ПРОФИЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВАЛ-СТУПИЦА С РАВНООСНЫМ КОНТУРОМ С НАТЯГОМ

Полезная модель относится к области машиностроения и применяется в соединениях вала и ступицы для передачи крутящего момента.
Известно бесшпоночное некруглое соединение вал-ступица с натягом, у которого поверхности вала и ступицы выполнены в форме укороченной гипотрохоиды имеющей три выпуклые поверхности. Размеры вала и ступицы подбирают так чтобы после передачи предварительного крутящего момента и жестком закреплении вала и ступицы, обеспечивался натяг между валом и ступицей (патент на полезную модель RU №102719, МПК F16D 1/06).
Недостатком данного соединения является то, что натяг между валом и ступицей обеспечивается только после передачи предварительного крутящего момента. Это приводит к невозможности использования данного соединения при знакопеременных нагрузках. Передача знакопеременной нагрузки приведет к возникновению ударов и шума, потере точности соединения. Бесшпоночное некруглое соединение вал-ступица с натягом имеет только три площадки контакта, что может привести к возникновению значительных распорных усилий, которые вызовут собственную деформацию ступицы в силу малых площадей контакта, а также возможность угловых смещений вала относительно ступицы и как следствие потери соединением несущей способности, выражающиеся в осевом или окружном сдвиге деталей соединения.
Также известен способ, заключающийся в том, что контактную поверхность вала и ступицы выполняют с сечением в форме гладких выпуклых овалов и соединяют с натягом на части контактной поверхности, прилегающей к малой оси овала (патент на изобретение RU №2025595, МПК F16D 1/06). Недостатком данного способа является погрешность центрирования ступицы относительно вала, поскольку вал со ступицей имеют две контактные точки.
Задачей полезной модели является повышение надежности и несущей способности соединения вал-втулка с натягом, снижение материалоемкости изделий.
Задача достигается тем, что поверхность вала и отверстие в ступице выполняют в форме замкнутого равноосного контура с тремя гранями.
На фиг.1 представлены параметры, характеризующие геометрические фигуры профильных кривых вала и отверстия ступицы.
Обозначения
вал
отверстие
Диаметр вписанной окружности
d<sub>1</sub>
d<sub>2</sub>
Диаметр средней окружности
D<sub>рк</sub>=2R
D<sub>рк</sub>=2R
Диаметр описанной окружности
D<sub>1</sub>
D<sub>2</sub>
Эксцентриситет профиля
e
e
Радиус - вектор профиля
ρ
ρ
Угловой параметр профиля
φ
φ
На фиг.2 представлено соединение вал-ступица с равноосным контуром с натягом.
Соединения вала и ступицы с гарантированным натягом, поверхности контакта которых выполнены в форме профильной кривой с равноосным контуром и числом граней равным трем, обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что получившееся соединение вал-ступица способно воспринимать наибольшие эксплуатационные знакопеременные нагрузки при минимальных натягах, за счет геометрического замыкания профильных кривых и возможность использования в неразборных неподвижных реверсируемых соединениях. Обладает высокой точностью центрирования ступицы относительно вала за счет непрерывности контакта по всей поверхности равноосного контура. Имеет непрерывный контакт по всей поверхности равноосного контура, за счет минимального натяга, что приводит к незначительным радиальным деформациям и невозможности окружного сдвига деталей соединения.
Профильное соединение вал-ступица с равноосным контуром с гарантированным натягом могут применяться в качестве неразборных неподвижных реверсируемых соединений. Данное соединение имеет непрерывный контакт по всей поверхности за счет создания минимального натяга, и незначительные распорные усилия.