ШТИФТОВОЕ РАДИАЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области двигателестроения и, в частности, к штифтовым соединениям вращающихся деталей.
Известно соединение вращающихся деталей двигателей, например, диска ротора с диском или диска с валом и др., в котором для передачи крутящего момента используют радиальные штифты, вставляемые в отверстия заподлицо. Для предотвращения выпадения радиальных штифтов из отверстий под действием центробежной силы их размещают, например, в пазах для лопаток и хвостовик лопатки препятствует их выпадению (см. Скубачевский Г.С. «Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей.», М., Машиностроение, 1965, с.53) или используют для фиксации штифтов в отверстии расчеканку соединяемой детали около наружного отверстия под штифт (см. Масленников М.М., Шальман Ю.И. «Авиационные газотурбинные двигатели», М., Машиностроение, 1975, с.394). Однако расчеканка металла соединяемой ответственной нагруженной детали приводит к возникновению в ней зоны повышенных напряжений из-за наклепа и появлению дополнительных концентраторов напряжений, что недопустимо, так как может стать источником зарождения и развития трещины во время работы двигателя. Кроме того, расчеканка недопустима для деталей из металла с низкой пластичностью.
Известно также соединение деталей, в которых для передачи крутящего момента применяют нарезные самоконтрящиеся штифты с коническими хвостовиками, (см. Орлов П.И. «Основы конструирования», М., Машиностроение, 1977, Т.2, с.287). При этом самоконтровка штифта в отверстии обеспечивается следующим образом: штифт завинчивают до
касания конической поверхности хвостовика со стенками отверстия и с дополнительным усилием проворачивают на некоторый угол, в результате чего в материале штифта появляются напряжения сжатия, ответная сила давления штифта на коническую поверхность отверстия и на резьбу в соединяемых деталях увеличивается и, следовательно, возникает сила трения между поверхностями штифта и отверстия, которая и обеспечивает самоконтровку штифтового соединения, без чего штифт мог бы развинтиться и выпасть из отверстия под действием вибрации во время работы двигателя.
Однако, при таком способе самоконтровки в стенках отверстия под штифт и в резьбе возникают значительные напряжения смятия и растяжения (см. Орлов П.И. «Основы конструирования», М., Машиностроение, 1977, Т.3, с.65). При соединении ответственных и напряженных деталей, например, диска с диском или вала с диском газотурбинного двигателя и в других подобных соединениях эти напряжения могут стать причиной возникновения начальной трещины в металле соединяемых деталей, что может привести при дальнейшей работе двигателя к разрушению деталей и в целом двигателя.
Задачей полезной модели является обеспечение надежной контровки штифтового соединения без введения дополнительных конструктивных элементов при одновременном недопущении и устранении причин, приводящих к возникновению напряжений смятия и растяжения в стенках отверстия и в резьбе при самоконтрящихся штифтах или к наклепу у внешнего отверстия наружной соединяемой детали при расчеканке металла с целью фиксации штифта.
Поставленная задача решается за счет того, что в штифтовом радиальном соединении вращающихся деталей, содержащем нарезной штифт с цилиндрическим резьбовым участком, завинченный заподлицо в
резьбовое отверстие во внешней вращающейся детали, и с коническим хвостовиком, установленным в отверстие в обеих соединяемых вращающихся деталях, согласно полезной модели, штифт завинчен в резьбовое отверстие до касания конического хвостовика со стенкой отверстия в соединяемых вращающихся деталях, на наружной поверхности внешней вращающейся детали выполнено углубление, а наружный торец штифта зачеканен в это углубление.
Поставленная задача решается за счет того, что в штифтовом радиальном соединении вращающихся деталей, содержащем нарезной штифт с цилиндрическим резьбовым участком, завинченный заподлицо в резьбовое отверстие во внешней вращающейся детали, и с коническим хвостовиком, установленным в отверстие в обеих соединяемых вращающихся деталях, согласно полезной модели, штифт завинчен в резьбовое отверстие до касания конического хвостовика со стенкой отверстия в соединяемых вращающихся деталях, а край торца штифта соединен точечной сваркой с наружной поверхностью внешней вращающейся детали.
На чертеже изображено штифтовое соединение вращающихся деталей. Штифтовое соединение вращающихся деталей 1 и 2, соединяемых радиальным, установленным в резьбовое отверстие 3 заподлицо штифтом 4, который обеспечивает передачу крутящего момента от одной детали к другой. Штифт 4 имеет слабоконическую гладкую рабочую поверхность - конический хвостовик 5 и цилиндрический резьбовой участок 6. На торцевой поверхности штифта 4 имеется гнездо 7 под ключ, обеспечивающее завинчивание штифта 4 до касания конического хвостовика 5 штифта 4 со стенками отверстия 8 деталей 1 и 2. Конический хвостовик 5 штифта 4 обеспечивает передачу крутящего момента между деталями 1 и 2, а резьбовой участок 6 предотвращает
выпадение штифта 4 от действия центробежных сил при вращении соединяемых деталей 1 и 2 при работе двигателя. У внешнего края резьбового отверстия 3 наружной детали 2 выполнено, например, засверловкой углубление 9, в которое зачеканивается металл штифта 4, что препятствует самоотвинчиванию штифта 4 под действием вибраций во время работы двигателя.
При сборке узла детали 1 и 2 устанавливаются в заданное относительно друг друга положение, в них, например, сверлением и разверткой образуется отверстие с коническим участком под конический хвостовик 5 штифта 4. В детали 2 нарезается резьба под цилиндрический резьбовой участок 6 нарезного штифта 4, а у края отверстия 3 детали 2, например, засверловкой выполняется углубление 9. Штифт 4 вставляется в отверстие 3 и завинчивается до появления контакта (до касания) штифта 4 со стенками отверстия 8 в деталях 1 и 2. Металл торцевой поверхности штифта 4 зачеканивается в углубление 9 в детали 2.
При необходимости разобрать узел расчеканенный в углубление 9 металл торцевой поверхности штифт;) 4 удаляется или режущим инструментом, или поворотом ключа, вставленного в торцевое гнездо 7 штифта 4, при котором зачеканенный в углубление 9 металл штифта 4 срезается.
Возможен другой способ предотвращения самоотвинчивания нарезного штифта 4, завинченного только до появления контакта конического хвостовика 5 с боковыми стенками отверстий 8, под действием вибраций во время работы двигателя, при котором после завинчивания штифта 4 до контакта (до касания) точечной сваркой края торца штифта 4 и края наружного отверстия 3 детали 2 обеспечивается взаимная фиксация штифта 4 и детали 2.