ШЛИЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ОХВАТЫВАЮЩЕЙ ДЕТАЛИ С ВАЛОМ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к шлицевым соединениям для передачи крутящего момента от вала к охватывающей его детали, в частности, рабочему колесу центробежного насоса, и может быть использована в крупногабаритных машинах типа магистральных нефтяных насосов.
В качестве прототипа выбрано шлицевое соединение охватывающей детали с валом, содержащее выполненные в отверстии охватывающей детали шлицевые канавки, в которых размещены шлицевые выступы вала, выполненные с ним за одно целое [П.И. Орлов "Основы конструирования", справочно-методическое пособие, в двух книгах, книга 2, издание третье исправленное, под редакцией к.т.н. П.Н. Учаева, М, "Машиностроение". 1988 г, стр. 285, рис. 612а].
Недостатком известного шлицевого соединения является ограниченная область применения.
Валы с большими размерами по длине порядка 2.5…3,5 метров и с диаметрами до 200…250 мм, как правило в случае применения шлицевого соединения - имеют протяженность шлицев всего 100…150 мм. Однако, изготовить наружные шлицы заодно целое с валом на таких валах на имеющемся зуборезном оборудовании не всегда представляется возможным из-за больших габаритов вала.
Целью полезной модели является расширение области применения шлицевого соединения.
Поставленная цель достигается тем, что в шлицевом соединении охватывающей детали с валом, содержащем выполненные в отверстии охватывающей детали шлицевые канавки, в которых размещены шлицевые выступы вала, согласно полезной модели, вал выполнен составным из коаксиально расположенных и скрепленных друг с другом при помощи резьбы стержня и втулки, при этом втулка установлена с упором в торец бурта, выполненного в стержне, а шлицевые выступы выполнены на втулке.
Заявляемая полезная модель иллюстрирована чертежом, на котором представлен фрагмент продольного разреза шлицевого соединения вала с рабочим колесом крупногабаритного центробежного магистрального насоса.
Перечень позиций на чертеже:
1 - охватывающая деталь;
2 - шлицевая канавка;
3 - вал;
4 - стержень;
5 - втулка;
6 - резьба во втулке;
7 - отверстие;
8 -резьба на стержне;
9 - бурт стержня;
10 - торец втулки;
11 - шлицевой выступ.
Шлицевое соединение состоит из охватывающей детали 1 (рабочего колеса центробежного магистрального насоса) с выполненными в его центральном отверстии шлицевыми канавками 2 и составного вала 3, состоящего из стержня 4 и втулки 5. скрепленных коаксиально при помощи резьбы 6, выполненной в отверстии 7 втулки 5 и ответной резьбы 8, выполненной на наружной поверхности стержня 4. На стержне 4 выполнен бурт 9, в который упирается торец 10 втулки. Профиль резьбы предпочтительно выбирается как для упорной резьбы.
На наружной поверхности втулки 5 выполнены шлицевые выступы 11, входящие в шлицевые канавки 2, образуя шлицевое соединение.
Монтаж производят следующим образом.
Используя выступы 11 с помощью технологического приспособления (не показ.) производят навинчивание втулки 5 до упора ее торца 10 в бурт 9 стержня 4. Создаваемый при навинчивании крутящий момент, во избежание отвинчивания втулки 5 при работе соединения, должен быть больше, чем крутящий момент, передаваемый от вала 3 к охватывающей детали 1 через шлицевые выступы 11 от втулки 5. Направление витков резьбы 6 и 8 выбирают с таким расчетом, чтобы передаваемый крутящий момент все сильнее прижимал торец 10 втулки 5 к бурту 9.
При работе насоса происходит последовательная передача крутящего момента от стержня 4 через резьбу 6, 8 на втулку 5, а далее - через шлицевые выступы 11, входящие в канавки 2 - к охватывающей детали (рабочему колесу насоса) 1.
Для изготовления шлицевых выступов на втулке, имеющей значительно меньшие, чем весь вал 3 габариты (по длине) и массу, значительно проще подобрать оборудование типа зуборезных станков или зубодолбежных станков, так как для диаметров втулки порядка 200…250 мм необходимы сравнительно небольшие станки. В тоже время применение составного вала позволяет использовать шлицевое соединение как высоконагруженное по сравнению со шпоночным, что особенно актуально при создании крупногабаритных машин различного назначения с гораздо меньшими материальными затратами по сравнению с известными конструкциями, в которых шлицевые выступы выполняются заодно целое с валом.
Перенос шлицев на отдельную деталь (втулку) упрощает изготовление вала, так как все необходимые поверхности, включая резьбу для передачи крутящего момента от вала к втулке, могут быть выполнены на одном виде станков - на токарном станке, который широко применяются в металлообрабатывающем производстве, и только изготовление шлицев на малогабаритной (по сравнению с валом) втулке потребует применения специальных станков типа фрезерного.
Использование полезной модели существенно расширяет область применения шлицевого соединения.