СЪЕМНАЯ СТУПИЦА ДЛЯ МОНТАЖА ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕМЕНТА НА ПРИВОДНОМ ВАЛУ
REMOVABLE HUB FOR ASSEMBLY OF ROTATING ELEMENT ON DRIVEN SHAFT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области машиностроения, вращающемуся элементу, например шкиву или зубчатому колесу, на приводном валу и к съемной ступице, необходимой для монтажа такого вращающегося элемента.
Уровень техники
Известна съемная ступица, состоящая из радиально разрезанного конического элемента, который имеет внутреннее осевое отверстие, позволяющее надеть этот элемент на приводной вал, и наружной конусной стенки, причем крепежные винты, расположенные по периферийной части ступицы, позволяют зафиксировать ее на вращающемся элементе. Такие съемные ступицы поступают на рынок под товарным знаком SKF.
К недостаткам следует отнести трудность изготовления данной конструкции.
Известна съемная ступица, содержащая, по меньшей мере, один элемент ступицы, имеющий радиальную щель, стяжные винты, предназначенные для зажима указанного элемента ступицы на приводном валу, и разрезное кольцо, расположенное между приводным валом и элементом ступицы для обеспечения зажима элемента ступицы на приводном валу (см. патент на изобретение DE №1265506, 1968 г.).
Недостатком такой ступицы является то, что ступица и съемные элементы должны быть выполнены из одного и того же материала и с одинаковой твердостью, в противном случае будет происходить смятие ступицы или элемента. Трудность изготовления данной конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является съемная ступица для установки вращающегося элемента на приводном валу, содержащая, по меньшей мере, один элемент ступицы, имеющий радиальную щель, стяжные винты, предназначенные для зажима указанного элемента ступицы на приводном валу, и разрезное кольцо, расположенное между приводным валом и элементом ступицы, для обеспечения зажима элемента ступицы на приводном валу, причем элемент ступицы включает в себя разрезную часть с конической внешней поверхностью, продолжающуюся прямолинейной разрезной частью меньшего диаметра, кроме того, имеется гайка и разрезное кольцо с конической внешней поверхностью, зажимающееся на прямолинейной части элемента ступицы при помощи гайки в положении, симметричном указанной конической поверхности разрезной части ступицы с конической внешней поверхностью относительно вертикальной плоскости, обеспечивая доступ к вращающемуся элементу с обеих сторон, причем разрезное кольцо имеет радиальную щель, при этом его внутренний диаметр соответствует диаметру приводного вала, а наружный диаметр соответствует отверстию элемента ступицы, причем разрезное кольцо снабжено покрытием, причем вращающийся элемент, монтируемый на приводном валу при помощи съемной ступицы, содержащий внутреннюю стенку, имеющую две конические части, симметричные относительно средней вертикальной плоскости, для обеспечения монтажа съемной ступицы с обеих сторон вращающегося элемента, при этом первая коническая часть этого вращающегося элемента содержит два резьбовых полуотверстия, расположенных под углом 190° друг к другу и служащих для фиксации съемной ступицы при ее монтаже с первой стороны данного вращающегося элемента, причем первая коническая часть содержит также одно глухое полуотверстие, служащее для извлечения съемной ступицы и располагающееся под углом 95° к каждому из резьбовых полуотверстий, причем другая из двух конических частей содержит два резьбовых полуотверстия, расположенных под углом 190° друг к другу и служащих для фиксации съемной ступицы при ее монтаже с другой стороны вращающегося элемента, причем другая коническая часть содержит одно глухое полуотверстие, служащее для извлечения съемной ступицы и располагающееся под углом 95° к каждому из резьбовых полуотверстий, причем содержит резьбовые отверстия для дополнительных винтов, которые могут иметь диаметр, отличающийся от диаметра стяжных винтов (см. патент на изобретение FR №2175733, МПК F16D 1/09, 2001 г.).
К недостаткам такой съемной ступицы следует отнести трудность изготовления данной конструкции, большое количество составляющих ступицы, долгое время на монтаж-демонтаж конструкции, несимметричное расположение стяжных винтов, что создает эксцентриситет.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к простоте изготовления, повышению надежности фиксации от радиального смещения и проворота при динамических нагрузках, снижению времени и трудоемкости сборки и разборки соединения и ремонта машин, например зерноуборочного комбайна, обеспечивая при этом оптимальный зажим для передачи необходимого в данном случае крутящего момента, позволяющего рационализировать номенклатуру ступиц и соответственно рационализировать их производство, путем изменения составляющих, формы конической втулки и вида посадки.
Технический результат достигается с помощью съемной ступицы для монтажа вращающегося элемента на приводном валу, содержащей стяжные винты, причем она дополнительно снабжена взаимозаменяемым приводным элементом, имеющим внутреннее коническое отверстие с конусностью 1:10, соответствующее внешней поверхности конической втулки, содержащим четыре резьбовых отверстия, расположенные под углом 90° к каждому из резьбовых отверстий, конической втулкой с конической внешней поверхностью, имеющей радиальную щель, при этом внутренний диаметр соответствует диаметру приводного вала, а наружный диаметр соответствует отверстию приводного элемента, снабженной четырьмя упрочненными секторами, расположенные под углом 90° к каждому из упрочненных секторов, тыльной шайбообразной стороной, содержащей четыре резьбовых отверстия под дополнительные стяжные винты, расположенные под углом 90° к каждому из резьбовых отверстий, коническая втулка выполнена с возможностью зажатия зажимной гайкой, фиксирования при помощи стопорного кольца и фиксирующей гайки, причем в качестве приводного элемента используют или шкив, или звездочку.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 - изображена съемная ступица, общий вид, в качестве приводного элемента - шкив.
На фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1.
На фиг.3 - то же, коническая втулка, общий вид.
На фиг.4 - то же, конусность.
На фиг.5 - то же, приводной элемент, общий вид.
Осуществление изобретения
Съемная ступица для монтажа вращающегося элемента на приводном валу (фиг.1) содержит коническую втулку 1, охватывающий коническую втулку 1 приводной элемент 2 (в качестве приводного элемента изображен шкив), зажимную гайку 3, стопорное кольцо 4, фиксирующую гайку 5, стяжные винты 6.
Коническая втулка 1 выполнена с конусностью 1:10, имеет радиальную щель 7, причем внутренний диаметр соответствует диаметру приводного вала 8, а наружный диаметр соответствует коническому отверстию 9, с такой же конусностью 1:10, при этом приводной элемент 2, устанавливают на приводной вал 8 (ременная или цепная передача на фиг. не показана). Далее на коническую втулку 1 надевают приводной элемент 2. Затем, навинчивают на резьбовую часть 10 на конической втулке 1 зажимную гайку 3, при этом приводной элемент 2 зажимается на коническую втулку 1 с расположенными на внешней ее части четырьмя упрочненными секторами 11, расположенными под углом 90° к каждому из упрочненных секторов 11, которые за счет высокой твердости вдавливаются в коническое отверстие 9 приводного элемента 2, образуя микрошлицевое соединение с необходимым натягом. Данное количество секторов является и минимальным, и оптимальным, полученным из экспериментальных данных, для обеспечения натяга и образования микрошлицевого соединения и поэтому угол 90° позволяет симметрично и на одинаковом расстоянии друг от друга расположить упрочненные сектора 11, причем сектора получают при упрочнении аппаратом для электродугового упрочнения ЭДУ-1, это достигается путем непосредственного контакта графитового электрода с конической втулкой и постоянным его перемещении вдоль оси. Далее стяжными винтами 6 посредством резьбовых отверстий 12 на тыльной шайбообразной стороне 13 в конической втулке 1 и резьбовых отверстий 14 в приводном элементе 2 стягивают коническую втулку и приводной элемент 2. Стяжные винты 6 расположены под углом 90° к каждому из резьбовых отверстий 12 и 14, так как данный угол позволяет надежно фиксировать коническую втулку 1 и приводной элемент 2 при минимальном и оптимальном количестве стяжных винтов 6, а также соблюсти симметрию в съемной ступице, что не создает эксцентриситет при вращении съемной ступицы. Далее на коническую втулку 1 устанавливают стопорное кольцо 4 и затем фиксирующей гайкой 5 фиксируют стопорное кольцо 4 и собранное в единое целое коническую втулку 1, приводной элемент 2, зажимную гайку 3.
Съемная ступица работает следующим образом.
На приводной вал 8 через внешний источник (ременная или цепная передача) передается крутящий момент Т. От приводного вала 8 на коническую втулку 1, имеющую радиальную щель 7, действует сила вращения F. Так как коническая втулка 1 жестко зажата на приводном валу 8, а на самой конической втулке 1 жестко зафиксирован приводной элемент 2, посредством зажимной гайки 3, стопорного кольца 4, фиксирующий гайки 5 и стяжных винтов 6, расположенных под углом 90° к каждому из резьбовых отверстий 12 на тыльной шайбообразной стороне 13 в конической втулке 1 и резьбовых отверстий 14 в приводном элементе 2, то на собранную в единое целое съемную ступицу действует эта же сила. Соединение приводится во вращательное движение.
Конусность 1:10 позволяет надежно стопорить соединение, исключает относительные радиальные и осевые перемещения соединяемых деталей, так как данная конусность является оптимальной, полученной из экспериментальных данных. Значения конусности 1:9, 1:8, 1:7 и далее не дали полного результата, так как имели недостаточное сжатие конической втулки 1 на приводном валу 8, а значения конусности 1:11, 1:12, 1:13 и далее имели недостаточное вдавливание упрочненных секторов 11 на конической втулке 1 в коническом отверстии 9 приводного элемента 2. Твердость материала конической втулки 1 превышает или равна твердости приводного элемента 2, твердость упрочненных секторов 11 выше соединяемых деталей. Благодаря этому съемная ступица надежно стопорит соединение от радиального перемещения и от проворота, с возможностью установки на неподготовленный вал.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- повышает надежность фиксации от радиального смещения;
- повышает надежность фиксации от осевого смещения;
- исключает проворот при динамических нагрузках, с возможностью быстрой сборки и разборки соединения;
- обеспечивает постоянство площади контакта, при передаче нагрузки;
- увеличивает ресурс соединения;
- обеспечивает быструю и универсальную взаимозаменяемость приводных элементов;
- стягивает съемную ступицу и приводной вал, не создавая эксцентриситет;
- позволяет устанавливать съемную ступицу на неподготовленный вал.