Узел для крепления детали на валу

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к соединениям вал - ступица и предназначена для простого и надежного крепления зубчатых колес, шкивов, звездочек, рычагов и аналогичных деталей на валах с возможностью мобильной регулировки их осевого и углового положения.
Из уровня техники известно соединение вала со ступицей биконическими наружными и внутренними кольцами, разжимаемыми путем сведения с помощью винтов двух промежуточных колец, установленных с двух сторон в кольцевые зазоры между биконическими кольцами (Орлов П.И. Основы конструирования. М.: Машиностроение, 1988, кн. 2, с. 304, рис. 638).
Недостатками этого соединения являются необходимость центрирования детали относительно вала по четырем поверхностям и неравномерность распределения контактных давлений по длине контактирующих поверхностей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является выбранный в качестве прототипа узел соединения вала со ступицей, в котором ступица выполнена с внутренней посадочной поверхностью с двумя встречно направленными сужающимися концами коническими участками и цилиндрическим участком посередине между ними, а вал выполнен с цилиндрической посадочной поверхностью, содержащий установленные на валу в зазоре между валом и внутренней посадочной поверхностью ступицы два одинаковых кольца с коническими наружными и цилиндрическими внутренними поверхностями, изготовленные из упругого материала, расположенные с совмещением их конических наружных поверхностей с коническими участками внутренней посадочной поверхности ступицы и имеющие средство их осевого перемещения вдоль вала, выполненное в виде четного количества винтов, размещенных в соответствующих отверстиях, одни из которых выполнены резьбовыми под резьбу винта, а другие - гладкими с зазором под стержень винта, причем упомянутые отверстия расположены в каждом из упомянутых колец равномерно по окружности и чередующимися между собой, а с обоих торцов каждого из колец выполнены чередующиеся пазы, отстоящие от близлежащих отверстий под винты на одинаковое расстояние (Патент №192160 Соединение вала со ступицей от 05.09.2019 г.).
Недостатком известного, описанного выше узла соединения вала со ступицей, как показал опыт практического использования идентичной конструкции для крепления детали на валу, в том числе технической проблемой, является необходимость доступа к ступице, закрепляемой на валу детали с обоих ее торцов для осуществления стягивания между собой двух колец путем затягивания винтов со стороны наружных торцов колец. Как показала практика использования подобных узлов соединения вала со ступицей доступ к узлу возможен, обычно лишь с одной стороны ступицы, а с другого ее торца - затруднен или вообще невозможен.
В основу заявленной модели был положен технический результат-расширение эксплуатационных возможностей узла соединения вала со ступицей путем изменения конструкции узла, при котором монтаж узла и его регулировка возможны при доступе к узлу лишь с одного торца ступицы.
Технический результат достигается тем, что узел для крепления детали на валу, содержащий изготовленные из упругого материала две втулки с наружной конической и внутренней цилиндрической посадочными поверхностями, размещенные навстречу друг другу в зазоре между валом и ступицей, которая имеет внутреннюю посадочную поверхность в виде двух встречно направленных сужающимися концами конических участков и цилиндрического участка посередине между ними, и снабженные средством их осевого перемещения, выполненным в виде четного количества винтов, размещенных в соответствующих отверстиях, которые выполнены равномерно по окружности в одной из втулок с зазором под стержень винта, и ввинченных в резьбовые отверстия во второй втулке, которые выполнены равными по количеству и соответствующими расположению гладких отверстий в первой втулке, а между указанными отверстиями поочередно с обоих торцов каждой из втулок выполнены пазы, отстоящие от близлежащих отверстий под винты на одинаковом расстоянии, причем в одной из втулок все отверстия под винты выполнены гладкими с зазором под стержень винта, а в другой - резьбовыми под резьбу винта.
Полезная модель поясняется графическими изображениями.
На фиг. 1 изображен разрез по оси узла для крепления ступицы детали на валу.
На фиг. 2 изображен вид А с торца ступицы на фиг. 1.
На фиг. 3 изображена в диметрии одна из двух втулок с гладкими отверстиями под стержни винтов.
На фиг. 4 изображена в диметрии другая втулка с резьбовыми отверстиями для завинчивания в них винтов.
Узел для крепления детали на валу содержит изготовленные из упругого материала две втулки 1 и 2 (см. фиг. 1) с конической наружной посадочной поверхностью 3 и внутренней цилиндрической посадочной поверхностью 4, устанавливаемые навстречу друг другу в зазоре между валом 5 и ступицей 6, имеющей внутреннюю поверхность в виде двух встречно направленных конических участков 7 и цилиндрического участка 8, и средство осевого перемещения втулок 1 и 2, выполненное в виде четного количества винтов 9, размещенных равномерно в соответствующих гладких отверстиях 10 с зазором под стержень 11 винта 9 и, например, с возможным гнездом 12 под головку 13 винтов 9 со стороны торца 14 втулки 1, обращенного вовне ступицы 6, и завинчиваемых в резьбовые отверстия 15 втулки 2, между которыми поочередно с обоих торцов 14 и 16 втулки 1 и с обоих торцов 17 и 18 втулки 2 выполнены пазы 19 (см. фиг. 2), отстоящие от близлежащих отверстий 10 и 15 под винты 9 на одинаковом расстоянии.
Сборка узла производится следующим образом.
На вал 5 устанавливают втулку 2 торцом 18 в ту сторону, с которой будут монтировать деталь, предназначенную для закрепления на валу 5, надвигают деталь ступицей 6 на втулку 2. После этого, в свободный зазор между ступицей 6 и валом 5 устанавливают осевым перемещением по валу другую втулку 1 торцом 14 наружу. Перемещением собранного комплекта из трех деталей вдоль вала размещают тот в нужном положении в осевом направлении и приступают к фиксации его на валу. Для этого вводят в отверстия 10 со стороны торца 14 втулки 1 необходимое количество винтов 9, поворотом одной из втулок вокруг ее оси добиваются совпадения осей винтов 9 во втулке 1 с осями резьбовых отверстий 15 во втулке 2 и ввинчивают все винты до тех пор, пока головки 13 винтов 9 полностью не войдут в гнезда для них 12 во втулке 1, а при исполнении втулки 1 без гнезд 12 под головки винтов 9- пока головки 13 не прижмутся к наружному торцу 14 втулки 1, и затягивают все винты 9, стягивая между собой обе втулки 1 и 2 с осевой силой такой величины, которая необходима для создания соответствующих сил трения на двух наружных конических и двух внутренних цилиндрических поверхностях 3 и 4, которые будут достаточны для обеспечения передачи узлом крепления с вала 5 на ступицу 6 (или наоборот) крутящего момента заданной величины.
Разборка узла осуществляется в обратном порядке.
Вывинчиваются и вынимаются из втулки 1 все винты 9, вынимается из ступицы 6 и снимается с вала 5 втулка 1, затем либо в ту же сторону с оставшейся на валу 5 втулки 2 снимается закрепленная ранее на валу с помощью данного узла для крепления деталь, а потом с вала 5 снимается оставшаяся на нем втулка 2, либо с вала 5 снимается деталь вместе с остающейся в ее ступице 6 втулкой 2 с последующим извлечением этой втулки 2 из ступицы 6.
Заявленное техническое решение, а именно выполнение двух колец в узле соединения вала со ступицей, называемых в узле для крепления ступицы на валу втулками, не одинаковыми, как в прототипе, а разными, поскольку в одной из втулок все отверстия под винты выполнены гладкими с зазором под стержень винтов, а в другой - все резьбовыми под резьбу винтов, позволяет производить крепление детали на валу с помощью данного узла при условии возможности доступа к нему не с двух, а лишь с одной стороны ступицы. На практике доступ к узлу крепления детали на валу возможен часто лишь с одной стороны ступицы, а с другого ее торца затруднен или вообще не возможен, что сильно снижает эксплуатационные возможности узла крепления, а использование заявленного технического решения существенно расширяет сферу применения узла для крепления детали на валу.
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле полезной модели, обеспечивает при реализации полезной модели получение заявленного технического результата -расширение эксплуатационных возможностей узла соединения вала со ступицей путем изменения конструкции узла, при котором монтаж узла и его регулировка возможны при доступе к узлу лишь с одного торца ступицы.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле полезной модели признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к машиностроению, в частности, к соединениям вал - ступица, и может быть использован для закрепления зубчатых колес, шкивов, звездочек, рычагов и аналогичных деталей на валах;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.