Телескопическое соединение

 

Использование: в машиностроении, в частности в механизмах с вращающимися валами переменной длины. Сущность изобретения: в полости охватывающего вала 2 установлен охватываемый вал 1, выполненный с двумя диаметральными лысками 7 и 8. На валу выполнены диаметрально расположенные сквозные пазы, в которых установлены вкладыши 3 и 4 с продольным сечением сегментной формы. Сквозные пазы вала 2 с вкладышами 3, 4 перекрыты закрепленной на валу 2 втулкой 3. Криволинейные поверхности вкладышей сопряжены с лысками вала, что позволяет компенсировать смещения и перекосы осей охватываемого и охватывающего валов. Вкладыши могут в продольном сечении иметь прямоугольную форму, 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 В 7/10, 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О (л

I (Jf (Л (21) 4852766/27 (22) 20.07,90 (46) 30,09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Организация "Технотрон" (72) Б. Г. Хохряков (56) Патент США ¹ 3663046, кл, F 16 В 7/10, 1972. (54) ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ (57) Использование: в машиностроении, в частности в механизмах с вращающимися валами переменной длины. Сущность изобретения: в полости охватывающего вала 2 установлен охватываемый вал 1, выполненИзобретение относится к машиностроению и может применяться в механизмах с вращающимися валами изменяемой длины, Известны телескопические валы, содержащие шлицевой вал с подвижно установленной на нем в осевом направлении шлицевой втулкой, жестко соединенной с полым валом, Недостатком такого телескопического вала является невозможность компенсации взаимных перекосов и смещений осей шлицевого вала и шлицевой втулки в силу центрирующего характера этого соединения, что ограничивает область применения такого устройства, Кроме того, при возникновении перекосов и смещений, например под действием нагрузок, во время вращения телескопического вала в месте шлицевого сопряжения возникают большие силы трения и знакопеременные циклические нагрузки, которые препятствуют изменению длины вала, увеличивают момент сопротивления его вращеЫЛ«, 1765557 А1 ный с двумя диаметральными лысками 7 и 8.

На валу выполнены диаметрально расположенные сквозные пазы, в которых установлены вкладыши 3 и 4 с продольным сечением сегментной формы. Сквозные пазы вала 2 с вкладышами 3, 4 перекрыты закрепленной на валу 2 втулкой 3. Криволинейные поверхности вкладышей сопряжены с лысками вала, что позволяет компенсировать смещения и перекосы осей охватываемого и охватывающего валов, Вкладыши могут в продольном сечении иметь прямоугольную форму, 1 з. п. ф-лы, 3 ил. нию и могут вызвать поломку. Компенсация таких перекосов и Смещений в незначительных пределах может быть достигнута тол ько за счет увеличениязазоров в шлицевом сопряжении, однако это нарушит точность соединения и дополнительно приведет к появлению кромочных нагрузок, которые способствуют преждевременному износу шлицевого соединения, Кроме того, шлицевое соединение имеет значительную стоимость и трудоемко в изготовлении, поскольку для его обработки требуется специальное дорогостоящее оборудование и инструмент (обкатные станки, шлицевые фрезы, специальные шлифовальняе круги, специальные протяжки и т.п.).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является механизм. распределяющий нагрузки и предохраняющий от проворачивания. Этот механизм имеет первый и второй элементы, телескопически вставленные один в другой, В удлиненном канале первого элемента по

1765557 скользящей посадке установлен второй элемент. На поверхности канала установлено несколько сегментных шпонок, которые расположены равномерно по углу на некотором расстоянии от открытого конца канала. Выступающие в канал части шпонок установлены по скользящей посадке в удлиненных продольных пазах, выполненных на внешней поверхности второго элемента.

Около внутреннего конца второго элемента также установлено несколько сегментных шпонок, которые находятся в скользящем контакте с поверхностью канала.

Недостатком этого устройства является его ненадежность при передаче больших крутящих моментов из-за возможности быстрого износа или заклинивания телескопического соединения. Заклинивание может произойти по той причине, что сегментные шпанки должны быть установлены на поверхности канала первого элемента обязательно с зазором и при этом имеют малую площадь опоры, поэтому при больших нагрузках возникают их перекосы, сопровождающиеся появлением больших кромочных нагрузок и резким ростом контактных напряжений, которые могут вызвать заклинивание или интенсивный износ соединения с потерей его точности. Эти недостатки еще более усугубляются при необходимости компенсации больших перекосов телескопического соединения, так как в этом случае необходимо увеличить зазор между первым и входящим в него вторым элементом, что еще больше сокращает площади опоры шпонок и вызывает еще большие их перекосы при нагрузках.

В дополнение к этому необходимо отметить также и то, что это устройство не может компенсировать большие взаимные перекосы первого и второго элементов, так как согласно формуле изобретения они установлены друг в друге по скользящей посадке с малыми зазорами, определяющими в конечном итоге величину компенсации перекосов элементов.

Другим недостатком этого устройства является неудобство его в эксплуатации, проявляющееся в том, что при случайном извлечении первого и второго элементов друг из друга выпадают сегментные шпонки, и для повторной сборки соединения требуется специальная оснастка и большой промежуток времени. Еще одним недостатком этого устройства является его нетехнологичность из-за сложности выполнения точных размеров и точного взаимного расположения длинных продольных пазов на внешней поверхности второго элемента.

Целью изобретения является повышение надежности и удобства эксплуатации при компенсации взаимных перекосов и смещений валов.

Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем охватываемый вал, полый охватывающий вал и два вкладыша с продольным сечением сегментной формы, на наружной поверхности охватываемого вала выполнены продольные диаметрально расположенные выборки, а на внутренней поверхности охватывающего вала — диаметрально расположенные пазы, при этом внутренний диаметр охватывающего вала превышает диаметр охватываемого вала, а вкладыши размещены в пазах охватывающего вала и выборках охватываемого вала.

Кроме того, телескопическое соединение снабжено жестко закрепленной на наружной поверхности охватывающего вала втулкой, пазы охватывающего вала выполнены сквозными, вкладыши установлены в сквозных пазах охватывающего вала в контакте с внутренней поверхностью втулки, охватываемый вал выполнен сплошным с выборками в виде лысок, при этом поверхности контакта вкладыша и втулки выполнены ответными, а криволинейная поверхность сегмента продольного сечения вкладыша сочленена с охватываемым валом. В отдельных случаях, когда требуется повысить несущую способность телескопического соединения, возможен вариант, в котором вкладыши выполнены с продольным сечением прямоугольной формы.

На фиг, 1 изображено телескопическое соединение; на фиг, 2 — вариант выполнения телескопического соединения с вкладышами прямоугольной формы в продольном сечении; на фиг. 3 — поперечные сечения А-А и Б-Б телескопического соединения, Телескопическое соединение(фиг. 1)состоит из сплошного охватываемого вала 1 и полого охватывающего вала 2, которые подвижны друг относительно друга в осевом направлении, На внутренней поверхности охватывающего вала 2, около сопрягаемого конца, установлены в диаметрально расположенныхх пазах два вкладыша 3 и 4, закрепленные втулкой 5, плотно надетой на конец этого вала и соприкасающейся с ответными поверхностями этих вкладышей.

Втулка 5 зафиксирована на охватывающем валу 2 с помощью кернений 6, На охватываемом валу 1, по всей его рабочей длине, равной величине взаимного осевого перемещения валов 1 и 2, выполнены две одинаковые диаметрально противоположные лыски 7 и 8, которые соприкасаются с кри1765557 волинейными поверхностями сегментных вкладышей 3 и 4. Внутренний диаметр охватывающего вала 2 (фиг, 3) превышает диаметр охватываемого вала 1, Наличие зазора между этими валами 1 и 2, при вхождении одного в другой, допускает перекосы и смещения их осей, без возникновения в них напряжений от изгибающих нагрузок, при этом величина зазора определяет величины допускаемых смещений и перекосов осей этих валов.

Крутящий момент от вала 1 к валу 2, или наоборот, передается через вкладыши 3, 4, которые удерживаются на опорных поверхностях пазов охватывающего вала 2 втулкой 5.

При этом вхождение охватываемого вала 1 в охватывающий вал 2 и выход из него вызывают укорочение-удлинение телескопического вала в процессе работы, Взаимные смещения и перекосы валов 1 и 2 в плоскости, параллельной лыскам 7, 8, компенсируются за счет взаимных смещений этих валов в пределах кольцевого зазора между ними, а в плоскости, перпендикулярной лыскам, — за счет криволинейной поверхности сопряженных с ними вкладышей 3 и

4, Кроме того, для повышения несущей способности телескопического соединения, вкладыши 3 и 4 могут быть выполнены с продольным сечением прямоугольной формы (фиг. 2), Оба варианта телескопического соединения обеспечивают достижение высокой точности сопряжения валов 1 и 2 и однозначное взаимное угловое положение этих валов. Высокая точность сопряжения достигается тем, что все сопрягаемые поверхности имеют простую форму и могут быть обработаны на широкодоступном точном оборудовании.

Известные конструкции телескопических соединений имеют невысокую надежность из-за больших контактных напряжений при кромочных контактах несущих элементов, возникающих вследствие неточностей изготовления, сборки и под действием рабочих нагрузок, Кроме того, известные конструкции неудобны в эксплуатации, т.к. распадаются на отдельные элементы даже при случайном извлечении соединенных валов друг из друга. Известные конструкции не могут компенсировать большие перекосы и смещения телескопически соединяемых валов, т,к, при этом резко снижается их несущая способность.

Кроме этого, для компенсации таких перекосов и смещений в месте сопряженйя составляющих валов должны предусматриваться зазоры. Однако наличие зазоров снижает точность сопряженйя и делает неоднозначным взаимное угловое положение составляющих валов в конструкции телескопического соединения, т,е. появляется пер5 вый ход при реверсах вращения, что не позволяет применять такие телескопические валы в высокоточных механизмах и машинах, Предложенное устройство имеет следу10 ющие преимущества по сравнению со всеми известными: высокую надежность работы; удобно при монтаже и эксплуатации; компенсирует взаимные перекосы и смещения осей охватываемого и охватыва15 ющего валов как в одной плоскости, так и во взаимно перпендикулярных плоскостях; обеспечивает высокую точность сопряжения охватываемого и охватывающего валов с минимальными зазорами, обеспечивает

20 однозначность взаимного углового положения охватывающего и охватываемого валов; в одном из вариантов имеет повышенную прочность за счет исключения концентраторов напряжений: выполнимо в любых ти25 поразмерах, конструкти вно просто, технологично и дешево.

Формула изобретения

1, Телескопическое соединение, содержащее охватываемый вал, полый охватыва30 ющий вал и два вкладыша с продольным сечением сегментной формы, на наружной поверхности охватываемого вала выполнены продольные диаметрально расположенные выборки, а на внутренней поверхности

35 охватывающего вала — диаметрально расположенные пазы. при этом внутренний диаметр охватывающего вала превышает диаметр охватываемого вала, а вкладыши размещены в пазах охватывающего вала и

40 выборках охватываемого вала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и удобства в эксплуатации при компенсации взаимных перекосов и смещений валов, оно снабжено жестко за45 крепленной на наружной поверхности охватывающего вала втулкой, пазы охватывающего вала выполнены сквозными, вкладыши установлены в сквозны пазах охватывающего вала в контакте с внутрен50 ней поверхностью втулки, охватываемый вал выполнен сплошным с выборками в виде лысок, йри этом поверхности контакта вкладыша и втулки вып олнен ы отве тн йми, а криволинейная поверхность сегмента про55 дольного сечения вкладыша сочленена с охватываемым валом.

2, Соединение поп.1, отл ич а ющеес я тем, что, вкладыш выполнен с продольным сечением прямоугольной формы.

1765557 4,я

Составитель Б.Хохряков

Редактор Л.Народная Техред М.Моргентал Корректор О. Ю рковецкая

Заказ 3372 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственйого"кбмитета ri0 изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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