Соединение обжимным кольцом

Полезная модель относится к области общего машиностроения и может быть использована в транспортном машиностроении, станкостроении, приборостроении, энергетике.
Соединение соосных цилиндрических деталей с требованием беззазорного обжатия – распространенная техническая задача.
Известно соединение по посадке с натягом, которое центрирует соединяемые детали и не содержит зазора (Краткий справочник конструктора нестандартного оборудования. В 2-х томах. Бакуменко В. И. и др. – М.: Машиностроение, 1977). Недостаток такого соединения в том, что сборка и демонтаж такого соединения требуют значительных усилий или специальных приемов (например, нагрева корпуса и/или охлаждения втулки). Кроме того, зачастую невозможно повторное соединение уже деформированных деталей.
Соединение с натягом может быть выполнено и за счет применения деталей с различной поверхностной твердостью. Патент на полезную модель RU 142382, МПК F16B 4/00, 27.06.2014.
Коническое соединение (Орлов П. И. Основы конструирования. – М.: Машиностроение, 1977) лишено указанных недостатков цилиндрических соединений, но технологически сложнее, как и соединение с коническими кольцами. Конические кольца, кроме того, добавляют лишние поверхности стыка, что не всегда допустимо.
Известно самоцентрирующееся разъемное соединение двух деталей с гарантированным натягом, в котором выборка зазора между корпусом и втулкой с фланцем осуществляется специально созданным кольцевым элементом на цилиндрической части втулки, который при сопряжении деформируется конической частью корпуса. Патент РФ № 29105, МПК F16В 2/00, 27.04.2003. Недостатком такой конструкции является необходимость дополнительного сложного элемента втулки и в некоторых случаях – невозможность его создания по конструктивным (габаритным) ограничениям. Кроме того, такая конструкция не работает на длинных цилиндрических поверхностях, а при монтаже и демонтаже требует значительных осевых усилий.
Известно устройство для соединения цилиндрических элементов, содержащее полый цилиндрический корпус в виде цанги с продольными прорезями и шайбы с элементами памяти формы (ЭПФ). Патент РФ № 2380583, МПК F16В 2/00, 27.01.2010.
Недостатком такой конструкции является большой осевой размер и многочисленность составляющих деталей, выполненных из материала с ЭПФ.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является беззазорное соединение двух соосных цилиндрических деталей, простое по геометрии, технологичное в производстве, удобное при сборке и разборке.
Техническим результатом является упрощение конструкции беззазорного соединения двух соосных цилиндрических деталей.
Технический результат достигается тем, что разъемное соединение двух соосных цилиндрических деталей включает обжимное профильное кольцо, при этом кольцо содержит радиальные пазы и относительно тонкие консольные элементы, выполненные с возможностью упруго деформироваться при креплении кольца и обжимать внутреннюю цилиндрическую деталь с упором во внешнюю цилиндрическую деталь.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
1 – обжимное кольцо;
2 – радиальный вырез;
3 – отверстие;
4 – консоль;
5 – радиальная рабочая поверхность;
6 – осевая рабочая поверхность;
7 – диаметральный/радиальный зазор;
8 – внешняя деталь;
9 – внутренняя деталь;
10 – болт крепления;
11 – рабочее колесо;
12 – вал приводного механизма;
13 – электродвигатель;
14 – корпус.
На фиг. 1 представлены виды обжимного кольца сбоку и спереди, а также разрезы.
На фиг. 2 представлена схема деформации консольных элементов и фиксации кольца.
На фиг. 3 представлены примеры возможного применения соединения.
Соединение включает обжимное кольцо 1 с радиальными разрезами 2 и отверстиями 3 для его крепления к одной из соединяемых деталей. На одной из сторон кольца расположены относительно тонкие консоли 4, имеющие рабочие поверхности 5 и 6. Начальные диаметральные зазоры 7 между рабочими поверхностями 5 кольца и цилиндрическими поверхностями соединяемых деталей 8 и 9 выполнены минимальными, но достаточными для свободного монтажа обжимного кольца в промежутке между двумя соосными деталями.
При закреплении кольца 1 болтами 10, расположенными во фланце одной из соединяемых деталей, рабочая поверхность 6 упирается во фланец одной из соединяемых деталей, происходит упругий изгиб консолей 4 кольца 1 и сначала выборка двух кольцевых зазоров 7 между кольцом и соединяемыми деталями, а затем обжим внутренней детали 9 по наружной детали 8 через обжимное кольцо 1
Конструкция соединения обеспечивает беззазорное соединение двух соосных цилиндрических деталей, состоит (помимо болтов крепления) из одной простой детали.
Вариантами применения предлагаемого обжимного соединения может быть, например, установка рабочего колеса 11 механической передачи на вал 12 механизма или крепление двигателя 13 привода в несущем корпусе 14 по цилиндрической базовой поверхности для обеспечения беззазорного соединения, как показано на фиг. 3.