РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ВАЛОВ

Полезная модель относится к области смешения компонентов смесевого твердого ракетного топлива, в частности, конструирования разъемных соединений вертикальных валов смесителей, например соединения вертикального вала мешалки смесителя с приводным валом. Соединение валов - это обычная практика во многих конструкциях. Особенностью предлагаемого соединения является то, что его необходимо выполнять внутри аппарата - в его рабочей зоне. Примером применения такого соединения является смеситель с планетарным вращением мешалок, поскольку для осуществления планетарного вращения мешалок непременным узлом является водило, которое вращается в верхней части рабочей зоны под крышкой чаши смесителя. Водило оснащено выходными приводными валами, к которым закрепляют мешалки. При приготовлении в смесителе пожаро- и взрывоопасных композиций важно обеспечить простое, надежное и безопасное соединение приводного вала с мешалкой. Мешалка в такой конструкции состоит из лопасти специальной конструкции и жестко соединенного с ней полого насадного вала, который насаживается на приводной вал. При этом мешалка сменная, и ее необходимо насадить на вал без натяга.
В подобных случаях (см. кн. П.И.Орлов «Основы конструирования» T.1, изд. «Машиностроение», Москва, 1988 г. стр.238 рис.213-2) для передачи крутящего момента традиционно используется соединение валов шпонкой, а для исключения осевого смещения насадной детали относительно приводного вала в конструкции, изображенной на рис.213-2, использован стопорный болт. Это соединение принято за прототип. В случае использования такого соединения при сборке вертикального приводного вала с мешалкой, которая в некоторых случаях имеет значительные габариты и массу в несколько сотен килограммов конструкция прототипа имеет следующие недостатки.
- ненадежное стопорение в осевом направлении, поскольку оно осуществляется только за счет трения стопорного болта о вал;
- конструкция небезопасна в случае применения ее в смесителях, где готовится пожаро- и взрывоопасная масса, т.к. от вибрации или от знакопеременных нагрузок стопорный болт может ослабнуть или вывернуться. В случае ослабления затяжки стопорного болта мешалка может сдвинуться по валу вниз, что может привести к жесткому контакту с днищем чаши смесителя, трению металла о металл. В случае, если болт вывернется, он может попасть в зазоры между мешалками или между мешалками и корпусом чаши смесителя. И смещение мешалки и попадание болта в зазоры может вызвать возгорание и взрыв массы.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности осевой фиксации съемного вертикального насадного вала, например, мешалки на вертикальном приводном валу, повышение безопасности конструкции.
Технический результат достигается тем, что в разъемном соединении вертикальных валов, содержащих приводной вал, насадной вал, шпонку и фиксатор осевого перемещения, фиксатор выполнен в виде цилиндрического штифта с головкой, который устанавливается в радиальное отверстие насадного вала с зазором δ, а в отверстие приводного вала с вертикальным зазором Δ=10δ. При этом отверстие в приводном валу выполнено продолговатым по горизонтали и боковой зазор между стенками отверстия и фиксатором составляет е=5Δ. Снаружи на насадной вал в зоне размещения фиксатора установлено с возможностью вертикального перемещения предохранительное кольцо, которое снизу опирается на выступ, выполненный снаружи насадного вала, при этом в фиксаторе с торца головки имеется резьбовое отверстие.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами 1 и 2.
На Фиг.1 схематично показано разъемное соединение приводного и насадного валов.
На Фиг.2 показано поперечное сечение места установки фиксатора.
Где: 1 - приводной вал;
2 - насадной вал;
3 - шпонка;
4 - фиксатор осевого перемещения;
5 - предохранительное кольцо.
Разъемное соединение вертикальных валов включает в себя приводной вал 1, насадной вал 2 (в нашем конкретном случае это мешалка смесителя с полым валом), шпонка 3, которая передает крутящий момент от приводного вала 1 к насадному валу 2, фиксатор осевого перемещения 4 в виде цилиндрического штифта с головкой и предохранительное кольцо 5. Фиксатор осевого перемещения 4 служит для предотвращения осевого смещения насадного вала 2 относительно приводного вала 1. Предохранительное кольцо 5 исключает случайное выпадение фиксатора осевого перемещения 4 из отверстия приводного вала 1. Фиксатор осевого перемещения 4 вставляется в отверстие насадного вала 2 с зазором δ. В тоже время в отверстие приводного вала 1 фиксатор осевого перемещения 4 входит с вертикальным зазором Δ=10δ. Отверстие в приводном валу 1 выполнено продолговатым по горизонтали (см. Фиг.2) и боковые зазоры е между стенками отверстия и фиксатором 4 составляют е=5Δ. Гарантированный зазор е исключает передачу крутящего момента фиксатором 4 в случае неточной установки фиксатора или в случае ошибки в изготовлении шпоночного соединения, а также износа шпонки 3 при эксплуатации. Это предотвращает срезание фиксатора 4, т.к. он не рассчитан на передачу крутящего момента. Так, например, при диаметре фиксатора 20 мм зазор между отверстием в насадном валу 2 и фиксатором 4 устанавливается по посадке H10/f8, что в абсолютном значении означает, что зазор между этими деталями составляет до 0,1 мм. При этом вертикальный радиальный зазор между фиксатором 4 и отверстием в приводном валу 1 составляет сверху и снизу по 0,5 мм. Боковые зазоры между стенками продолговатого отверстия в приводном валу 1 и фиксатором 4 с каждой стороны выполнены по 2,5 мм.
Для сборки соединения устанавливают шпонку 3 на приводной вал 1, затем на него устанавливают насадной вал 2, приподнимая его до упора торца приводного вала 1 в торец посадочного отверстия насадного вала 2. Приподнимают предохранительное кольцо 5 так, чтобы полностью открылось радиальное отверстие для установки фиксатора осевого перемещения 4. Вставляют фиксатор 4 и опускают предохранительное кольцо 5 на кольцевой выступ "В" насадного вала 2. Сборка соединения закончена. Разборку соединения производят в обратном порядке. При этом для облегчения выемки фиксатора осевого перемещения 4 из радиального отверстия в валах после поднятия вверх предохранительного кольца 5 в резьбовое отверстие "Б" в торце фиксатора осевого перемещения 4 ввертывают специальный болт или винт и с помощью его извлекают фиксатор осевого перемещения 4.
Предлагаемая полезная модель испытана в условиях опытного производства ФГУП «НИИПМ» с положительными результатами.