ШПОНОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
KEY CONNECTION

Изобретение относится к машиностроению, а именно к разъемным соединениям, передающим крутящий момент, и может быть использовано в конструкциях соединений деталей машин, приборов и оборудования.
Известно соединение, включающее охватывающую и охватываемую детали и криволинейную вкладную деталь, ограниченную эксцентричными между собой внешней и внутренней цилиндрическими поверхностями, взаимодействующими соответственно с поверхностями охватывающей и охватываемой деталей (см. патент США №2845106, МПК F16B 2718, 1958 г.).
Недостатком этого соединения является то, что оно, во-первых, не является несущим, то есть крутящий момент от одной трубы к другой передается через резьбу, а вкладная деталь нужна лишь для фиксации труб относительно друг друга, а во-вторых, в соединении труб используются два центра кривизны и фиксирующий элемент - вкладная деталь лишь одной частью (наружной) расположена эксцентрично геометрической оси соединения.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является шпоночное соединение по патенту РФ (см. RU 2219389, МПК F16D 1/06, 20.12.2003 г.). Данное шпоночное соединение включает охватывающую, охватываемую и промежуточную деталь - шпонку. Охватывающая и охватываемая детали снабжены цилиндрическими участками с одной осью кривизны - геометрической осью соединения. Охватывающая и охватываемая детали имеют дополнительные участки цилиндрических поверхностей, геометрические оси которых смещены относительно друг друга и геометрической оси соединения. В зазоре, образованном дополнительными участками охватывающей и охватываемой деталей, установлена шпонка, представляющая собой криволинейный клин с двумя - наружной и внутренней - цилиндрическими поверхностями, совмещенными с внутренней поверхностью дополнительного участка охватывающей детали и наружной поверхностью дополнительного участка охватываемой детали соответственно.
Недостатком этого изобретения является то, что сама шпонка выполняется в виде сплошного тела, обладающего высокой жесткостью на изгиб, что при включении соединения в работу может приводить к жестким ударам.
Задачей настоящего изобретения является увеличение упругости тела шпонки, что обеспечит некоторое предварительное смещение деталей при пуске соединения в работу.
Это достигается тем, что в предлагаемом шпоночном соединении, включающем охватывающую, охватываемую и промежуточную деталь - шпонку, наружная цилиндрическая поверхность криволинейной шпонки выполнена с хордообразным срезом, а внутренняя цилиндрическая поверхность снабжена дугообразным углублением.
Предлагаемое шпоночное соединение приведено на чертеже. Оно включает в себя охватывающую деталь 1, охватываемую деталь 2 и промежуточную деталь - криволинейную шпонку 3.
Особенностью криволинейной шпонки 3 является то, что ее наружная цилиндрическая поверхность выполнена с хордообразным срезом 4, а на ее внутренней цилиндрической поверхности выполнено дугообразное углубление 5.
1
2
1
2
1
2
Общая ось соединения обозначена буквой O, геометрический центр охватывающей детали обозначен как O, геометрический центр охватываемой детали - O. Кроме того, буквами r, r и r обозначены радиусы, соответственно средний радиус соединения, радиус охватывающей детали и радиус охватываемой детали. Через e обозначен эксцентриситет между центром охватывающей поверхности и средним радиусом соединения, через e - эксцентриситет между средним радиусом и радиусом поверхности охватываемой детали.
1
2
1
2
Работа предлагаемого шпоночного соединения осуществляется следующим образом. Крутящий момент от охватывающей детали 1 или охватываемой детали 2 передается соответственно охватываемой или охватывающей детали через промежуточную деталь - криволинейную шпонку 3. При этом в силу эксцентричности поверхностей соединяемых деталей криволинейная шпонка расклинивается между ними, не давая им относительного поворота. Иными словами, деталь 1 не может одновременно проворачиваться относительно осей О и O, также деталь 2 не может проворачиваться относительно осей О и O, то есть детали 1 и 2 могут поворачиваться вокруг оси О только совместно. Величина передаваемого крутящего момента определяется геометрическими параметрами соединения, а именно величинами эксцентриситетов е и е, а также радиусами эксцентричных поверхностей и размерами криволинейной шпонки.
Техническими преимуществами рекомендуемого шпоночного соединения являются сохранение в целостности соединяемых деталей, увеличение поверхностей взаимодействия деталей друг с другом, простота сборки и разборки соединения и в связи с этим возможность автоматизации процесса сборки при массовом изготовлении соединений. Выполнение хордообразного среза на наружной поверхности шпонки и дугообразного углубления на внутренней поверхности шпонки увеличивает упругость тела шпонки, что обеспечивает некоторое предварительное смещение деталей при пуске соединения в работу.