УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СИЛОВЫХ МАШИН
JOINING UNIT OF OPERATIVE PARTS OF POWER MACHINES

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидромашиностроению, и может быть использовано для соединения валов с рабочими колесами гидротурбин и рабочих органов сельскохозяйственных машин.
Известны конструкции узлов соединений машин, в которых болты установлены в отверстиях соединяемых деталей с зазором и без зазора [1].
В случае установки болтов с зазором они должны создавать силу трения на поверхности стыка, превышающую внешнюю нагрузку на величину запаса прочности, и обеспечить неподвижность соединения. Недостатками конструкции являются низкие несущая способность и долговечность, особенно при действии вибрационных нагрузок, при которых сила трения практически не реализуется.
В случае установки болтов без зазора их рассчитывают на срез и смятие в предположении равномерного их нагружения. Для обеспечения плотной посадки необходима совместная расточка отверстий в соединяемых деталях и высокая точность изготовления стержней болтов. Эти технологические операции весьма трудоемки, что приводит к значительным затратам при изготовлении и монтаже узлов соединений. Вторым недостатком этой конструкции является неравномерное распределение сдвигающих усилий в групповом фланцевом соединении при изготовлении деталей по переходной посадке [2]. Реализация более плотной посадки практически исключается из-за значительного возрастания трудоемкости этой операции для группового соединения крупного узла машин.
Известен еще узел фланцевого соединения (прототип), содержащий установленные в отверстиях фланцев цилиндрические втулки и расположенные в них с зазором болты с гайками [3]. Во фланце, расположенном со стороны гаек болтов, выполнены цилиндрические расточки с кольцевыми опорными поверхностями, а на концах втулок - ответные расточкам цилиндрические выступы с опорными поверхностями, и втулки установлены в отверстиях этого фланца с зазором в 1…2 мм. В пределах другого фланца втулки установлены по посадке с зазором.
Однако в этой конструкций поперечные усилия на втулки распределяются неравномерно из-за наличия различных в пределах поля допуска зазоров между втулками и отверстиями фланца, что приводит к снижению несущей способности всего соединения. В результате этого при разборке соединения одна часть втулок свободно выходит из отверстий фланца, а другая часть защемляется, что усложняет их выем из отверстий из-за недоступности цилиндрических выступов втулок, утопленных в цилиндрических расточках фланца. Кроме того, для сборки и разборки такой конструкции в машинах требуется наличие двустороннего доступа к соединяемым деталям.
Цель изобретения - повышение несущей способности соединения, упрощение технологии разборки узла и исключение необходимости в двустороннем доступе к соединяемым деталям.
Поставленная цель достигается тем, что цилиндрические выступы втулок, выполненные с наружной резьбовой поверхностью, опираются на поверхность соединяемой детали, в отверстиях которой втулки установлены с зазором, и со стороны которой на шпильки завинчены гайки, а в отверстиях другой соединяемой детали втулки установлены с гарантированным натягом, и в резьбовые отверстия другой соединяемой детали завинчены шпильки.
На чертеже показан продольный разрез узла соединения рабочих органов силовых машин.
Узел соединения содержит установленные в отверстиях соединяемых деталей 1 и 2 втулки 3 и расположенные в них с зазором шпильки 4. Втулки 3 установлены в отверстиях соединяемой детали 1 с зазором, со стороны которой на шпильки 4 завинчены гайки 5. В пределах соединяемой детали 2 втулки 3 установлены с гарантированным натягом. Цилиндрические выступы 6 втулок 3 выполнены с наружной резьбовой поверхностью 7 и опираются на поверхность 8 соединяемой детали 1. Шпильки 4 закручиваются в резьбовые отверстия соединяемой детали 2. Вспомогательные гайки 9 используются для выемки защемленных в отверстиях соединяемой детали 2 втулок 3 при разборке узла соединения.
Сборка и разборка узла соединения рабочих органов силовых машин осуществляется следующим образом.
Втулки 3 запрессовывают в отверстия соединяемой детали 2 с гарантированным натягом до упора цилиндрических выступов 6 в поверхность 8 соединяемой детали 1. Закручивают шпильки 4 в резьбовые отверстия соединяемой детали 2. Затем завинчивают гайки 5 до достижения плотного сжатия соединяемых деталей 1 и 2, а также жесткого защемления цилиндрических выступов 6 втулок 3 на поверхность 8 соединяемой детали 1. При разборке узла соединения отвинчивают гайки 5 и выкручивают шпильки 4 из резьбовых отверстий соединяемой детали 2. Затем на наружную резьбовую поверхность 7 цилиндрических выступов 6 втулок 3 накручивают вспомогательные гайки 9 до выхода втулок 3 из отверстий соединяемой детали 2.
При работе узла соединения рабочих органов силовых машин поперечная нагрузка будет передаваться равномерно на все втулки 3, так как они установлены с гарантированным натягом в отверстиях соединяемой детали 2 и цилиндрические выступы 6 втулок 3 жестко защемлены усилиями начального затяга гаек 5 на поверхности 8 соединяемой детали 1. Вследствие этого повышается несущая способность всего соединения.
Таким образом, в предлагаемом узле соединения упрощается технология разборки соединения за счет доступности цилиндрических выступов втулок, на которые накручиваются вспомогательные гайки для выемки втулок. Кроме того, отпадает необходимость в двустороннем доступе к соединяемым деталям вследствие использования шпилек, закручиваемых в резьбовые отверстия соединяемой детали.
Источники информации
1. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высшая школа. 1991. - 383 с.
2. Бугов А.У. Фланцевые соединения. Расчет и проектирование. Л.: Машиностроение. Л.О. 1975. - 191 с.
3
3. Авторское свидетельство СССР №985399. «Узел фланцевого соединения», М.кл. F03В 1/00 (прототип).