УНИВЕРСАЛЬНАЯ СЪЕМНАЯ СТУПИЦА ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕМЕНТА НА ВАЛУ
UNIVERSAL REMOVABLE HUB FOR FASTENING OF ROTATING ELEMENT ON SHAFT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции универсальной съемной ступицы, используемой для монтажа вращающегося элемента типа рабочего колеса вентилятора, шкива, звездочки, соединительной муфты или иного другого аналогичного вращающегося элемента на валу.
Уровень техники
Известна конструкция съемной ступицы для установки вращающегося элемента на приводном валу, содержащая элемент ступицы, имеющий радиальную щель, стяжные винты, предназначенные для зажима указанного элемента ступицы на приводном валу, также разрезное кольцо, расположенное между приводным валом и дополнительным элементом ступицы для обеспечения зажима элемента ступицы на приводном валу (см. патент на изобретение RU 2175733, МПК F16D 1/09, 2004 г.).
Недостатками такой конструкции является необходимость высокоточного изготовления большого количества деталей, в том числе конических, высокие нагрузки на вал и на вращающийся элемент.
Также известна ступица для монтажа вращающегося элемента на приводном валу, содержащая разрезную коническую втулку, приводной элемент, охватывающий коническую втулку, зажимную гайку, стопорное кольцо, фиксирующую гайку и стяжные винты. Внутренний диаметр конической втулки соответствует диаметру приводного вала, а ее наружный диаметр соответствует коническому отверстию приводного элемента. Приводной элемент зажимается на коническую втулку с расположенными на ее внешней части четырьмя упрочненными секторами и стягиваются при помощи стяжных винтов, проходящих через резьбовые отверстия на тыльной шайбообразной стороне конической втулки и приводном элементе (см. патент на изобретение RU 2402701, МПК F16D 1/09, 2006 г.).
Недостатком такой ступицы являются необходимость изготовления конусной поверхности во вращающемся элементе, ограниченные возможности по изменению диаметра вала и длины ступицы, обусловленные наличием конусного элемента, сложность монтажа из-за необходимости поочередной затяжки стяжных винтов и высокие нагрузки на вал и на вращающийся элемент.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) являются ступицы, предназначенные для соединения вращающихся элементов с валом, состоящие из диска, соединяемого с вращающимся элементом, разрезной конусной втулки, имеющей внутреннее цилиндрическое отверстие для установки на вал и внешнюю конусную поверхность для соединения с диском. Для надежного соединения втулки с диском имеются фиксирующие винты, расположенные по периферийной части конусной втулки. В качестве примера реализации таких съемных ступиц упомянуты ступицы, поступающие на рынок под товарным знаком СКФ под соединение болтами / переходные ступицы типов BF и SM.
К недостаткам прототипа следует отнести сложность изготовления конических поверхностей, ограничение на максимальную длину втулки - как правило, посадочная длина втулки на вал меньше максимально возможного диаметра отверстия, что намного меньше длины хвостовика вала стандартного электродвигателя, невысокая предельная осевая нагрузка и невозможность осевого перемещения диска относительно втулки.
Раскрытие изобретения
Цель предлагаемого изобретения состоит в разработке съемной ступицы с возможностью производства втулки любой необходимой длины и с возможностью осевого перемещения диска на втулке и его закрепления в необходимом положении.
Эта задача решается за счет того, что съемная ступица для закрепления вращающегося элемента на валу содержит диск, соединяемый с вращающимся элементом, втулку, имеющую радиальную щель для установки на вал и фиксирующий винт для закрепления диска на втулке. Особенностями предлагаемой конструкции является применение подвижного цилиндрического соединения между разрезной втулкой и диском, что позволяет перемещать диск по втулке, наличие совмещенного резьбового канала между втулкой и диском, при этом резьбовой канал во втулке выполняется параллельно оси втулки, а резьбовой канал в диске выполняется под углом к оси ступицы, из-за чего при монтаже фиксирующего винта в подобном квазиконусном резьбовом канале происходит заклинивание винта и надежное закрепление диска на втулке, также, за счет продольного разреза во втулке и ее деформации, устраняются зазоры между втулкой и валом.
В качестве вращающегося элемента могут применяться или рабочее колесо вентилятора, или шкив, или звездочка, или муфта, или прочее.
Для удобного соединения диска с вращающимся элементом на поверхности диска могут быть либо отверстия для стяжных винтов, либо присутствовать стяжные винты.
Для удобного контроля и точной настройки осевого положения диска с приводным элементом на диске могут присутствовать дополнительные отверстия.
Для увеличения передаваемого момента диск и втулка могут иметь большее количество резьбовых каналов для фиксирующих винтов.
Для уменьшения рисков от несинхронного расположения резьбы некоторые каналы в диске могут не иметь резьбы для фиксирующего винта.
Универсальность ступицы обеспечивается возможностью применения одного диска, соединяемого с вращающимся элементом, с несколькими вариантами разрезной втулки, имеющими различные параметры внутреннего отверстия и шпоночного паза в соответствии с параметрами вала.
В качестве возможного варианта втулка и диск могут быть с покрытием.
Следует отметить, что приведенное выше описание дано в качестве примера, не являющегося ограничительным, и что могут быть использованы те или иные конструктивные модификации, не выходящие за рамки предлагаемого изобретения.
Описание чертежей
На рис.1 изображена универсальная съемная ступица, ее общий вид и расположение элементов.
На рис.2 - то же, в разрезе по фиксирующему винту, вращающийся элемент и приводной вал представлены для примера.
Осуществление изобретения
Универсальная съемная ступица для закрепления вращающегося элемента на валу (рис.1 и рис.2) содержит диск 1, соединяемый с вращающимся элементом 5 при помощи болтового соединения 5А (показаны для примера), разрезную цилиндрическую втулку 2, устанавливаемую на валу 6 и фиксируемую при помощи типового соединения 6А (показаны для примера), фиксирующий винт 3, располагаемый в совмещенном резьбовом канале 4, исполненном раздельно на диске 4В и на втулке 4А.
Перед сборкой изделия производится закрепление диска 1 на вращающем элементе 5 при помощи соединения 5А. Производится подбор втулки 2 с необходимыми параметрами внутреннего отверстия (диаметр отверстия, количество и размер шпоночных пазов) и закрепление втулки 2 на валу 6 с упором в бурт вала и при помощи необходимых крепежных элементов 6А. Сборка вращающегося элемента на валу производится установкой диска на втулке, регулировкой необходимого осевого положения элемента на валу, совмещением половин резьбового канала 4А и 4В за счет поворота диска 1 на втулке 2, установкой и затяжкой фиксирующего винта 3 в резьбовом канале 4. При затяжке фиксирующего винта 3 происходит фиксация диска на втулке и втулки на валу, потому что одна половина резьбового канала - на диске 4В - исполнена под наклоном, отчего фиксирующий винт 3 заклинивается в квазиконусном резьбовом канале 4 и незначительно деформирует разрезную втулку 2, которая обжимает вал и устраняет зазоры.
Передача крутящего момента происходит от вала к втулке через шпоночное соединение, далее через фиксирующий винт, исполняющий функцию круглой шпонки, от втулки на диск и через соединение диска с элементом - на вращающийся элемент. Также возможна обратная передача крутящего момента от вращающегося элемента к валу аналогичным образом.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- использование хорошо зарекомендовавшего и часто применяемого в машиностроении метода закрепления вращающегося элемента на валу путем упора ступицы элемента в бурт вала;
- возможность осевой регулировки вращающегося элемента на валу;
- пониженные нагрузки на вал и возможность установки вращающегося элемента на полые валы;
- универсальная взаимозаменяемость приводных элементов;
- возможность быстрой сборки и разборки соединения;
- увеличенный ресурс соединения;
- возможность установки съемной ступицы на плохо подготовленный вал с низкой точностью или высокой шероховатостью.