Вал

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям валов, в частности карданных, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. Вал содержит центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала, расположенную на ее концах арматуру в виде охватываемой трубой металлической присоединительной части и охватывающую трубу обойму, расположенные коаксиально. Присоединительная часть выполнена в виде ступенчатой втулки. Ступень втулки со стороны зоны перехода ее к трубе выполнена с продольными пазами, следующая ступень - с кольцевыми выступами и упором с наружной стороны. Обойма выполнена в виде гладкой полимерной муфты, армированной высокопрочными волокнами и обладающей «памятью формы». Технический результат: повышение нагрузочной способности вала за счет надежного неразъемного соединения центральной части вала с концевой арматурой, уменьшение веса вала, упрощение его конструкции и технологического процесса сборки. 5 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям валов, в частности карданных, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств.

Известен вал (патент США №4173128, кл. F16С 1/00, 1979), содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала с расположенной на ее концах арматурой в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающей трубу обоймы, при этом в трубе, присоединительной части и обойме выполнены соосные отверстия, в которых размещены заклепки.

Однако в такой конструкции возможна повышенная концентрация напряжений в зонах перехода от присоединительной части и обоймы к трубе, которая снижает нагрузочную способность соединения трубы с арматурой. Кроме того, технологический процесс сборки требует больших трудозатрат.

Известен вал (авт.св. СССР №1682656, кл. F16С 3/00, 1991), содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала с расположенной на ее концах металлической арматурой в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающей трубу обоймы, выполненной в виде перфорированных тонколистовых пластин, равномерно расположенных по окружности трубы и скрепленных заклепками совместно с трубой и присоединительной частью.

Однако в такой конструкции в зонах перехода от присоединительной части к трубе и по периметру перфорированных тонколистовых пластин возможна повышенная концентрация напряжений, которая при повышенных нагрузках может привести к разрушению клеевого слоя, неравномерному распределению усилий в соединении и разрушению вала. Кроме этого, технологический процесс сборки такого вала требует больших трудозатрат.

Прототипом изобретения является вал (патент РФ №2110704, МПК 6 F16С 3/00, 1/00, 1998), содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала, расположенную на ее концах арматуру в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающей трубу обоймы, снабженный вкладышами, размещенными между внутренней поверхностью трубы и втулкой и установленными в продольных пазах втулки с возможностью осевого перемещения и упорным кольцом.

Однако такая конструкция вала требует также значительных затрат на изготовление арматуры и технологический процесс сборки вала.

Задачей изобретения является повышение нагрузочной способности вала за счет надежного неразъемного соединения центральной части вала с концевой арматурой, уменьшение веса вала, упрощение его конструкции и технологического процесса сборки.

Сущность изобретения заключается в том, что в вале, содержащем центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала, расположенную на ее концах арматуру в виде охватываемой трубой металлической присоединительной части и охватывающую трубу обойму, расположенные коаксиально, согласно изобретению присоединительная часть выполнена в виде ступенчатой втулки, ступень втулки со стороны зоны перехода ее к трубе выполнена с продольными пазами, следующая ступень - с кольцевыми выступами и упором с наружной стороны, обойма выполнена в виде гладкой полимерной муфты, армированной высокопрочными волокнами и обладающей «памятью формы».

На фиг.1 изображен вал, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - то же, вариант втулки; на фиг.4 - то же, с втулкой карданного шарнира; на фиг.5 - то же, с втулкой шлицевой осевого компенсатора.

Вал содержит центральную часть 1, выполненную в виде трубы из композиционного полимерного материала, концевую арматуру, состоящую из металлической присоединительной части 2, выполненной в виде ступенчатой втулки с продольными пазами 3 со стороны зоны перехода ее к трубе 1, кольцевым упором 4, кольцевыми выступами 5 и наружным упором 6. Обойма 7 выполнена в виде гладкой полимерной муфты, армированной высокопрочными волокнами и обладающей «памятью формы». Между контактируемыми поверхностями трубы 1 с присоединительной частью 2 и обоймой 7 расположен слой клея 8. Присоединительная часть 2 может быть снабжена фланцами 9 (фиг.1) или выполнена в виде втулки 10 (фиг.3), или в виде вилки карданного шарнира 11 (фиг.4), или в виде втулки шлицевой 12 (фиг.5).

Сборка вала происходит следующим образом. На предварительно раздатые концы трубы 1 надевают также раздатые обоймы 7. Внутреннюю и наружную поверхность концевых участков центральной части 1 обмазывают специально подобранным полимерным клеем. Наружную поверхность ступеней втулок присоединительной части 2 со стороны перехода к трубе 1 обмазывают также полимерным клеем и вставляют во внутреннюю поверхность концов трубы 1 до кольцевого упора 4. Затем на наружные поверхности трубы 1 и присоединительной части 2 надевают обойму 7. После чего обойму 7 и концы трубы 1 нагревают до температуры стеклования и охлаждают. Происходит релаксация. Между внутренней поверхностью трубы 1 и присоединительной частью 2 и внутренней поверхностью обоймы 7 и наружными поверхностями присоединительной части 2 образуется расчетный тонкий и прочный слой клея 8. За счет искривления поверхности концов трубы 1 и обоймы 7 в процессе обжатия (релаксации) обеспечивается повышенная прилегаемость концов трубы 1 и обоймы 7 к присоединительной части 2, что способствует процессу лучшей адгезии между соединительными деталями.

Предлагаемая конструкция вала характеризуется повышенной нагрузочной способностью за счет надежного неразъемного соединения центральной части вала с концевой арматурой, позволяет исключить возникновение повышенных концентраций напряжений в зонах перехода от присоединительной части и обоймы к трубе и обеспечить равномерное распределение усилий в соединении при передаче крутящих и изгибающих моментов, а также осевых сил, возникающих во время работы вала. Кроме того, уменьшается вес, упрощается конструкция и технологический процесс сборки вала.

Вал, содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала, расположенную на ее концах арматуру в виде охватываемой трубой металлической присоединительной части и охватывающую трубу обойму, расположенных коаксиально, отличающийся тем, что присоединительная часть выполнена в виде ступенчатой втулки, ступень втулки со стороны зоны перехода ее к трубе выполнена с продольными пазами, следующая ступень - с кольцевыми выступами и упором с наружной стороны, обойма выполнена в виде гладкой полимерной муфты, армированной высокопрочными волокнами и обладающей «памятью формы».