деталей работает следующим образом.

Перед посадкой ступицы 1 на вал 3 в отверстие 5 стягивающих болтов 4 устанавливают электронагревательные элементы, если они не установлены там постоянно, и подключают их к источнику электропитания.

После нагрева болтов 4 до расчетной тем- 55 пературы последние удлиняются за счет термического расширения их материала, и ступица легко надевается на вал 3. После ох15

f где lр — рабочая длина стягивающих болтов.

Рабочая длина стягивающих болтов может быть равной, большей или меньшей среднего диаметра d.p сопрягаемых деталей.

При равенстве dcp u lp и при условии ра- 20 венства коэффициентов линейного расширения материала болтов и ступицы 1 согласно (1) и (2) расчетная температура нагрева стягивающих болтов одинаковая.

С целью повышения производительности монтажно-демонтажных работ за счет уменьшения времени нагрева и охлаждения болтов 4, а также увеличения долговечности термоизоляции 6 болтов целесообразно уменьшить температуру нагрева болтов 4 и увеличить их рабочую длину. При 30 этом расчетная температура нагрева соединительных болтов 4 будет уменьшаться прямо пропорционально отношению Опlр (1ср лаждения стягивающие болты 4 за счет термического сжатия создают необходимое удельное давление на поверхности сопрягаемых деталей (ступицы 1 и вала 3). Сопротивление взаимному смещению деталей в посадках с натягом создается упругими силами деформации сопряженных ступицы 1, вала 3 и стягивающих болтов 4.

Для демонтажа ступицы 1 с вала 3 электронагревательные элементы, размещенные внутри стягивающих болтов 4, подключаются к источникам электропитания. Стягивающие болты 4 удлиняются за счет термического расширения и снимают давление с сопрягаемых деталей (ступицы 1 и вала 3).

В рзультате ступица 1 легко снимается с вала 3.

Выполнение в ступице продольных прорезей на длину посадочной поверхности сопрягаемых деталей позволяет легко надевать и снимать ее с конца вала, так как, когда стягивающие болты нагреты, ступица надевается на вал по легкоходовой посадке.

Формула изобретения

1. Бесшпоночное соединение деталей, содержащее вал с коническим посадочным участком и установленную на нем с натягом ступицу, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации за счет облегчения монтажа-демонтажа ступицы при сохранении прочности соединения, соответствующей горячей посадке, ступица выполнена с продольными прорезями на длину посадочной поверхности, снабжена стягивающими болтами, установленными в зоне прорезей, и нагревательными элементами, ширина прорезей определяется из соотношения

6p= 6+ 0,01 dcp где 6p — ширина прорези; б — термическое удлинение болтов;

d p — средний диаметр сопрягаемых деталей. а суммарная прочность стягивающих болтов на растяжение выбирается из условия создания удельного давления в сопрягаемых деталях, соответствующего горячей посадке соединения, и равна прочности материала ступицы на растяжение с сечением, равным площади продольной прорези.

2. Соединение деталей по п. 1, отличающееся тем, что болты выполнены со сквозными отверстиями, а нагревательные элементы установлены внутри последних.

3. Соединение деталей по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что болты термоизолированы от материала ступицы.

4. Соединение деталей по пп. и 2 или 3, отличающееся тем, что рабочая длина болтов больше среднего диаметра сопрягаемых деталей и определяется из соотношения

dcp ° t.p

lp=

1362869

6-6

Составитель В. Иванов

Редактор И. Касарда Техред И. Верее Корректор И. Муска

Заказ 5960/23 Тираж 804 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где lp — рабочая длина стягивающих болтов;

dip-- средний диаметр сопрягаемых деталей;

tp †расчетн температура нагрева стя. гивающих болтов при рабочей длине болта, равной среднему диаметру сопрягаемых деталей;

t — допускаемая температура нагрева стягивающих болтов из условия дол говечности их термоизоляции;

5. Соединение деталей по пп. 1 — 3 или 4, отличающееся тем, что ступица выполнена с двумя прорезями, расположенными диаметрально противоположно.