шпоночное соединение е.в. бусыгина

Формула изобретения

Шпоночное соединение, заключающееся в соединении охватываемой и охватывающей деталей с помощью затяжной шпонки, посаженной в их совмещаемых пазах и передающей окружное и осевое усилия через паз, выполненный на торцовой поверхности охватывающей детали, отличающееся тем, что шпоночные пазы выполнены с трапециевидным профилем на торцовых поверхностях охватываемой и охватывающей деталей и со стороны последней с натягом посажена трапецеидальная шпонка, закладываемая в трапециевидные пазы основанием с меньшей шириной на уровне торцовых поверхностей деталей на длине, по меньшей мере равной наружному диаметру охватывающей детали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сборочных узлах машин и оборудования для соединения, преимущественно, тонкостенных деталей с помощью шпонки со стороны их торцовых поверхностей.

Известны шпоночные соединения вала и надетой на него детали, например зубчатого колеса, шкива и т.д., с помощью затяжной шпонки, посаженной в шпоночных пазах вала и ступицы детали и передающей окружное и осевое усилия. (Кн. Новый политехнический словарь / Гл. ред. А.Ю.Ишлинский. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - 671 с.; ил.). Недостатком известного шпоночного соединения является недостаточная передача осевого усилия за счет сил трения, получаемых посадкой ступицы детали на вал.

Известно шпоночное соединение вала с охватываемой его деталью стопорным винтом, расположенным под углом к оси соединения в продольной плоскости, и сегментной шпонкой, расположенной в отверстии гнезда вала и в шпоночном пазу детали, контактирующей с рабочим концом винта, для чего в шпонке выполнена поперечная канавка треугольного профиля, одна из поверхностей которой параллельна оси стопорного винта, а другая - перпендикулярна, причем рабочий конец винта выполнен с плоской торцовой поверхностью и расположен в поперечной канавке шпонки и шпоночный паз в детали выполнен с дном, параллельным оси соединения, обеспечивающим наряду с круговой одновременно и осевую фиксацию вала с охватываемой его деталью. (Авторское свидетельство SU №1661486 А1. Шпоночное соединение. - МПК ⁵ F 16 В 3/00. - Бюл. №25 от 07.07.91). Недостатком известного шпоночного соединения является сложность такого соединения, которое допустимо только для соединения толстостенных деталей.

Известно шпоночное соединение вала с охватываемой его деталью, содержащее установленную в их совмещенных пазах сегментную шпонку и фиксирующий элемент, причем паз под шпонку в охватываемой детали выполнен на ее торцовой поверхности тем же радиусом и из того же центра, что и паз на валу, а шпонка установлена в пазах вала и охватывающей детали под углом 30-60° к оси вала, а фиксирующий элемент выполнен в виде конической фланцевой втулки, контактирующей внутренней конической поверхностью со шпонкой и закрепленной фланцами на охватывающей детали, повышающей одновременно с круговой и осевую фиксацию вала с охватываемой его деталью. Авторское свидетельство SU №1089311 А. Шпоночное соединение. - МПК ³ F 16 В 3/00. - Бюл. №16 от 30.04.84). Данное изобретение принято за прототип.

Недостатком известного шпоночного соединения, принятого за прототип, является его сложность, с одной стороны, и, с другой, - такое соединение требует дополнительного вылета вала из охватываемой его детали на длину шпонки, а также не обеспечивает соединение шпонкой полых тонкостенных деталей.

Основной задачей, на решение которой направлено заявленное шпоночное соединение, является расширение возможности передачи окружного и осевого усилий через шпоночное соединение, преимущественно, полых тонкостенных деталей.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является возможность передачи окружного и осевого усилий шпоночным соединением охватывающей и охватываемой тонкостенных деталей.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном шпоночном соединении, заключающемся в соединении охватываемой и охватывающей деталей с помощью затяжной шпонки, посаженной в их совмещаемых пазах и передающей окружное и осевое усилия через паз, выполненный на торцовой поверхности охватывающей детали, согласно предложенному техническому решению шпоночные пазы выполнены с трапециевидным профилем на торцовых поверхностях охватываемой и охватывающей деталей и со стороны последней с натягом посажена трапецеидальная шпонка, закладываемая в трапециевидные пазы меньшей стороной основания на уровне торцовых поверхностей деталей на длине, по меньшей мере, равной наружному диаметру охватывающей детали.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного шпоночного соединения, отсутствуют. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

На представленном чертеже показана схема шпоночного соединения.

Сущность предложенного шпоночного соединения заключается в соединении охватываемой 1 и охватывающей 2 деталей с помощью затяжной трапецеидальной шпонки 3 длиной l, равной, по меньшей мере, наружному диаметру D охватывающей детали 2, закладываемой с натягом со стороны периферии в совмещаемые шпоночные пазы 4 трапециевидного профиля, выполненных на торцовых поверхностях 5 и 6, соответственно, охватываемой 1 и охватывающей 2 деталей, причем основанием 7 с меньшей шириной b_min шпонки 3 на уровне торцовых поверхностей 5 и 6 деталей 1 и 2.

Шпоночное соединение выполняют следующим образом.

На торцах охватываемой 1 и охватывающей 2 деталей выполняют совмещаемые шпоночные пазы 4 трапециевидного профиля, выполненных на торцовых поверхностях 5 и 6, в которые с натягом со стороны периферии охватывающей детали 2, под усилием закладывают затяжную трапецеидальную шпонку 3 длиной l, равной, по меньшей мере, наружному диаметру D охватывающей детали 2, основанием 7 с меньшей шириной в сторону торцовых поверхностей деталей 1 и 2. Врезная трапецеидальная b_min шпонка 3 передает окружное М_кр и осевое P усилия одновременно от охватываемой детали 1 на охватывающую деталь 3 и наклонными боковыми сторонами 8 трапецеидальной шпонки 3 и соответствующими им боковыми сторонами в трапециевидных пазах 4, выполненными на шпонке 3 под углом <90° к основанию 7.

Предложенное шпоночное соединение позволит более эффективно соединять полые тонкостенные детали и передавать окружное и осевое усилия от одной детали к другой.