шпоночное соединение

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.

Описание изобретения к патенту

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.