Замкнутое разъемное соединение втулки с корпусом

Полезная модель относится к области общего машиностроения и может быть использована в транспортном машиностроении, станкостроении, в испытательной и измерительной технике.
Во многих машиностроительных изделиях при воздействии рабочих вибрационных и ударных нагрузок требуется замкнутое соединение составляющих элементов, так как наличие зазоров может привести к дополнительным нагрузкам на конструкцию вплоть до ее разрушения. Требование замкнутых соединений предъявляется и к конструкции испытательных устройств, моделирующих такие вибрационные и ударные нагрузки. Среди используемых соединений в этих изделиях и устройствах применяются многочисленные соединения типа «корпус-втулка».
В настоящее время известно много видов соединения втулки с корпусом. Самый простой - соединение по двум цилиндрическим поверхностям с гарантированным зазором (Кожевников С.Н. и др. Элементы механизмов. - М.: Издательство оборонной промышленности, 1956. - 1076 с.). Соединение просто в монтаже, легко демонтируется. Но зазор такого соединения неустраним, соединение геометрически не замкнуто и не позволяет точно центрировать втулку по поверхности корпуса.
Соединение по посадке с натягом (Краткий справочник конструктора нестандартного оборудования. В 2-х томах. Бакуменко В.И. и др. - М.: Машиностроение, 1977) не содержит зазора и лучше центрирует соединяемые детали, но сборка и демонтаж такого соединения требуют значительных усилий или специальных приемов (например, нагрева корпуса и/или охлаждения втулки). Кроме того, зачастую невозможно повторное соединение уже деформированных деталей.
Соединение с натягом может быть выполнено и за счет применения деталей с различной поверхностной твердостью (патент на полезную модель RU 142382, МПК F16B 4/00, 27.06.2014).
Коническое соединение (Орлов П.И. Основы конструирования. - М.: Машиностроение, 1977) лишено указанных недостатков цилиндрических соединений, но замкнутым может быть только при идеальном выполнении двух сопряженных конических поверхностей и технологически сложнее цилиндрических соединений, так же как и соединение с коническими кольцами. Конические кольца, кроме того, добавляют лишние поверхности стыка, что не всегда допустимо.
По технической сущности наиболее близким к предложенному устройству является самоцентрирующееся разъемное соединение двух деталей с гарантированным натягом (патент на полезную модель RU 29105, МПК F16B 2/00, 27.04.2003), в котором выборка зазора между корпусом и втулкой с фланцем осуществляется специально созданным кольцевым элементом на цилиндрической части втулки, который при сопряжении деформируется конической частью корпуса. Недостатком такой конструкции является необходимость дополнительного сложного элемента втулки и в некоторых случаях - невозможность его создания по конструктивным (габаритным) ограничениям. Кроме того, такая конструкция не работает на длинных цилиндрических поверхностях, а при монтаже и демонтаже требует значительных осевых усилий.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание замкнутого соединения втулки с корпусом, простого по геометрии, технологичного в производстве, удобного при сборке и разборке.
Предлагаемая конструкция соединения лишена указанных недостатков аналогов: легко собирается и разбирается, технологична, не содержит дополнительных элементов.
Техническим результатом, совпадающим с основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является упрощение конструкции замкнутого соединения втулки с корпусом.
Технический результат достигаются за счет того, что в замкнутом разъемном соединении втулки с корпусом, в котором втулка содержит цилиндрическую часть и фланец, а корпус выполнен с отверстием, фланец выполнен упругим, на наружной поверхности цилиндрической части втулки выполнены плоские лыски, опорная плоскость упругого фланца выполнена неперпендикулярной оси цилиндрической части втулки, а величина неперпендикулярности плоскости упругого фланца втулки относительно оси ее наружной цилиндрической поверхности рассчитана по максимально возможному радиальному зазору между сопряженными цилиндрическими поверхностями втулки и корпуса.
Сущность технического решения заключается в том, что выполнение предлагаемого устройства вышеописанным образом обеспечивает замкнутое соединение втулки с корпусом, простое по геометрии, технологичное в производстве, легко монтируемое и демонтируемое при эксплуатации и пригодное для многократного монтажа.
Сравнение заявляемого технического решения с ближайшим аналогом позволяет судить о соответствии условию патентоспособности «новизна», а проведенные испытания подтверждают возможность широкого промышленного использования.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-3.
На фиг. 1 представлена втулка, на фиг. 2 - соединение втулки с корпусом, а на фиг. 3 - примеры использования соединения, где 1 - втулка, 2 - корпус, 3 - болты.
При закреплении втулки 1 в корпусе 2 болтами 3, расположенными на упругом фланце, происходит сначала выборка зазора между втулкой и отверстием корпуса и центрирование втулки 1, а затем за счет упругой деформации фланца втулки 1 ее прижим в четырех местах к цилиндрическому отверстию корпуса 2. Для этого на наружной цилиндрической поверхности втулки выполнены плоские лыски S, которые при пересечении с цилиндрической поверхностью образуют центрирующие ребра, а опорная плоскость K упругого фланца выполнена заведомо неперпендикулярной оси наружной цилиндрической поверхности втулки на величину α (фиг. 1).
Диаметральный зазор между охватываемой поверхностью втулки и охватывающей поверхностью корпуса выполнен минимальным, но достаточным для свободного монтажа втулки в корпус. Величина гарантированной неперпендикулярности α (0,05°-0,1°) опорной плоскости K упругого фланца втулки рассчитывается по максимально возможному радиальному зазору Z между цилиндрическими поверхностями втулки и корпуса таким образом, что при закреплении втулки в корпусе крепежными болтами 3 сначала выбирается кольцевой зазор между охватывающей и охватываемой цилиндрическими поверхностями (фиг. 2, сечение А-А и Б-Б), центрирование втулки по оси отверстия в корпусе, а при дальнейшем перемещении крепежных болтов 3 происходит упругая деформация фланца втулки, смыкание опорных плоскостей втулки и корпуса (α=0) и гарантированный прижим втулки к корпусу в точках В, Г, Д и Е.
Вариантами применения предлагаемого соединения втулки с корпусом может быть, например, установка кондукторной втулки в приспособлении для механической обработки или опоры подшипника в корпус для обеспечения минимальных зазоров, как показано на фиг. 3.
Таким образом, предлагаемым техническим решением достигается поставленный технический результат.