Соединение фланцев деталей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Реснублик

<,ц342246

Ф л 11 м

i (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 160879 (21) 2812905/25-27 (51)М. Кл. с присоединением заявки ЙВ

F 16 В 5/06

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30,06,81, Бюллетень М 24 (53) УА 621.881 (088. 8) Дата опубликования описания 300 81

--,.

11(« (jy 1

4 чр(-.

4:@ i -.,! ...

° 1 - у

< . " .а

„ .;1 11. i,) (72) Автор . изобретения

ij

"В

Г.И. Линко (71) Заявитель (54) СОЕДИНЕНИЕ ФЛАНЦЕВ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к устройствам газотурбинных и других тепловых двигателей, .имеющих разъемные роторы, корпуса, трубопроводы и другие узлы, работающие при высоких нагрузках, давлении и температуре и переменных . напряжениях и соединенных посредством фланцев. Соединение может быть применено и в машиностроении.

Известно соединение деталей, например, фланцевых, содержащее установленные в профильных пазах соединяемых деталей крепежные. элементы трапецевидного, прямоугольного или овального сечения P1) .

Недостатком этого соединения является необходимость выполнения со- прягаемых поверхностей крепежных элементов и деталей сложной конфигурации с высокой точностью для обеспечения жесткости, в связи с чем предусмотрены устройства для затяжки,.кроме этого соединение не применимо для высоконагруженных деталей.

Наиболее близкое к предлагаемому соединение фланцев деталей, содержащее стяжные вкладыши, в виде перемычки с двумя головками, установлен- ные с натягом в сквозных пазах, вы- t полненных по периферии фланцев соединяемых деталей (2).

Недостатком этого соединения яв-! ляется то, что цилиндрическая форма головок и короткая, малоподатливая перемычка приводят к необходимости точного выполнения головок и отверстий под них как по диаметру, так и по межосевым расстояниям, недопустимо высоким напряжениям в перемычках при посадке вкладышей с натягом и заеданию вкладышей при посадке. Следует отметить, что межосевые расстояния отверстий под головки вкладышей

15 необходимо выдерживать с высЪкой точностью и в тангенциальном направлении.

Все вышеперечисленное в итоге приводит к снижению надежности соедине20 ния при переменных нагрузках и к уменьшению ресурса изделия и снижению герметичности соединения.

Цель изобретения — увеличение герметичности и надежности соединения при переменных нагрузках.

Укаэанная цель достигается эа счет того, что соединение снабжено пластинчатыми фиксаторами, каждый из которых выполнен с боковыми ра30 диусными выступами, головки вклады842246 шей выполнены с полукруглыми поперечным сечением и с плоским опорным ,торцом, а перемычка вкладыша выпол,нена в виде прямоугольной пластины с симметричными глухими радиусными пазами на выступающем за пределы фланцев соединяемых деталей участке вкладыша,при этом края пластинчатых фиксаторов отогнуты на фланцы соединяемых деталей, а радиусные выступы расположены в глухих радиусных пазах смежных вкладышей.

На фиг. 1 показан частичный вид вдоль оси на фланцы соединяемых деталей; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — разрез А-A на фиг. 2, на фиг. 4 — внешний вид вкладыша. 15

Во фланцах 1 и 2 соединяемых деталей выполнены радиально направленные пазы 3, равномерно расположенные по окружности. В пазах с натягом установлены стажные вкладыши 4, состоя- gp щие из плоской прямоугольной перемычки 5 и головок полукруглого сечения

6 и 7 с плоскими опорными торцами..

Радиальная фиксация каждой пары вкладышей обеспечивается посредством пластинчатых фиксаторов 8, радиусные выступы 9 которых входят в радиусные пазы 10, выполненные в перемычке 5. ,Сжатие обеспечивается эа счет натяга по размерам с .

Стабильность сжатия фланцев корпусов, работающих при высокой температуре повышается выбором материала вкладышей по коэффициенту линейного расширения„ Демонтаж вкладышей производится введением рычажного съемного инструмента в пазы 10 или в зазоры 11.

После запрессовки вкладышей 4 напряжение растяжения в перемычке 5 со. здает усилие, сжимающее фланцы 1 и 2.

Пластинчатые фиксаторы до постановки 4О изогнуты по дуге окружности и выпрямляются для введения выступов 9 в пазы 10. Края фиксаторов загибаются в кольцевые пазы 12 на периферии фланцев соединяемых деталей.

Герметичность соединения достига.,ется увеличением усилия стягивания фланцев, действием усилия на большую площадь фланцев и более равномерным натягом по размеру. Ниже, приведены результаты сравнительного расчета соединений болтами среднего размера (резьба М6 1) и вкладышами.

Исходные данные: среднее напряже1 9 ние растяжения в болтах Ъ =50 кг/мм, 55 материал болтов 40х ВМА с пределом текучести bo2= 8,5 кг/мм . Расчет выполнен без учета податливости фланцев, что не вносит существенных погрешностей в результаты.

12

Натяг я балте Eb = 50 т — --

О, 028 мм.

Задается номинальным натягом во вкладыше h6 = 0,03 мм.

Результаты расчета сведены в таблицу.

0,028 мм 0,030 мм

2 2

50 кг/мм 44 кг/мм

Натяг

Напряжение растяжения b усилие сжатия фланцев

870 кг 2100 кг

1,70

1,93

Как видно из таблицы, усилие сжатия при помощи вкладышей возрастает в 2,4 раза при уменьшении ЬР на 12%, а дс„„ Уменьшается на 28,5Ъ, что снижает возможность релаксации напряжений, а площадь приложения усилия сжатия возрастает в 1,7 раза. Равномерность натяга обеспечивается возможностью более точного выполнения размеров E фланцев и вкладышей.

Вкладыши изготовляются прокаткой полосы и холодной калибровкой протягиванием через профилированную фильеру из твердого сплава с последующей разрезкой заготовки. Таким образом, размер 8 вкладышей может быть выполнен с высокой точностью.

Поломка вкладышей предотвращается также значительным уменьшением концентрации напряжений. Радиус перехода плоской перемычки в полукруглые головки 6 и 7 равен 1,5-2,5 мм, в то время как радиус впадин резьбы болтов находится в пределах 0,140,21 мм. Это повышает надежность и ресурс соединения.

Уменьшение плотности стыка между фланцами (герметичность) предотвращается уменьшением напряжений в элементах вкладышей и более равнбмерным натягом. Поломка вкладышей предотвращается выравниванием натяга, уменьшением напряжений и концентрации напряжений. Усадка деталей, работающих при больших температурных градиентах, устраняется наличием радиальных пазов во фланцах. Время сборки и разборки соединения уменьшается благодаря отсутствию гаек. Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является возможность вторичного использования вкладышей.

Напряжение смятия в опорных поверхностях Ъ см

Запас прочности по статическому напряжению и пределу текучести

40 кг/мм 28,6 кг/мм

2 2

842246

Формула изобретения

Соединение фланцев деталей, содержащее стяжные вкладыши., выполненные в виде перемычки с двумя головками, установленные с натягом в сквозных пазах, выполненных по периферии флан. цев соединяемых деталей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения герметичности и надежности соединения при переменных нагрузках, оно снабжено пластинчатыми фиксаторами, каждый из которых выполнен с боковыми радиусными выступами, головки вкладыша выполнены с полукруглым поперечным сечением и с плоским опорным торцом, а перемычка вкладыша выполнена в виде прямоугольной пластины с симметричными глухими радиусными пазами на выступающем за пределы фланцев соединяемых деталей участке вкладыша, при этом края пластинчатых фиксаторов отргнуты на фланцы соединяемых деталей, а радиусные выступы размещены в глухих радиусных пазах смежных вкладышей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Германии 9 135075, кл. 47а 1, 1961.

2. Патент СМА Р 3746468, кл. 416-204, 1973 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 5013/32

Тираж 860 Подписное

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