соединение деталей

Формула изобретения

Соединение деталей, неразъемное, с однократным односторонним проникновением в полость первой детали выступа второй детали, выступ на которой содержит клинообразно расширяющийся от основания к его концу участок, на выступе размещена ограниченно подвижная по его длине цанговая с перьями втулка, причем полость первой детали выполнена с расширенным относительно ее входного размера участком, совокупная объемная конфигурация концов перьев цанговой втулки идентична объемной конфигурации расширенного участка полости, внутренняя поверхность перьев цанговой втулки выполнена ответноклинообразной с поверхностью клинообразного участка выступа второй детали при размещении концов перьев цанговой втулки в расширенном участке полости первой детали, отличающееся тем, что на наружной поверхности концов перьев цанговой втулки выполнена выборке для создания консольных участков на концах перьев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к неразъемным соединениям двух деталей с однократным введением в полость одной детали и фиксацией там выступа другой детали, и может быть использовано в процессе сборки узлов машин и механизмов, особенно в труднодоступных местах, например при стыковке плунжера глубинного насоса с колонной штанг, являющихся соединительным звеном между наземным силовым приводом и плунжером. Соединение наиболее эффективно к применению в условиях интенсивных знакопеременных нагрузок, прилегаемых к деталям по оси их стыковки.

Известно соединение двух деталей (авт.св. 1019105, СССР, F 04 B 47/00, 1983), содержащее опорную муфту с установленным в ней опорным кольцом, связанную с переводником и направляющей муфтой, и пружинный якорь, выполненный в виде пружинной цанги с основанием и перьями. Основание цанги и опорная муфта снабжены внутренней фаской соответственно для посадки насоса и ограничения подъема цанги, перья которой в верхней части выполнены изогнутыми вовнутрь, а цанга установлена с возможностью возвратно-поступательного движения в направляющей муфте. При этом основание и перья цанги выполнены с возможностью прилегания к внутренней поверхности направляющей муфты в рабочем положении соединения.

Такое конструктивное выполнение соединения деталей ненадежно ввиду того, что между цангой и направляющей муфтой в процессе работы штангового насоса образуется зазор (люфт) вследствие их недостаточного защемления, происходит быстрый износ и поломка или перьев цанги, или направляющей муфты и рассоединение деталей.

Известно сцепляющее устройство скважинного штангового насоса (Скважинные штанговые насосы для добычи нефти. Каталог ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988, стр.43- 44), содержащее подпружиненный стакан захвата, установленный на штоке плунжера скважинного насоса, сердечник, на котором свободно установлена цанга с перьями, контргайка штока, центратор и переводник штока. При сцеплении деталей цанга отжимает стакан захвата и тогда перья цанги попадают в карман сердечника, при этом стакан захвата под действием пружины перемещается в прежнее положение и запирает цангу.

Известно выполнение неразъемного соединения двух деталей, одна из которых имеет осевое глухое отверстие, в котором размещен выступ второй соединяемой детали. Глухое отверстие первой детали выполнено с переменным по длине отверстия диаметром с образованием цилиндрической полости, а выступ второй детали по форме выполнен конически расширяющимся. Между ними размещена втулка с продольными разрезами, образующими цанговые перья. Форма цанговых перьев соответствует взаимодействующим с ними поверхностям соединяемых деталей: наружная поверхность - цилиндрическая, внутренняя - коническая (патент США N 3782838, F 16 B 7/00, 1974).

Недостатком этих соединений является ненадежное сопряжение между перьями цанги, сердечником и стаканом захвата, так как данное конструктивное исполнение предполагает (при знакопеременных нагрузках) наличие осевого перемещения цанги относительно сердечника, что приводит в итоге к поломке соединения или обрыву штанговой колонны из-за ударных знакопеременных нагрузок, возникающих в процессе возвратно-поступательного движения колонны и усиливающихся от все увеличивающегося осевого люфта в соединении деталей при работе насоса.

Изобретение предусматривает усовершенствование соединения двух деталей, подвергающихся динамическим знакопеременным нагрузкам, то есть требуемый технический результат - повышение надежности соединения при упрощении конструкции.

Требуемый технический результат в изобретении достигается тем, что в соединении деталей с однократным односторонним проникновением в полость первой детали выступа второй детали, выступ которой содержит клинообразный расширяющийся от основания к концу его участок, причем на выступе размещена ограниченно подвижная по его длине цанговая с перьями втулка, полость первой детали выполнена c расширенным (относительно ее входного размера) участком, совокупная объемная конфигурация концов перьев цанговой втулки идентична объемной конфигурации расширенного участка полости, а внутренняя поверхность перьев цанговой втулки выполнена ответоклинообразной, то есть сопрягающейся с поверхностью клинообразного участка выступа второй детали при размещении концов перьев цанговой втулки и расширенном участке полости первой детали, причем на наружной поверхности концов перьев цанговой втулки выполнена выборка для создания консольных участков на концах перьев.

На фиг. 1 изображено соединение деталей в положении перед окончательным их сопряжением, после которого соединение становится неразъемным; на фиг. 2 - соединение деталей окончательно сопряжено, то есть готово к работе при осевых знакопеременных нагрузках; на фиг. 3 - фрагмент соединения деталей с изображением консольных концевых участков перьев (увеличено).

Соединение деталей (см. фиг. 1 - 3) 1 и 2 содержит полость 3 на одной из них и выступ 4 на другой. Выступ 4 содержит клинообразно расширяющийся от основания к его концу участок 5. На выступе размещена ограниченно подвижная по его длине цанговая втулка 6 с перьями 7. Полость 3 содержит расширенный относительно ее входного размера d_вх (обозначен на фиг. 2) участок 8, при этом совокупная объемная конфигурация концов перьев цанговой втулки идентична объемной конфигурации расширенного участка 8 полости 3. Внутренняя поверхность 9 концов перьев цанговой втулки 6 выполнена ответноклинообразной поверхности клинообразного участка 5 выступа 4, то есть обе поверхности выполнены беззазорно сопрягающимися, как изображено на фиг. 2. На концах перьев цанговой втулки снаружи выполнена выборка (см. стрелку "А" на фиг. 3) для создания консольных, нагруженных изгибающим моментом относительно точки "Б" участков "С" (фиг. 3) для более надежного безлюфтового защемления выступа 4 в полости 3.

Соединение деталей сочленяется и работает следующим образом. Выступ 4 детали 2 вводится в полость 3 детали 1 их встречным по оси выступа движением, при этом концы перьев 7 цанговой втулки 6, проходя через входной размер d_вхполости 3, радиально смещаются к оси, а затем разжимаются под собственной упругостью перьев в расширенном участке 8 полости, имеющей ту же конфигурацию, что и совокупная объемная конфигурация концов перьев. Защемление выступа в полости происходит при приложении первых же усилий, направленных на разъем деталей, и их соединение там надежнее и жестче, чем большим усилием они были сопряжены, при этом исключено возникновение какого-либо люфта при работе при знакопеременных нагрузках.