Безрезьбовое соединение

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в соединениях ступицы с валом на его консольной части, воспринимающих рабочие однонаправленные крутящие моменты без реверсирования и осевые усилия, направленные от конца вала, особенно при необходимости быстросъемности в труднодоступных местах и компактности. Цель изобретения - повышение надежности, несущей способности и эксплуатационных свойств безрезьбовых соединений. Поводковая ступень охватываемой детали 2 выполнена в виде цилиндрического штифта 4, расположенного под углом к торцу установочной ступени 3 и эксцентрично к ее оси так, что диаметральные плоскости ступеней параллельны между собой. Ответная поверхность охватывающей детали выполнена в виде эксцентричного отверстия 6, поверхностью которого является однополостной гиперболоид. При этом параметры соединения находятся между собой в следующих зависимостях: E<SP POS="POST">2</SP>=E<SP POS="POST">2.</SP>COS<SP POS="POST">2</SP>β+A<SP POS="POST">2</SP>,D<SB POS="POST">3</SB>≥2√A<SP POS="POST">2</SP>+(L<SB POS="POST">2</SB>COSβ+H/TGΑ)<SP POS="POST">2</SP>+D/2SINΑ,D<SB POS="POST">1</SB>≥HCTGΑ+D/SINΑ,(D<SB POS="POST">2</SB>-D<SB POS="POST">1</SB>)/2H*98К,(D<SB POS="POST">2</SB>-D<SB POS="POST">1</SB>)/2+Δ≤е<SB POS="POST">2</SB>, где К - конустность установочной детали

D<SB POS="POST">1</SB> - наименьший диаметр отверстия поводковой ступени охватывающей детали

D<SB POS="POST">2</SB> - наибольший диаметр отверстия поводковой ступени охватывающей детали

D<SB POS="POST">3</SB> - диаметр торца установочной ступени охватываемой детали

D - диаметр штифта

H - высота выступающей части штифта

α - угол наклона штифта к торцу установочной ступени

E<SB POS="POST">1</SB> - величина эксцентриситета между центром основания штифта и центром установочной ступени, E<SB POS="POST">2</SB> - величина эксцентриситета между центром отверстия поводковой ступени охватывающей детали и центром установочной детали

β - угол по

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (l 1

Фие. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4451905/25-27 (22) 16.05.88 (46) 30.01.90. Бюп. Ф 4 (72) И.К. Шамазов (53) 621.887.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1388592, кл. F 16 В 1/00, F 16 D 1/06, 1986. (54) БЕЗРЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в соединениях ступицы с валом на его консольной части, воспринимающих рабочие однонаправленные крутящие моменты без реверсирования и осевые усилия, направленные от конца вала, особенно при необходимости быстросъемности в труднодоступных местах и компактности. Цель изобретения — попышение надежности, несущей способнос(51)5 F 16 В 1/00, F 16 0 1/06

2 ти и эксплуатационных свойств безрезь бовых соединений. Поводковая ступень охватываемой детали 2 выполнена в виде цилиндрического штифта 4, расположенного под углом к торцу установочной ступени 3 и эксцентрично к ее оси так, что диаметральные плоскости ступеней параллельны между собой. Ответная поверхность охватывающей детали выполнена в виде эксцентричного отверстия 6, поверхностью которого является однополостной гиперболоид. При этом параметры соединения находятся между собой в следующих зависимостях: е2=е 2. cos 8 + à, D> 2 a +(еесоз 6+

+ Н/tg4) +d/2sing D,)iН ctg +d/sino (D -D, ) /2Н>К, (О -D „) /2 +Ь е2, где

К вЂ” конусность установочной детали;

Р— наименьший диаметр отверстия по1 водковой ступени охватывающей детали

1539403

cl

2sin еа

D ? 2

Р— наибольший диаметр отверстия поводковой ступени охватывающей детали;

D — диаметр торца установочной ступени охватываемой детали; cl — диаметр

5 штифта; Н вЂ” высота выступающей части штифта; М вЂ” угол наклона штифта к торцу установочной ступени; е, — величина эксцентриситета между центром основания штифта и центром установочной ступени; е — величина эксцентриситета между центром отверстия поводковой ступени охватывающей детали и центром установочной детали; и — угол поворота ступицы до совмещения центра отверстия TIoBQpI

Целью изобретения является повышение надежности, несущей способности и эксплуатационных свойств безрезьбовых соединений.

На фиг. 1 изображены соединяемые детали; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — поводковая ступень соединения.

Устройство содержит вал 1 и ступицу 2. Вал 1 имеет центрирующий конус 3 и поводок-штифт 4. Ступица 2 имеет коническое центрирующие отверстие 5 H эксцентрическое поводковое отверстие 6, поверхностью которого является однополостной гиперболоид.

Ступица 2 своим центрирующим конусным отверстием 5 и эксцентричным поводковым отверстием 6 соответственно входит до упора на центрирующий конус 3 и поводок-штифт 4. Ступица поворачивается на угол В в направлении, противоположном направлению рабочего вращения до запирания соединения (совмещение т. 0> с т. 0 ).

Крутящий момент на ступицу передается штифтом, который одновременно стремится плотнее соединить центрирующую ступень соединения за счет определенного сочетания разницы наилежащей на диаметре паводковой ступени, М вЂ” величина перекрытия е д и (Б -D <) /2, определяемая контактной прочностью материала деталей соединения. Соединение позволяет увеличить поверхности контакта соединяемых деталей с созданием угла охвата по пространственной спирали, которую в упрощенном виде можно представить как одну из ниток многозаходной коничес,кой резьбы. При этом резко снижается концентрация напряжения в соединении и увеличивается надежность и несущая способность 3 ил большего О> и наименьшего D диаметров поводкового отверстия, деленного

14 пополам (), его эксцентриситета (ez) и величины их перекрытия (D.) .

Должно соблюдаться условие

02 П1

+ 4 е где Ь для сталей с

У пределом прочности У = 43-47 кг/мм . находится в пределах 1,5-2 мм при рабочих крутящих моментах M = 10—

КР

18 кгм.

Соединение должно удовлетворять следующим условиям.

Условие соединяемости: проекция выступающей части штифта на торец установочного конуса должна вписываться в пределы окружности торца установочного конуса диаметром D» т.е. где Н вЂ” высота выступающей части штифта;

Ы вЂ” угол наклона штифта к торцу установочной ступени;

d — диаметр выступающей части штифта;

 — угол поворота ступицы до совмещения центра отверстия поводковой ступени (0 ) и точки, лежащей на диаметре поводковой ступени (0>); а — расстояние между диаметральной плоскостью установочной ступени и плоскостью, совпадающей с осью штифта, и соответственно проекция наименьшего диаметра отверстия поводковой сту1539403 пени охватывающей детали DI должна вписываться в пределы окружности наименьшего отверстия установочной ступ„ Пз пени D т.е. — + е (— з ° ° 2 - 2 °

Условие запирания соединения: сочетание угла наклона штифта (поз.4) и размера "а" с углом й, координирующего положение центра основания штиф- 1О та (т, 0, фиг. 1 и 2) с соответствующей ответной поверхностью, охватывающей детали, должно обеспечивать большую условную конусность установочной ступени, т ° е. 15

Н)К

2 где К вЂ” конусность установочной стуJ пени. 20

Условие прочности и надежности соединения: должно обеспечивается определенное сочетание разницы наибольшего и наименьшего диаметров поводкового отверстия, деленного пополам 25

Dp — D) (2 ), его эксцентриситета (е ) и величины их перекрытия b, где

Ь=1,5-2 мм, 30

D2 в, при этом наименьший диаметр отверстия поводковой ступени охватывающей детали D должен удовлетворять следующему соотношению:

35 о

D > Н ctgd+

1 sin aL. а размер а и величины эксцентриситетов е и е находятся в зависимости 40 ! е = е cos В + а

1 Z

Р где е — величина эксцентриситета

1 между центром основания штифта (0 )

45 и центром установочной ступени (О,).

Разъединение ступицы с валом производится поворотом ступицы на угол

8 до совмещения т. 0 с т. 0 с помощью лысок 7 под ключ в направлении

50 рабочего вращения относительно вала с упором в торец шейки вала 8 (фиг.1).

Соединение компактно, не сложно по конструкции, относительно нетрудоемко в изготовлении. Поводковое отверстие можно получить обкаткой пальцевой фрезой диаметром, равным диаметру штифта, или в условиях серийного или массового производства расточить фасонным резцом по профилю, который легко рассчитать. Центровка осуществляется по коническим поверхностям, обеспечивающим беззазорное соединение с высокой точностью центрирования.

Стопорение поводком-штифтом с указанными параметрами обеспечивает плавную затяжку при нагружении крутящим мо ментом, эффективное демпфирование динамических нагрузок и вибраций в трансмиссиях вращательного движения и надежность соединения.

Наиболее эффективно применение соединения при креплении фрез с твердосплавными зубьями и обработке в труднодоступных местах сложных и крупных изделий из труднообрабатываемых материалов, напрймер, титанового сплава или при креплении сменных зубчатых колес в труднодоступных местах.

Формула изобретения

Безрезьбовое соединение, содержашее охватываемую деталь с выполненными на ней эксцентрично расположенными конической установочной и поводковой ступенями, на которых установлена охватывающая деталь с ответной поверхностью соответствующего профиля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, несущей способности и эксплуатационных свойств при упрощении конструкции, поводковая ступень охватываемой детали выполнена в виде цилиндрического штифта, расположенного под углом к торцу установочной ступени в плоскости, параллельной диаметральной плоскости указанной ступени эксцентрично к ее оси, а отверстие поводковой ступени охватывающей детали выполнено в виде однополостного гиперболоида, при этом параметры соединения находятся между собой в следующих зависимостях:

2. 2. г е = е cos й+ а

13зЪ 2

+ d/2 sing

D > II ctgQ+ —.

o .Ъ

D — D — — -) К

2Н

D> — D<

+ Ь е ) где К вЂ” конусность установочной. ступени;

1539403 е

D — наименьший диаметр отверстия

1 поводковой ступени охватывающей детали;

D — наибольший диаметр отверстия

5 поводковой ступени охватывающей детали;

D — диаметр торца установочной з ступени охватываемой детали; а — расстояние между диаметральной плоскостью установочной ступени и плоскостью, совпадающей с осью штифта:

d — диаметр штифта;

Н вЂ” высота выступающей части, штифта; ь — угол наклона штифта к торцу установочной ступени; е1 — величина эксцентриситета между центром основания штифта (0 ) и центром установочной ступени (0q ) величина эксцентриситета между центром отверстия поводковой ступени охватывающей детали (0 ) и центром установочной ступени (О, ); угол поворота ступицы до совмещения центра отверстия паводковой ступеин (О ) и точки, лежащей на диаметре паводковой ступени (0 ); величина перекрытия е и

02 — V (} опр еделя емая кон тактной прочностью материала деталей соединения.

1539403

Составитель Н.Жарова

Техред M.Õoäàíè÷

Корректор 3. Лончакова

Редактор Н. Горват

Заказ 201 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101