УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ОХВАТЫВАЮЩЕЙ ДЕТАЛИ К ВАЛУ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно - к узлам соединения деталей с натягом, например, узлам крепления к валу рабочих колес центробежных насосов, к которым предъявляются высокие требования по вибрации и надежности работы, в частности, нефтяных магистральных насосов.
Известен узел крепления охватывающей детали (рабочего колеса центробежного насоса) к валу, в котором между отверстием в ступице колеса и валом установлен разжимной элемент, обеспечивающий за счет стягивания деталей этого элемента создание усилия, растягивающего ступицу [патент РФ №2484305 на изобретение «Магистральный нефтяной электронасосный агрегат и способ улучшения характеристик агрегата, МПК F04D 13/00, F04D 29/62].
Недостатком известной конструкции является вероятность появления трещины в колесе из-за значительных растягивающих нагрузок, ее сложность из-за наличия большого количества деталей: винтов, колец и других необходимых для создания натяга между отверстием в колесе и валом элементов.
В качестве прототипа выбран узел крепления охватывающей детали к валу, содержащий вал с посадочной поверхностью, охватывающий вал диск, зажимной элемент, элементы, центрирующие вал относительно диска, расположенные внутри диска со стороны его торцов и установленные на посадочной поверхности вала в контакте своими наружными торцовыми поверхностями с одной стороны с торцовой поверхностью выступа вала, а с другой - с торцовой поверхностью зажимного элемента, при этом посадочная поверхность вала выполнена в виде цилиндрических поясков для размещения на каждом из них одного из центрирующих элементов, выполненных за одно целое с диском, разрезными в радиальном направлении с не менее чем тремя лепестками, каждый из которых выполнен с сечением в плоскости проходящей через его радиус н через ось вала, очерченным линией, длина участка которой со стороны диска меньше длины участка с противоположной стороны сечения, зажимной элемент выполнен в виде резьбового соединения, гайка которого установлена на валу, при этом торцовые поверхности гайки и выступа вала, обращенные к диску, выполнены с диаметрами, большими, чем наружный диаметр лепестков для обеспечения контакта упомянутых поверхностей гайки и выступа вала с торцовыми поверхностями диска [авторское свидетельство СССР №1642118 на изобретение «Соединение охватываемой и охватывающей деталей с натягом», МПК F16B 4/00].
Недостатком известной конструкции-прототипа является низкая надежность крепления охватывающей детали к валу вследствие того, что лепестки зажимных элементов имеют значительную жесткость и требуется повышенное усилие их затяжки, которое не всегда может быть достигнуто и приводит к появлению остаточной пластической деформации лепестков. При этом зажимные элементы выполнены за одно целое с охватывающей деталью, что дополнительно снижает надежность конструкции при повторном креплении охватывающей детали к валу.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы узла крепления охватывающей детали к валу.
Поставленная задача решена тем, что в узле крепления охватывающей детали к валу, содержащем вал с посадочной поверхностью, на которой размещена охватывающая деталь с двумя зажимными центрирующими элементами, согласно полезной модели, каждый центрирующий элемент выполнен в виде закрепленного к торцу охватывающей детали кольца, в котором выполнены секторные сквозные щелевые прорези с образованием между ними перемычек, а на зажимаемой торцевой поверхности кольца между перемычками выполнены выступы.
С целью повышения надежности центрирования охватывающей детали в кольце выполнено три прорези, а кольцо запрессовано в охватывающей детали коаксиально валу.
Для создания необходимого усилия зажимаемая торцевая поверхность кольца контактирует с гайкой, навернутой на ответную резьбу, выполненную на валу.
Для большей надежности работы узла выступы выполнены с наклонной торцевой поверхностью с возможностью плоскопараллельного контакта с гайкой при полном зажатии кольца.
Полезная модель иллюстрирована чертежами: Фиг. 1 - продольный разрез узла крепления охватывающей детали к валу с полностью затянутыми гайками; Фиг. 2 - продольный разрез узла крепления охватывающей детали к валу с незатянутыми гайками; Фиг. 3 - общий вид прорезного кольца в аксонометрии.
Перечень позиций на чертежах:
1 - вал;
2 - посадочная поверхность вала;
3 - охватывающая деталь;
4 - центрирующий элемент;
5 - прорезное кольцо;
6 - щелевая прорезь;
7 - перемычка;
8 - зажимаемая торцевая поверхность кольца;
9 - выступ;
10 - гайка;
11 - резьба вала.
Узел содержит вал 1 с посадочной поверхностью 2, на которой по свободной посадке размещена охватывающая деталь 3 (например, рабочее колесо центробежного насоса) с двумя зажимными центрирующими элементами 4.
Каждый зажимной центрирующий элемент 4 выполнен в виде закрепленного (запрессованного) к торцу охватывающей детали 3 кольца 5, в котором выполнено три секторные сквозные щелевые прорези 6 с образованием между ними перемычек 7.
На зажимаемой торцевой поверхности 8 кольца 5 между перемычками 7 выполнены выступы 9.
Зажимаемая торцевая поверхность 8 кольца 5 контактирует с гайкой 10, навернутой на ответную резьбу 11 вала 1.
В процессе сборки узла устанавливают на посадочную поверхность 2 вала 1 охватывающую деталь 3 с запрессованными в ней центрирующими элементами 4 (прорезными кольцами 5) и наворачивают на резьбу 11 вала 1 гайки 10 (см. Фиг. 2). При затягивании гаек 10 последние начинают контактировать с зажимаемыми торцевыми поверхностями 8 колец 5 через выступы 9. Происходит равномерная упругая деформация участков прорезных колец 5 между перемычками 7 в радиальном и осевом направлениях по трем точкам, что обеспечивает центрирование охватывающей детали 3 относительно вала 1 и фиксацию от осевого смещения. Благодаря упругодеформируемым кольцам 5 обеспечивается также стопорение гаек 10 после их затяжки. Благодаря наклонному выполнению торцев выступов 9 обеспечивается их плоскопараллельный контакт с затянутыми гайками 10, что дополнительно повышает надежность работы узла за счет увеличения фрикционного сцепления элементов 9, 10 (см. Фиг. 1).
Работа узла в составе изделия (например, центробежного насоса) происходит известным образом. Происходит вращение вала 1 с коаксиально закрепленной на нем деталью 3 (например, рабочим колесом центробежного насоса) и зафиксированной на валу 1 в нужном осевом положении зажимными центрирующими элементами 4 (передача крутящего момента от вала 1 к охватывающей детали 3 осуществляется при помощи известных конструктивных решений: с помощью шпонки, штифта, шлицев и т.п. - не показ.). Для разборки (демонтажа) узла отвинчивают гайки 10, отжимая тем самым упругодеформируемые элементы 4 и снимая их прессовую посадку на посадочную поверхность 2 вала 1. Далее освобожденную деталь 3 вместе с гайками 10 снимают в осевом направлении с вала 1. После демонтажа узла детали 3, 4, 10 могут быть повторно установлены на валу 1.
Использование заявляемой полезной модели позволяет повысить надежность работы узла крепления охватывающей детали к валу.