Соединение обжимными шайбами

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.
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.
По технической сущности наиболее близким к предложенному центрирующему кольцу является 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 осуществляется набором из трех обжимных шайб, при этом каждая шайба выполнена как сегмент тороидального тела, сечение шайбы содержит три рабочих радиусных участка, два из которых – базовые и один – опорный, размер шайбы выполнен больше максимального зазора между соединяемыми деталями.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
1 – обжимная шайба;
2 – базовый радиусный участок;
3 – опорный радиусный участок;
4 – размер шайбы;
5 – максимальный зазор между соединяемыми деталями;
6 – отверстие;
7 – крепежный болт;
8 – электродвигатель;
9 – станина.
На фиг. 1 представлены виды обжимной шайбы общий и спереди, а также разрез.
На фиг. 2 представлена схема установки шайбы.
На фиг. 3 представлен пример возможного применения соединения.
Каждая шайба 1 выполнена как сегмент тороидального тела. Сечение шайбы содержит три рабочих радиусных участка: два базовых 2 и один опорный 3. Размер шайбы 4 выполнен больше максимального зазора 5 между соединяемыми деталями, но так, что при этом сохраняется возможность свободного монтажа шайбы в рабочее пространство. В шайбе выполнено овальное отверстие 6 для крепежного болта 7.
Шайбы 1 в количестве не менее трёх располагаются равномерно по контуру зазора, при этом шайбы опираются на цилиндрические поверхности соединяемых деталей так, что один из рабочих радиусных участков 2 становится внутренней опорной поверхностью, а другой – внешней, и крепятся болтами 7, расположенными во фланце одной из соединяемых деталей (фиг. 2). После затяжки болтов 7 шайбы поворачиваются относительно центра внутренней опорной поверхности и обжимают внутреннюю цилиндрическую деталь с упором во внешнюю цилиндрическую деталь, при этом отсутствует деформация соединяемых деталей и обжимных шайб. При ослаблении крепления происходит обратный поворот шайб и разъединение деталей. В дальнейшем шайбы могут быть снова использованы для соединения других цилиндрических деталей.
Таким образом, обеспечивается беззазорное соединения двух соосных цилиндрических деталей, простое по геометрии, технологичное в производстве, легко монтируемое и демонтируемое при эксплуатации.
Вариантом применения предлагаемого обжимного соединения может быть, например, крепление двигателя привода в станине по цилиндрической базовой поверхности для обеспечения беззазорного соединения, как показано на фиг. 3.