Узел соединения деталей силовых машин

Предлагаемый узел соединения относится к машиностроению, в частности к гидромашиностроению, и может быть использован для соединения валов гидротурбин и гидрогенераторов, рабочих колес гидротурбин и роторов гидрогенераторов с валами, а также в соединениях рабочих органов сельхозмашин. Узел соединения деталей силовых машин, преимущественно гидромашин, содержит установленные в отверстиях соединяемых фланцев цилиндрические втулки с расположенными в них шпильками, гайки. Втулка выполнена с внутренним коническим выступом в непосредственной близости от плоскости разъема соединяемых фланцев, а шпилька выполнена с ответным наружным коническим пояском, сопрягающимся с выступом втулки. Шпилька выполнена с шестигранной головкой под ключ, а ее наружный конический поясок меньшим основанием направлен в сторону головки. В результате упрощается технология изготовления и сборки узла, повышается надежность работы соединения. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидромашиностроению, и может быть использовано для соединения валов гидротурбин с валами гидрогенераторов, валов с рабочими колесами гидротурбин и рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Известны конструкции узлов соединений машин, в которых болты установлены в отверстиях соединяемых деталей с зазором и без зазора [1].

В случае установки болтов с зазором они должны создавать силу трения на поверхности стыка, превышающую внешнюю нагрузку на величину запаса прочности, и обеспечить неподвижность соединения. Недостатками конструкции являются низкие несущая способность и долговечность, особенно при действии вибрационных нагрузок, при которых сила трения практически не реализуется.

В случае установки болтов без зазора их рассчитывают на срез и смятие в предположении равномерного их нагружения. Для обеспечения плотной посадки необходимы совместная расточка отверстий в соединяемых деталях и высокая точность изготовления стержней болтов. Эти технологические операции весьма трудоемки, что приводит к значительным затратам при изготовлении и монтаже узлов соединений. Вторым недостатком этой конструкции является неравномерное распределение сдвигающих усилий в групповом фланцевом соединении при изготовлении деталей по переходной посадке [2]. Реализация более плотной посадки практически исключается из-за значительного возрастания трудоемкости этой операции для группового соединения крупного узла машин.

Известен еще узел фланцевого соединения, содержащий установленные в отверстиях фланцев цилиндрические втулки и расположенные в них на плотной посадке в непосредственной близости от плоскости стыка болты с гайками [3]. Наружный конический поясок болта сопрягается плотной посадкой с внутренним коническим выступом втулок. Цилиндрические втулки в пределах одного фланца установлены с зазором, а в пределах другого фланца - плотной посадкой.

Однако установка цилиндрических втулок в отверстиях фланца плотной посадкой требует высокой точности изготовления сопрягаемых поверхностей. Поэтому зачастую используют переходную посадку. При этом поперечные усилия на цилиндрические втулки распределяются неравномерно из-за наличия различных в пределах поля допуска зазоров и натягов между втулками и отверстиями фланца, что приводит к снижению надежности работы всего соединения. Кроме того, для сборки и разборки такой конструкции в машинах требуется наличие двустороннего доступа к соединяемым деталям.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления и сборки узла путем исключения необходимости в двустороннем доступе к соединяемым деталям, а также повышение надежности работы соединения.

Поставленная цель достигается тем, что шпилька выполнена с шестигранной головкой под ключ, а ее наружный конический поясок меньшим основанием направлен в сторону головки.

На чертеже показан продольный разрез узла соединения деталей силовых машин.

Узел соединения содержит установленные в отверстиях деталей 1 и 2 цилиндрические втулки 3 с расположенными в них шпильками 4 и гайки 5. Цилиндрические втулки 3 установлены в отверстиях детали 1 с зазором, а в пределах детали 2 с переходной посадкой. Наружный конический поясок 6 шпильки 4 сопрягается плотной посадкой с внутренним коническим выступом 7 цилиндрических втулок 3. Шпильки 4 закручиваются в резьбовые отверстия детали 2 и снабжены шестигранной головкой 8 на конце под ключ.

Сборка узла соединения деталей силовых машин осуществляется следующим образом.

Шпильки 4 вворачивают в резьбовые отверстия детали 2 до положения, когда наружный конический поясок 6 шпилек 4 не окажется в непосредственной близости от плоскости разъема соединяемых деталей 1 и 2. Затем надевают цилиндрические втулки 3 на шпильки 4 и завинчивают гайки 5 до достижения плотного сжатия соединяемых деталей 1 и 2. После этого выворачивают шпильки 4 до достижения плотных посадок наружных конических поясков 6 во внутренних конических выступах 7 цилиндрических втулок 3 и наружных цилиндрических поверхностей цилиндрических втулок 3 в отверстиях соединяемой детали 2.

При работе узла соединения внешняя нагрузка будет передаваться равномерно на все цилиндрические втулки 3, установленные плотной посадкой в отверстиях соединяемой детали 2, и шпилек 4 за счет их жесткого защемления по сопрягаемым коническим поверхностям.

Таким образом, в предлагаемом узле соединения деталей силовых машин упрощается технология изготовления и сборки путем исключения необходимости в двустороннем доступе к соединяемым деталям. Кроме того, повышается надежность работы узла соединения за счет равномерного распределения внешних нагрузок между всеми втулками и шпильками.

Источники информации

1. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высшая школа. 1991. - 383 с.

2. Бугов А.У. Фланцевые соединения. Расчет и проектирование. Л.: Машиностроение. Л.О. 1975. - 191 с.

3. Патент на изобретение №2205322 «Узел фланцевого соединения», Бугов X.У., Апажев А.К., Хамуков А.Ц. и др. 27.05.2003 г. (прототип).

Узел соединения деталей силовых машин, преимущественно гидромашин, содержащий установленные в отверстиях соединяемых фланцев цилиндрические втулки с расположенными в них шпильками, гайки, втулка выполнена с внутренним коническим выступом в непосредственной близости от плоскости разъема соединяемых фланцев, а шпилька выполнена с ответным наружным коническим пояском, сопрягающимся с выступом втулки, отличающийся тем, что шпилька выполнена с шестигранной головкой под ключ, а ее наружный конический поясок меньшим основанием направлен в сторону головки.