стык рамных конструкций

Формула изобретения

1. Стык рамных конструкций, содержащий две рамы, соединяемые по плоским поверхностям стяжками, например шпильками с гайками, и двумя цилиндрическими центрирующими штырями, установленными в отверстия обеих рам, один из которых выполнен с конической заходной частью, а второй имеет две срезанные нерабочие поверхности, отличающийся тем, что отверстия под штыри выполнены сквозными и идентичными на обеих стыковочных поверхностях, а штыри с противоположной от заходной части стороны имеют упорный буртик и центральное отверстие, через которое проходит шпилька, при этом на рабочих поверхностях второго штыря выполнены плоскопараллельные срезы, переходящие в клин на конической заходной части, а в отверстие, предназначенное для данного штыря, установлена и зафиксирована втулка с ответным пазом.

2. Стык рамных конструкций по п.1, отличающийся тем, что в обеих стыковочных плоскостях с трех сторон стыка выполнены по два идентичных клиновых паза, образующих при стыковке рамных конструкций клиновые полости, в которые установлены три пары клиньев, в каждой из которых на обращенных друг к другу рабочих поверхностях клиньев выполнены срезы, образующие зазор с одной из рамных конструкций, а на противоположных рабочих поверхностях клиньев аналогичные срезы образуют зазор с другой рамной конструкцией.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в конструкции стыков рам газоперекачивающих агрегатов. Рама газоперекачивающего агрегата является основанием всего агрегата и к ней предъявляются высокие требования по обеспечению плоскостности и других геометрических параметров, которые должны быть обеспечены в том числе и стыком рам.

Общеизвестен стык двух элементов с помощью стяжек, например, шпилек с гайками. Недостатком его является то, что в данной конструкции не исключается возможность смещения рам относительно друг друга. Особенно это возможно при транспортировке собранных рам с установленными на них газотурбинным двигателем и нагнетателем, а также в процессе эксплуатации газоперекачивающего агрегата, когда стык подвергается вибрационным нагрузкам при работе двигателя и нагнетателя. Требование же по соосности валов двигателя и нагнетателя не допускает подобных смещений рам относительно друг друга.

Данный недостаток устранен в конструкции стыка двух рамных конструкций (прототип), содержащей два центрирующих штыря (пальца), один из которых цилиндрический, а другой - ромбический, получаемый путем срезания нерабочих поверхностей цилиндрического штыря. (См. X. Л. Болотин, Ф. П. Костромин " Станочные, приспособления, 1974 г, с. 19). Данные штыри обеспечивают компенсацию допусков на межцентровые расстояния отверстий для штырей и сохранение взаимного расположения рам.

Недостатком данного устройства является то, что в нем штыри жестко связаны с одним из стыкуемых элементов за счет прессовой посадки или резьбового соединения. Это приводит к неудобству монтажа и демонтажа тяжеловесных рамных конструкций, так как перед стыковкой рамы должны быть установлены с зазором, не меньшим, чем длина выступающей части штыря, а при стягивании стыка рам, последние должны переместиться относительно друг друга на величину этого зазора. Это приводит к нарушению горизонтальности рам вследствие смещения опор под рамами, с помощью которых рамы выставляются в горизонтальное положение (в рабочее положение) перед началом сборки рам. Кроме того, в прототипе штыри выполняют одновременно функции ориентации и фиксации рам относительно друг друга только в поперечном направлении. Поэтому для стягивания рам должна использоваться специальная оснастка, а сами штыри должны быть выполнены из материалов и в габаритах, обеспечивающих их целостность при действии статических и динамических нагрузок в процессе сборки, транспортирования и эксплуатации собранной рамы. Тем более, что ромбический штырь, для повышения точности ориентации рам, должен иметь узкую рабочую грань, а следовательно, и малую поверхность контакта с ответной деталью, что может привести к его деформации в процессе сборки и разборки рам при их транспортировке и эксплуатации.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков.

Технической результат достигается тем, что отверстия под штыри выполнены сквозными и идентичными на обеих стыковочных поверхностях, а штыри, с противоположной от заходной части стороны, имеют упорный буртик и центральное отверстие, через которое проходит стяжка (шпилька). При этом на рабочих поверхностях второго штыря выполнены плоскопараллельные срезы, переходящие в клин на конической заходной части, а в отверстие, предназначенное для данного штыря, установлена и зафиксирована втулка с ответным пазом. Кроме того, в обеих стыковочных плоскостях с трех сторон стыка выполнены по два идентичных клиновых паза, образующих при стыковке рамных конструкций клиновые полости, в которые установлены три пары клиньев, в каждой из которых на обращенных друг к другу рабочих поверхностях клиньев выполнены срезы, образующие зазор с одной из рамных конструкций, а на противоположных рабочих поверхностях клиньев аналогичные срезы образуют зазор с другой рамной конструкцией.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен стык рамных конструкций. На фиг. 2 показана стыковочная поверхность рамы. На фиг. 3 изображен цилиндрический центрирующий штырь с конической заходной частью. На фиг. 4, 5 показан второй штырь со срезанными рабочими поверхностями и ответной втулкой. На фиг. 6 показана фиксация втулки винтом в корпусе. На фиг. 7 изображено расположение пары клиньев в клиновых полостях.

Предлагаемое устройство содержит стыкуемые рамные конструкции 1, 2 (фиг. 1) с отжимными винтами 3 для их горизонтирования перед сборкой на заводе-изготовителе и на месте эксплуатации. Рамные конструкции заимеют плоскую стыковочную поверхность на участках Ж (фиг. 2). На стыковочных поверхностях обеих рам выполнена совокупность идентичных клиновых пазов и отверстий, предназначенных для установки штырей 4, 5, шпилек 6, клиньев 7, зафиксированных в пазах с помощью болтов 8, ввернутых в планку 9 и затянутых на нормированный момент. Планка 9 крепится к рамам 1, 2 болтами (на фиг. 2 не показано). Клинья 7 установлены попарно с трех сторон стыковочной поверхности. Центрирующий штырь 4 (фиг. 3) затянут с помощью шпильки 6 и гаек 10, взаимодействующих со сферическими шайбами 11, 12, втулкой 13. Штырь 4 упирается кольцевым буртом И в стыкуемую рамную конструкцию с противоположной стороны от стыка. На плоских стыковочных поверхностях в стыковочных отверстиях выполнены заходные фаски К под углом равным углу конической заходной части штыря 4. Второй штырь 5 (фиг.4) установлен аналогично штырю 4. При этом в ответном отверстии установлена втулка 14, которая коническим кольцевым выступом Л фиксируется от осевого сдвига в заходной фаске К. Втулка имеет сквозной паз М (фиг. 5), с которым взаимодействует рабочая поверхность штыря 5, образованная параллельными срезами по поверхностям Н. Нерабочие поверхности П штыря 5 срезаны по диаметру Р с получением зазора с отверстием под штырь 5, достаточного для компенсации допусков на межцентровое расстояние между штырями 4, 5 и отверстиями под них. Втулка 14 зафиксирована в отверстии от проворота болтом 15 (фиг. 6). Для разгрузки штырей 4, 5 от поперечных сдвигающих усилий каждая пара клиньев 7 (фиг. 7) установлена в клиновые полости, образованные идентичными пазами на стыковочных поверхностях рам 1, 2. В каждой паре клинья имеют на рабочих поверхностях, обращенных друг к другу, срезы Т, образующие зазор с рамой 1. На противоположных рабочих поверхностях клиньев выполнены аналогичные срезы, образующие зазор с рамой 2.

Устройство работает следующим образом. Стыкуемые рамы устанавливаются с помощью крана на заводе-изготовителе с минимальным зазором (1 - 3 мм) по стыковочным поверхностям Ж. С помощью отжимных болтов 3 рамы горизонтируются и выставляются на один уровень относительно друг друга. Предварительно в одну из рам устанавливается и фиксируется болтом 15 втулка 14. С противоположной стороны от стыковочной поверхности и втулки 14 заводятся штыри 4, 5, устанавливаются шпильки 6, втулка 13, шайбы 11, 12, гайки 10. Одновременным затягиванием гаек 10 с обеих сторон рамы штыри 4, 5 втягиваются в ответные отверстия противоположной рамы. При этом коническая заходная часть штыря 4 взаимодействует с конической заходной фаской К, обеспечивая ориентацию одной рамы относительно другой и допустимый уровень контактных напряжений между взаимодействующими поверхностями. Аналогично этому клиновая заходная часть штыря 5 взаимодействует с пазом М во втулке 14. При этом втулка и широкая клиновая заходная часть на штыре обеспечивают допустимый уровень контактных напряжений. После заведения штырей 4, 5 в ответные рамы и выбора зазора между рамами гайки 10 ослабляются и в клиновые полости устанавливаются клинья 7. С помощью винтов 8, ввинчиваемых в планку 9 с одинаковым моментом в определенной последовательности, например по часовой стрелке, производится поджатие клиньев по периметру стыка. Этим достигается однозначная ориентация рам относительно друг друга за счет выбора зазоров по штырям, позволяющая установить рамы в таком же положении относительно друг друга при повторной сборке стыка рам на месте эксплуатации газоперекачивающего агрегата, при условии повторения данного порядка сборки. После установки клиньев стык окончательно стягивается с помощью шпилек, установленных в штырях 4, 5 и в остальных отверстиях под установку шпилек. После этого проверяется горизонтальность рам и выполнение требований по общей плоскостности (единому уровню).

В случае наличия недопустимого перекоса рам относительно друг друга, вызванного смещением отверстий под штыри 4, 5 в вертикальном направлении, изготавливается индивидуальная втулка 14 со смещением паза на соответствующую величину.

Рама в собранном виде может транспортироваться на место эксплуатации, где она горизонтируется и на нее устанавливаются двигатель и нагнетатель. Более оптимальным вариантом является установка двигателя и нагнетателя на собранную раму на заводе-изготовителе. При этом транспортировку каждой составной части рамы на место эксплуатации производят раздельно с выполнением разборки стыка и его последующей сборки в указанном порядке. Разборка стыка не представляет трудностей. После отвинчивания гаек 10 и снятия шпилек 8 одна из рам отодвигается от другой с помощью отжимных болтов, упирающихся в стыковочную поверхность противоположной рамы. После образования зазора между рамами, большего чем ширина клиньев 7, клинья выпадают из клиновых полостей, а штыри 4, 5 выбиваются из посадочных отверстий. Все крепежные детали пригодны после этого для повторного использования.

Выполнение в предлагаемом стыке рамных конструкций сквозных и идентичных пазов и отверстий под установку элементов скрепления упрощает конструкцию и технологию изготовления рам, обеспечивает возможность заведения штырей с любой из сторон стыка, что конструктивно выгодно в случае наличия на раме элементов (цапф, кронштейнов и т.п.), мешающих заведению штырей и шпилек с какой-либо из сторон. Кроме того, упрощается процесс сборки стыка, так как стыкуемые рамы не требуется перемещать друг к другу в процессе сборки. Они могут быть установлены перед сборкой в непосредственной близости друг от друга. При этом выполнение буртиков и центральных отверстий на штырях позволяет использовать их в качестве стягивающей, ориентирующей оснастки, которая выполняет дополнительно и функцию крепежного элемента в окончательно собранной раме.

Установка втулки с пазом и выполнение плоскопараллельных срезов, переходящих в клин на конической заходной части штыря со срезанными нерабочими поверхностями, позволяет обеспечить компенсацию допусков на межцентровые расстояния между отверстиями под штыри и допустимый уровень контактных напряжений между втулкой и штырем в процессе стягивания рам. Наличие втулки позволяет скомпенсировать погрешность выполнения отверстий под штыри в вертикальной плоскости путем изготовления индивидуальной втулки со смещенным пазом. Установка трех пар клиньев (по трем сторонам) позволяет разгрузить штыри от поперечных нагрузок при транспортировке и эксплуатации рам и использовать для изготовления штырей обычные конструктивные материалы. Кроме того, указанные признаки предлагаемого стыка рамных конструкций позволяют производить комплектацию газоперекачивающих агрегатов различными двигателями и нагнетателями путем замены одной из рам на другую. При этом требуемая точность к геометрическим параметрам состыкованных рам обеспечивается.