Бесшпоночное соединение деталей Н.И.Хабрата

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к соединениям деталей машин типа вал-ступица, и может быть использована как начальное соединение деталей между собой, так и для восстановления работоспособности разрушенных, например, шпоночных и др.
Известно фрикционное соединение деталей с цилиндрическими поверхностями, соединенных между собой с натягом, содержащее вал, ступицу, в которых по сопрягаемым поверхностям создаются нормальное давление за счет сил упругости и сил трения они удерживаются между собой (Кудрявцев В.Н. Детали Машин. Л.: Машиностроение, 1980, рис. 11.в,б, с. 194. Аналог) При кажущейся простоте конструктивного исполнения, оно сложно в точности изготовления, монтаже, демонтаже.
По условиям монтажа и технической сущности предлагаемому техническому решению наиболее близко соединение вала со ступицей посредством конических колец, устанавливаемых в пространстве между валом и ступицей и сжимаемых в осевом направлении втулкой, сопряженной с крепежным элементом, ввинченным в ступицу (Детали машин // Под ред. О.А. Ряховского. Изд. МГУ имени Н.Э. Баумана, 2004, рис. 7.3,б. с. 160. Прототип).
Это техническое решение при сравнительно легком монтаже и демонтаже обладает существенным недостатком - уменьшением несущей способности сопряжения деталей вала-ступицы, вследствие снижения нормального давления между сопрягаемыми поверхностями вала - коническими кольцами - ступицей. Это объясняется главным образом проявлением реологических свойств материалов. Ступицы из чугуна растрескиваются в осевом направлении, что приводит к полной потери работоспособности. Это явление разрушения ступицы из чугуна установлено нами экспериментально с подобным соединением вала со ступицей.
Задачей изобретения является разработка конструкции соединения деталей вала со ступицей, обеспечивающего надежную работоспособность при легкой сборке и разборке, а также обеспечение возможности восстановления работоспособности разрушенных соединений вала со ступицей, например, шпоночных, прессовых и др.
Поставленная задача решается путем изготовления ступицы по ее концам с частичными осерадиальными разрезами, а наружные ее части выполняются конусообразными формами, на которых размещаются диски с внутренними конусами, кинематически соединенные между собой посредством крепежных элементов через отверстия в диске ступицы и при этом угол конусности сопрягаемых поверхностей ступицы и дисков превышает угол трения между этими деталями.
На фиг. 1 представлен эскиз фронтального осевого сечения бесшпоночного соединения деталей.
Бесшпоночное соединение деталей содержит вал 1, на котором установлена ступица 2 с диском 3, имеющая с двух сторон частичные разрезы 4 в осерадиальных направлениях. Наружная поверхность 5 ступицы 2 с обеих сторон выполнена конусообразной формы 5, на которых размещены диски 6 и 7 с внутренними конусными поверхностями, кинематически соединенные между собой посредством крепежных элементов 8.
Конусные поверхности деталей вала и ступицы выполняются с углом превышающим угол трения по сопрягаемым поверхностям.
Работа бесшпоночного соединения деталей.
При окончательной сборке деталей бесшпоночного соединения деталей крепежными элементами 8 создаются осевые усилия на диски 6 и 7, которые смещаясь по конусным поверхностям 5 ступице 2, создают нормальное давление по сопрягаемым поверхностям ступицы и вала. При создании крутящего момента на ступице 2, последний передается валу 1 за счет сил трения по их сопрягаемым поверхностям.
В случаях разрушения шпоночного соединения вала со ступицей (или прессового) представляется возможным восстановить работоспособность прежнего соединения деталей путем создания и установке на ступице перечисленных выше элементов и установке ее на прежнее место на валу без шпонки, при сохранении посадочных сопрягаевмых поверхностей на валу и ступице.