Соединение деталей (его варианты)

 

1. Соединение деталей, преимущественно для работы при отрицательных температурах, содержащее охватываемую и охватьшающую детали из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, крепежное средство и компенсаторы в виде радиальных штифтов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности , штифты установлены с натягом в перпендикулярньпс друг другу отверстиях охватываемой детали с возможностью взаимодействия их торцов с внутренней поверхностью охватывающей детали, концы штифтов размещены в отверстиях охватываемой детали с зазором , при этом охватывающая деталь выполнена из материала с коэффициентом линеГ1Ного расширения меньшим, чем у материала охватываемой детали, а штифты - из материала с коэф4)ициеи- s том линейного расширения не большим, чем у материала охватывающей детали. (Л Фиг./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5114 F 16 В 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3693734/25-27 (22) 27, 01 . 84 (46) 30. 01 . 86. Вюл. № 4 (72) l0.È. Кезин (53) 621.882(088.8) (56) Патент США № 1849510, кл. 287-125, 1982.

Орлов П.И. Основы конструирования.

М.: Машиностроение, 1977, т. I, с. 388, рис. 265- е, (54) СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Соединение деталей, преимущественно для работы при отрицательных температурах, содержащее охватываемую и охватывающую детали из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, крепежное средство и компенсаторы в виде радиальных штифтов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, штифты установлены с натягом в перпендикулярных друг другу отверстиях охватываемой детали с возможностью взаимодействия их торцов с внутренней поверхностью охватывающей детали, концы штифтов размещены в отверстиях охватываемой детали с зазором, при этом охватывающая деталь выполнена из материала с коэффициентом линейного расширения меньшим, чем у материала охватываемой детали, C а штифты — из материала с коэффициен- щ том линейного расширения не большим, чем у материала охватывающей детали.

1208337

2. Соединение деталей, преимущественно для работы при положительных температурах, содержащее охватываемую и охватыващую детали из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, крепежное средство и компенсаторы в виде радиальных штифтов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, радиальные штифты установлены с. натягом в перпендикулярных друг другу отверстиях охватываемой детали

Изобретение относится к соединению деталей, например, крыльчатки ,ротсра центробежного насоса с его валсм и предназначено преимущественно для работы при температуре рабочей среды, значительно отличающейся от температуры сборки соединения в случае изготовления крыльчатки и вала из разных материалов, имеющих большую разницу в коэффициентах линейного расширений.

Цель изобретения — повышение надежности в условиях высокооборотных нагрузок.

На фиг. 1 изображено соединение крыль-15 чатки с валом по конической поверхности; на фиг, 2 — то же, при работе насоса и действии рабочих температур; на фиг„ 3 — разрез А-А на фиг.; на фиг„ 4 — соединение крыльчатки с

20 валом при сопряжении деталей по цилиндрической поверхности.

Соединение деталей содержит крыльчатку 1 и вал 2, которые выполнены

2с, с согласованными коническими поверхностями 3 на хвостовике 4 крыльчатки и центрального отверстия вала.

На конечном участке 5 хвостовика крыльчатки имеется резьба 6, которая предназначена для закрепления крыль- ЗО чатки 1 на валу 2. Крыльчатка 1 и вал 2 выполнены из материала с различными коэффициентами линейного расширения; например, крыльчатка изготовлена из алюминия, а вал - H3 3$ стали. Соединение деталей снабжено компенсатором выполненным в виде двух пар перекрещивающихся штифтов." с возможностью взаимодействия их торцов с внутренней поверхностью охватывающей детали, концы штифтов размещены в отверстиях охватываемой детали с зазором, при этом охватывающая деталь выполнена из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала охватываемой детали, а штифты — иэ материала с коэффициентом линейного расширения не меньшим, чем у материала охватывающей детали. первая пара — штифты 7 и 8, вторая пара — штифты 9 и 10, Каждый из штифтов установлен в радиальном отверстии охватываемой детали 1 и сопряжен по торцам с охватывающей деталью по части конической поверхности 11. Все штифты 7 — 10 выполнены как и вал 2 из той же стали или из стали, имеющей меньший коэффициент линейного расширения, чем сталь вала 2, Любая из пар этих перекрещивающихся штифтов, например, штифты

7 и.8 (фиг. 3) расположена под yrо лом =90 вдоль оси 12 соединения деталей. Каждый из штифтов компенсатора посажен в охватываемую деталь,, т.е. в хвостовик 4 крыльчатки 1,, в средней части, т.е. в зоне оси 12 на длине ь с натягом, а по обеим концам этого штифта — с зазором 13.

Соединение работает следующим образом.

После ввинчивания конечного участка 5 алюминиевой крыльчатки 1 в вал 2 по его конической поверхности

i4 создается натяг одновременно в месте контакта с конической поверхностью 3 хвостовика 4 и частью конической поверхности 11 штифтов. При работе насоса после его заполнения криогенной жидкостью в месте контакта поверхности 14 с поверхностью 3 образуется температурный зазор 15 (фиг. 2 и 3),„ а в месте контакта с поверхностью 11 натяг увеличивается, поскольку уменьшение длины хвостовика превышает уменьшение длины ва1208337 ла на участке . 31, т.к. крыльчатка алюминиевая, а вал стальной. Одновременно возрастает натяг по торцам штифтов 8-1О. Для снижения контактных напряжений опрокидывающего момента, направленного по стрелке 16 относительно конечного участка 5, действующих в месте контакта штифтов с поверхностью 14, в соединении установлено две пары штифтов, создающих в работе реактивный уравновешивающий момент противоположного направления.

После слива криогенной жидкости иэ насоса, штифты занимают исходное положение, т.е. коническая поверхность 11 совпадает с конической поверхностью 3 и сопряжение происходит по обеим поверхностям с исходным монтажным натягом.

Аналогично работает соединение деталей, сопряженных по цилиндрической поверхности (поверхности 3, 11 и

14 — цилиндрические) за исключением того, что в этом соединении натяг по штифтам в радиальном направлении регулируется только подбором марки материала этих штифтов, изменение длины на натяг при рабочих температурах не влияет. Выполнение угла rx между перекрещивающимися штифтами прямым позволяет получить примерно одинаковую жесткость соединения в любом из радиальных направлений в момент работы насоса на криогеннои жидкости. Посадка:штифтов в охватываемую деталь с натягом только в средней части и с зазором по их концам позволяет уменьшить влияние натяга на температурные изменения длины штифтов, т.е. получить натяг в работе по части конической поверхности 11, близкий к расчетному. !

О

Соединение по второму варианту работает следующим образом.

После ввинчивания конечного участка 5, например, стальной крыпьчатки

15 1 в алюминиевый вал 2 по его конической поверхности 14 создается натяг одновременно в месте контакта с конической поверхностью 3 хвостовика 4 и частью конической поверхности 11

2О штифтов. При работе насоса после заполнения его горячей жидкостью в месте контакта поверхности 14 с поверхностью 3 образуется температурный зазор 15 (фиг. 2 и 3), а в месте кон25 такта с поверхностью 11 натяг или сохраняется, или увеличивается, если коэффициент линейного расширения штиф тов значительно больше, чем коэффициент расширения вала, компенсируется разница в линейных расширениях крыльчатки и вала на длине 1,. После слива жидкости соединение возвращается в исходное состояние, 1208337

Составитель И. Проконичев

Редактор Л. Пчелинская Техред А.Бабинец Корректор А. Обручар

:"àKaý 228/47 7ираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4