УСТРОЙСТВО ЖЕСТКОГО КРЕПЛЕНИЯ МАССИВНОГО ЦИЛИНДРОПОДОБНОГО ПОЛОГО КРУПНОГАБАРИТНОГО ИЗДЕЛИЯ К ШПИНДЕЛЮ СТАНКА

Принятые понятия:
- торец - поверхность (не обязательно грань) объекта, имеющая значительную площадь проекции на плоскость, перпендикулярную оси объекта (торец может быть плоским и может быть перпендикулярен оси - традиционное толкование «торца» в машиностроительном черчении, в представленных материалах важно, что торец не обязательно является плоским и что у детали с одной ее стороны может быть два торца - две поверхности, касательные к которым могут пересекать ось объекта); пример: проекция цилиндрической поверхности на упомянутую плоскость представляет собой окружность, не имеющую площади, в сравнении с ней площадь проекции любой поверхности, наклоненной к оси является значительной;
- паз - сквозное отверстие продолговатой формы, т.е. не обязательно выемка наподобие шпоночного паза.
Полезная модель относится к станкостроению и может быть использована, например, в станках барабанного типа для производства пельменей.
Известно (патент РФ №2308266) устройство жесткого крепления массивного цилиндроподобного крупногабаритного изделия к шпинделю станка, включающее между шпинделем и изделием переходное кольцо - планшайбу, выполненную с возможностью ее жесткого крепления к шпинделю либо к самостоятельно закрепленному на нем фланцу.
К недостатку известного устройства следует отнести наличие крепежных элементов у планшайбы вблизи с ее осью, что не позволяет закреплять полые изделия, а также изделия со сложным внутренним устройством (например, связанным с размещением в полости толкателей) к которым, в частности относятся барабаны с формующими ячейками станков для производства пельменей.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели - обеспечение надежного и быстрого крепления массивных цилиндроподобных полых крупногабаритных изделий с относительно сложным внутренним устройством к шпинделю станка без сокращения функциональных возможностей таких изделий.
Достигается заявленный технический результат за счет введения в представленное известное устройство следующих главных отличительных признаков:
- на своей периферии изделие и планшайба включают сопрягаемые гладкие посадочные цилиндрические и опорные торцевые поверхности;
- на периферии внутренней торцевой поверхности изделия, расположенной ближе к его оси относительно его посадочной цилиндрической поверхности (ниже такой поверхности по направлению радиуса), расположены выступающие фиксирующие элементы - шпильки, заканчивающиеся резьбовой частью с навинченной на нее гайкой;
- на торцевой поверхности планшайбы, расположенной ближе к ее оси относительно ее посадочной цилиндрической поверхности (ниже такой поверхности по направлению радиуса), в соответствующих местах - оппозитно шпилькам - выполнены сквозные проходные отверстия для прохождения фиксирующих элементов;
- между гайками и планшайбой расположены позволяющие осуществлять затяжку гаек для упомянутого жесткого крепления либо одна основная шайба, выполненная в виде пластины со сквозными отверстиями и/или пазами при общем числе отверстиями и/или пазов не меньшем числа шпилек, либо набор основных шайб, выполненных в виде пластин со сквозным отверстием или пазом либо отверстиями и/или пазами.
Полезная модель характеризуется также рядом частных отличительных признаков:
- у изделия посадочная цилиндрическая поверхность выполнена внутренней, с диаметром меньшим не более чем на 30% наружного диаметра изделия, а у планшайбы - наружной, с диаметром меньшим не более чем на 30% наружного диаметра планшайбы;
- опорные торцевые поверхности изделия и планшайбы выполнены плоскими;
- опорная торцевая поверхность изделия или планшайбы может включать как минимум один выступ или зуб, роль которого может выполнять самостоятельная деталь, тогда как сопрягаемая поверхность может включать выемку под этот выступ или зуб;
- опорные торцевые поверхности изделия и планшайбы находятся дальше от их осей относительно посадочных цилиндрических поверхностей (выше последних по направлению радиуса);
- длина посадочной цилиндрической поверхности (длина образующей) планшайбы более 1, но менее 30 мм;
- изделие включает фиксирующие элементы в количестве 3 или 4, или 5, или 6, или 7 шт.;
- расстояния между осями различных пар соседних фиксирующих элементов не совпадают;
- планшайба включает сквозные проходные отверстия в количестве 3 или 4, или 5, или 6, или 7 шт.;
- планшайба включает сквозные проходные отверстия в количестве 3 или 6, или 10, или 12 шт.;
- используемые основные шайбы вместе включают пазы в количестве 3 или 4, или 5, или 6, или 7 шт.;
- диаметр сквозных проходных отверстий планшайбы превосходит диаметр окружности, описывающей гайки, которые находятся на шпильках;
- каждый из пазов основной шайбы или набора основных шайб имеет разную толщину, причем большая толщина паза превосходит диаметр упомянутой окружности, а сам паз в соответствующей своей части выполнен с возможностью свободного прохождения упомянутых гаек, при том что меньшая толщина паза превосходит наружный диаметр упомянутых резьбовых частей, но меньше диаметра упомянутой окружности, благодаря чему соответствующая (узкой части паза) часть основной шайбы позволяет осуществить затяжку гаек для упомянутого жесткого крепления;
- используется одна основная шайба, выполненная в виде замкнутого кольца с отверстиями или пазами;
при этом основная шайба по посадке с зазором сопряжена со шпинделем, фланцем или планшайбой;
- используется одна основная шайба с прорезью, ширина которой достаточна для прохождения в центр шайбы шпинделя и/или его фланца;
- используется пара основных шайб, геометрия которых позволяет расположить их плотно прижатыми к планшайбе без воспрепятствования такому прижатию со стороны деталей шпинделя или его фланца, при этом такие основные шайбы вместе включают пазы в количестве фиксирующих элементов изделия;
- основная шайба выполнена в виде фрагмента кольца, внутренний диаметр которого превосходит наружный диаметр шпинделя или шпинделя в сборе с фланцем;
- узкая часть паза имеет большую протяженность;
- используются дополнительные шайбы, располагаемые между гайками и основными шайбами, при этом диаметр сквозных проходных отверстий планшайбы, а также размеры соответствующей (широкой) части пазов превосходят наружный диаметр дополнительных шайб.
Полезная модель проиллюстрирована семью фигурами. На фиг. 1 представлен общий вид планшайбы. На фиг. 2 представлен вид спереди на планшайбу. На фиг. 3 представлен общий вид изделия. На фиг. 4 представлен вид спереди на основную шайбу. На фиг. 5 представлен вид спереди на основную шайбу с тремя пазами. На фиг. 6 представлен общий вид на шпиндель в сборе с изделием. На фиг. 7 представлена схема сборки изделия с пятью фиксирующими элементами с гайками и дополнительными шайбами с узлом, включающим шпиндель в сборе с планшайбой, с применением двух основных шайб, одна из которых имеет 2, а другая 3 сквозных паза.
Фиг. 1 приведена для иллюстрации внешнего вида планшайбы.
Фиг. 2 приведена для обоснования числа сквозных проходных отверстий планшайбы, предназначенных для фиксирующих элементов изделия с гайками.
Фиг. 3 приведена для иллюстрации внешнего вида изделия, при этом функциональные элементы изделия, не связанные с его креплением, на фиг не прорисованы.
Фиг. 4 приведена для иллюстрации основной шайбы.
Фиг. 5 приведена для иллюстрации основной шайбы с 3 сквозными пазами.
Фиг. 6 приведена для иллюстрации общего вида шпинделя в сборе с реальным изделием.
Фиг. 7 приведена для иллюстрации схемы сборки.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - переходное кольцо между шпинделем и массивным цилиндроподобным крупногабаритным изделием, приводимым во вращение шпинделем, - планшайба (следует обратить внимание, что под «планшайбой» принято называть приспособление, предназначенное для крепления обрабатываемой заготовки или инструмента, тогда как в аспекте представленных материалов под «планшайбой» понимается приспособление, предназначенное для крепления барабана с формующими ячейками станка для производства пельменей);
2 - сквозные отверстия в планшайбе, предназначенные для крепежных элементов, посредством которых планшайба жестко крепится к фланцу, закрепленному на шпинделе (или к самому шпинделю, если у того имеется соответствующий фланец);
3 - торцевая поверхность планшайбы, расположенная ближе к ее оси относительно посадочной цилиндрической поверхности последней;
4 - сквозные проходные отверстия в планшайбе, предназначенные для свободного прохождения в них для фиксирующих элементов изделия с гайками, навинченными на их резьбовую конечную часть;
5 - расположенная над посадочной цилиндрической поверхностью планшайбы ее плоская опорная торцевая поверхность, которая предназначена для упора в нее сопрягаемой плоской опорной торцевой поверхности изделия;
6 - наружная гладкая посадочная цилиндрическая поверхность планшайбы, предназначенная для посадки на нее сопрягаемой поверхности изделия с зазором или переходной посадки;
7 - центральное отверстие в планшайбе, выполненное для посадки конечной части шпинделя (с зазором, переходной посадки или с натягом);
8 - жестко прикрепленные к изделию выступающие за опорную торцевую поверхность последнего фиксирующие элементы (в представленных материалах для краткости они именуются шпильками (под которыми, как правило, подразумеваются резьбовые шпильки), однако это условное наименование, поскольку это не обязательно должны быть именно шпильки - это могут быть и составные узлы, и детали, посаженные в изделие с натягом, например, по прессовой посадке);
9 - гайка, навинченная на резьбовую часть шпильки, затяжка которой обеспечивает жесткое крепление изделия к планшайбе;
10 - расположенная ближе к оси изделия относительно его посадочной цилиндрической поверхности внутренняя торцевая поверхность изделия, над которой выступают шпильки;
11 - внутренняя гладкая посадочная цилиндрическая поверхность изделия, предназначенная для сопряжения с соответствующей поверхностью планшайбы;
12 - расположенная над посадочной цилиндрической поверхностью изделия его плоская опорная торцевая поверхность, которая предназначена для упора в нее сопрягаемой плоской опорной торцевой поверхности планшайбы;
13 - дополнительная шайба под гайкой, навинченной на резьбовую часть шпильки изделия;
14 - резьбовая часть, которой заканчивается шпилька, выполненная с возможностью навинчивания на нее гайки при значительном (например, равном) относительно диаметра такой части перемещении;
15 - массивное цилиндроподобное полое крупногабаритное изделие;
16 - выполняющая роль прокладки между гайкой и планшайбой основная шайба, которая обеспечивает возможность затяжки гайки при креплении изделия (под шайбой принято понимать кольцо с одним круглым отверстием, но в представленных материалах основной шайбой именуются не только кольцеобразные детали, но и детали сложной формы с несколькими отверстиями, выполняющие функцию шайбы, причем не обязательно только для одного резьбового соединения, также предполагается, что шайба может быть составной);
17 - часть паза, соответствующего его большей толщине, выполненная с возможностью свободного прохождения в него гайки, навинченной на резьбовую часть шпильки (и свободного прохождения дополнительной шайбы, если такая используется);
18 - часть паза, соответствующего его меньшей толщине, выполненная с возможностью затяжки гайки, навинченной на резьбовую часть шпильки (толщина этой части меньше диаметра окружности, описывающей гайку, или наружного диаметра дополнительной шайбы);
19 - разнотолщинные криволинейные сквозные пазы в основной шайбе;
20 - шпиндель станка;
21 - фланец шпинделя (дополнительная к шпинделю деталь или часть самого шпинделя);
С - диаметр гладкой посадочной цилиндрической поверхности (планшайбы и изделия);
п
D - наружный диаметр планшайбы;
и
D - наружный диаметр изделия;
d - диаметр сквозных проходных отверстий планшайбы;
R - радиус делительной окружности, на которой расположены центры сквозных проходных отверстий планшайбы, он же радиус кривизны пазов основных шайб;
r - внутренний радиус кольца, частью которого является основная шайба;
Т - толщина паза основной шайбы в его широкой части (Т может быть равно d);
t - толщина паза основной шайбы в его узкой части (t должно быть меньше d).
Графическое кодирование (фиг. 2) сквозных проходных отверстий планшайбы, расположенных на делительной окружности радиусом r:
- черная заливка - общее отверстие;
- без заливки - 2 отверстия - совместно с черным составляют группу из 3 отверстий, предназначенную для прохождения в них выступающих фиксирующих элементов изделия, при наличии у последнего 3 таких элементов;
- пунктирная заливка - 3 отверстия - совместно с черным составляют группу из 4 отверстий, предназначенную для прохождения в них выступающих фиксирующих элементов изделия, при наличии у последнего 4 таких элементов;
- серая заливка - 4 отверстия - совместно с черным составляют группу из 5 отверстий, предназначенную для прохождения в них выступающих фиксирующих элементов изделия, при наличии у последнего 5 таких элементов;
- тонкий контур - 2 отверстия, соседствующих с черным, - совместно с черным и отверстиями без заливки, а также верхним отверстием с пунктирной заливкой составляют группу из 6 отверстий, предназначенную для прохождения в них выступающих фиксирующих элементов изделия, при наличии у последнего 6 таких элементов.
Представляемое полезной моделью устройство жесткого крепления массивного цилиндроподобного полого крупногабаритного изделия 15 к шпинделю 20 станка предполагает наличие между шпинделем и изделием переходного кольца 1 - планшайбы, выполненной с возможностью ее жесткого крепления к шпинделю либо к самостоятельно закрепленному на нем фланцу 21.
При этом на своей периферии планшайба и изделие включают сопрягаемые гладкие посадочные цилиндрические 6, 11 и опорные торцевые 5, 12 поверхности.
Причем на периферии внутренней торцевой поверхности изделия 10, расположенной ближе к его оси относительно его посадочной цилиндрической поверхности, расположены выступающие фиксирующие элементы 8 - шпильки, заканчивающиеся резьбовой частью 14 с навинченной на нее гайкой 9.
В свою очередь на торцевой поверхности планшайбы 3, расположенной ближе к ее оси относительно ее посадочной цилиндрической поверхности, оппозитно шпилькам для прохождения фиксирующих элементов выполнены сквозные проходные отверстия 2, диаметр которых d может превосходить диаметр описывающей упомянутые гайки окружности.
Между гайками и планшайбой могут быть расположены обеспечивающие возможность осуществлять затяжку гаек для упомянутого жесткого крепления:
- одна основная шайба 16 выполненная в виде пластины со сквозными отверстиями и/или пазами 19 при общем числе отверстий и/или пазов (в совокупности) не меньшем числа шпилек;
- набор основных шайб, таких, как показана на фиг. 5, выполненных в виде пластин со сквозным отверстием или пазом либо отверстиями и/или пазами (у разных шайб набора может быть разное число пазов и шайбы могут иметь разные размеры).
Предпочтительным является использование пазов. При этом каждый из пазов должен иметь разную толщину, причем большая толщина паза Т превосходит диаметр упомянутой окружности, а сам паз в соответствующей своей части 17 выполнен с возможностью свободного прохождения упомянутых гаек, при том что меньшая толщина паза t превосходит наружный диаметр упомянутых резьбовых частей, но меньше диаметра упомянутой окружности, благодаря чему соответствующая (узкой части паза 18) часть основной шайбы позволяет осуществить затяжку гаек для упомянутого жесткого крепления.
и
п
Посадочная цилиндрическая поверхность изделия может быть выполнена внутренней, с диаметром С меньшим не более чем на 30% наружного диаметра D изделия, а у планшайбы - наружной, также (речь идет о номинальном диаметре - здесь, естественно, не учитываются допуски) с диаметром С меньшим не более чем на 30% наружного диаметра D планшайбы.
Опорные торцевые поверхности изделия и планшайбы могут быть выполнены плоскими.
При этом опорная торцевая поверхность изделия или планшайбы может включать как минимум один выступ или зуб, роль которого может выполнять самостоятельная деталь, тогда как сопрягаемая поверхность может включать выемку под этот выступ или зуб.
Оптимальный вариант предполагает изготовление обоих опорных торцевых поверхностей зубчатыми.
Опорные торцевые поверхности изделия и планшайбы могут находиться дальше от их осей относительно посадочных цилиндрических поверхностей.
Длина посадочной цилиндрической поверхности планшайбы может быть более 1, но менее 30 мм.
Изделие может включать фиксирующие элементы в количестве 3 или 4, или 5, или 6, или 7 шт.
Расстояния между осями различных пар соседних фиксирующих элементов могут не совпадать.
Планшайба может включать сквозные проходные отверстия в количестве 3 или 4, или 5, или 6, или 7 шт.
Планшайба может включать сквозные проходные отверстия в количестве 3 или 6, или 10, или 12 шт.(соответственно для изделий с тремя, четырьмя, пятью и шестью фиксирующими элементами).
Основные шайбы вместе могут включать пазы в количестве 3 или 4, или 5, или 6, или 7 шт.
Может использоваться одна основная шайба, выполненная в виде замкнутого кольца с отверстиями или пазами. При этом основная шайба может быть по посадке с зазором сопряжена со шпинделем, фланцем или планшайбой.
Если используется одна основная шайба, то она должна включать широкую радиальную прорезь, ширина которой достаточна для прохождения в центр шайбы шпинделя и/или его фланца.
Если используется пара основных шайб (набор из двух шайб), то шайбы выполняют с такой геометрией, которая позволяет расположить их плотно прижатыми к планшайбе без воспрепятствования такому прижатию со стороны деталей шпинделя или его фланца, при этом такие основные шайбы вместе включают пазы в количестве фиксирующих элементов изделия.
Для этого, например, основную шайбу выполняют в виде фрагмента кольца, внутренний радиус которого r превосходит наружный радиус шпинделя или шпинделя в сборе с фланцем.
Узкая часть паза может иметь большую протяженность.
Могут использоваться дополнительные шайбы (такие как 13), располагаемые между гайками и основными шайбами, при этом диаметр сквозных проходных отверстий планшайбы, а также размеры соответствующей (широкой) части пазов должны превосходить наружный диаметр дополнительных шайб.
Последовательность сборки изделия с планшайбой заключается в следующем (фиг. 7).
Сначала продевают гайки со шпильками в проходные отверстия планшайбы. Затем сопрягают посадочные цилиндрические поверхности планшайбы и изделия до контакта опорных торцевых поверхностей собираемых узлов. После устанавливают основную шайбу, насаживая ее на гайки, проворачивают шайбу, чтобы гайки оказались в узкой части пазов шайбы и производят затяжку гаек. При необходимости использую следующую основную шайбу.
Таким образом, при использовании одной основной шайбы и изделия с 5 шпильками процесс сборки состоит всего из 4 операций, 1 из которых - размещение шпинделя по центру основной шайбы, а 5 - затяжка гаек.
Замысел полезной модели состоит в переносе узлов крепления изделия с планшайбой и сопрягаемых поверхностей последних на их периферийную часть. Это позволяет свободно использовать значительный объем внутреннего пространства изделия с целью обеспечения выполнения им своих прямых функций - в актуальном случае - лепки пельменей и выталкиванию их из формующих ячеек. На фиг. 7 видно сколь сложен выталкивающий механизм (показана только его часть) и насколько полезно освободить от задач крепления центральную часть изделия, что помимо прочего позволяет уменьшить его массу.
Это обеспечивает возможность достижения заявленного технического результата - надежного и быстрого крепления массивных цилиндроподобных полых крупногабаритных изделий (стальных барабанов с наружным диаметром от 0,1 до 1 м при внутреннем диаметре соответственно от 0,08 до 0,98 м длиной от 0,1 до 0,5 м) с относительно сложным внутренним устройством к шпинделю станка, без сокращения функциональных возможностей таких изделий.