CZ18124U1 - Spoj unašečů hřídele s kompozitní spojovací trubkou - Google Patents

Description

Spoj unašečů hřídele s kompozitní spojovací trubkou

Oblast techniky

Technické řešení spadá do oboru strojírenství, zvláště pohonů dopravních a transportních zařízení a hnaných agregátů a řeší spoj dvou součástí hřídele pro přenos kroutícího momentu pomocí kompozitní spojovací části.

Dosavadní stav techniky

Podle známého stavu techniky je spoj kovových a kompozitních částí hřídele pro přenos kroutícího momentu řešen jako jednoduché přeplátování, kde k vlastnímu přenosu kroutícího momentu je použito třecího, tvarového, lepeného spoje, nebo jejich kombinace.

ío Z patentové přihlášky DE 3230116 AI „Připojovací spoj pro hnací, nebo hnaný dutý hřídel z kompozitu“ je znám tvarový spoj umělohmotného, uhlíkatými vlákny vyztuženého dutého hřídele s kovovým čepem pro přenos kroutícího momentu. Dutý hřídel má po celé délce konstantní polygonální profil se zaoblenými hranami. Do konce dutého hřídele je těsně nasunut kompatibilní konec připojovaného čepu. Alternativně může být dutý hřídel s čepem navíc slepen. Oblast spoje čepu s hřídelem může být na povrchu zesílena dalšími, s předpětím navinutými vrstvami uhlíkatých vláken.

Za nevýhodu může být považováno vedle obtížnějšího opracování spojovaných součástí také zvýšení pracnosti způsobené dodatečným navíjením a vytvrzováním zesílení na prakticky sestavený hřídel.

V patentové přihlášce EP 0318818 „Zařízení s lepeným spojením náboje a hřídelového čepu“ je popsáno provedení lepeného spoje jednoduchým přeplátováním. Na válcový hřídelový čep je nasunut konec kompozitní spojovací trubky. Na čepu jsou provedeny dva centrovací a těsnicí nákružky, na které je kompozitní trubka nasunuta s předpětím. Mezi nákružky jsou vytvořeny válcové nebo kuželové plochy, směrem ke konci čepu se zmenšujícím se průměrem. Plochy tak vytvářejí mezi čepem a vnitřním povrchem trubky štěrbiny, směrem od konce čepu, se vzrůstajícím hydraulickým odporem při zatékání lepidla. Na konci trubky jsou v ní vytvořena krátká podélná vybrání pro přebytečné lepidlo.

Nedostatkem tohoto provedení je pravděpodobně relativně větší spotřeba lepidla a při jeho větší tloušťce možnost porušení.

Podstata technického řešení

Nedostatky dosavadního stavu techniky odstraňuje a částečně zlepšuje spoj unašečů hřídele s kompozitní spojovací trubkou podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že konce kompozitní spojovací trubky s osově souměrným profilem jsou uloženy v obvodových spárách vytvořených na spojovaných koncích unašečů, přičemž spoj je vytvořen jako nerozebíratelný, dvojitě přeplátovaný lepený spoj.

Obvodové spáry jsou vytvořeny mezi vnitřním a vnějším kroužkem připevněným ke spojovaným koncům unašečů.

Pro uložení a zajištění souososti kroužků a pro uložení kompozitní spojovací trubky jsou na koncích unašečů upravena osazení.

Kroužky jsou v definitivním tvaru uloženy s přesahy na unašečích a k nim nerozebíratelně připojeny.

Za účelem zlepšení přenosu kroutícího momentu může mít osově souměrný průřez spojovací trubky tvar kruhu, tvar složený ze dvou polokruhových oblouků o průměru b, přičemž středy

- 1 CZ 18124 Ul oblouků mají na společné ose souměrnosti rozteč a, a konce oblouků jsou spojeny přímkami, tvar elipsy s osami o délkách x, y, nebo tvar «-úhelníku se zaoblenými vrcholy.

U průřezu spojovací trubky ve tvaru tvořeném dvěma polokruhovými oblouky je rozteč středů oblouků v rozsahu a = (0,001 až 0,500) b.

Eliptický průřez spojovací trubky je definován poměrem délek os x : y = 0,500 až 0,999.

Plochy konců spojovací trubky kompatibilní se spárou mají v oblasti lepeného spoje obnažené konce výztužných vláken.

Konce spojovací trubky v oblasti obvodové spáry mají délky LI a L2 definovány: LI je rovna L2, LI je větší než L2, LI je menší než L2.

to Tloušťka stěny spojovací trubky se v oblasti obvodové spáry směrem ke konci zmenšuje na příklad plynule nebo stupňovitě.

Unašeče hřídele jsou vytvořeny z kovu nebo z plastu.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata technického řešení je blíže objasněna na výkresech, kde na obr. 1 je schematický podělíš ný řez hřídelem, na obr. 2 je příčný řez Bl, ΒΊ, na obr. 3 je příčný řez B'2, na obr. 4 je příčný řez B'3, na obr. 5 je příčný řez B'4, na obr. 6, obr. 7, obr. 8 a obr. 9 je schematický podélný řez hřídelem s různě vytvořenou obvodovou spárou, na obr. 10 je schematický podélný řez hřídelem s pomocnými přípravky pro přesné uložení vnitřního a vnějšího kroužku.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

V příkladu znázorněném na obr. 1 a 2 je spoj unašečů hřídele s kompozitní spojovací trubkou podle technického řešení. Hřídel je určen pro pohon transportního agregátu. Spojovací unašeč I je tvořen vidlicí kardanova kloubu. Na jeho válcovém konci spojovaném s kompozitní spojovací trubkou 3 o vnitřním průměru d jsou za sebou vytvořena osazení 8 pro uložení s přesahem vněj25 šiho kroužku 7, osazení 9 pro uložení s přesahem spojovací trubky 3 a osazení 10 pro uložení s přesahem vnitřního kroužku 6. Vnitřní povrch vnějšího kroužku 7, povrch osazení 9 a vnější povrch vnitřního kroužku 6 tvoří obvodovou spáru. Čelní plochy kroužků 6 a 7 jsou k vidlici přivařeny. Uložené konce kompozitní spojovací trubky 3 v obvodové spáře s vytvrzeným lepidlem tvoří nerozebíratelný, dvojitě přeplátovaný spoj 4.

Připojovací unašeč 2 je tvořen dutým čepem s jedním koncem upraveným pro připojení ke hnacímu stroji. Druhý konec je upraven pro vytvoření dvojitě přeplátovaného spoje 4 tak, že má vnější průměr stejný jako průměr osazení 9 na spojovacím unašeči L Na následující osazení 10 je s přesahem uložen a přivařen vnitřní kroužek 6. Vnější kroužek T je opatřen na vnitřním povrchu obvodovým nákružkem s výškou rovnající se tloušťce stěny spojovací trubky 3 a je uložen s přesahem na vnější průměr dutého čepu kde je přivařen.

V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 3 příčný průřez kruhový o vnitřním průměru d. Je však možné při změně profilu vnějšího a vnitřního kroužku 6, 7 a příslušných osazení použít spojovací trubku s kterýmkoliv průřezem znázorněným na obr. 3, 4, a 5.

Vytvořená mezikruhová obvodová spára plní funkci jak zvýšení stykové plochy dvojitě přepláto40 váného lepeného spoje 4, tak funkci pro přesné ustavení polohy při lepení a současně je ochranou před vnějšími vlivy prostředí při provozu.

Vytvoření obvodové spáry pro dvojitě přeplátovaný spoj může být s výhodou řešeno jako svařenec, kde vnější a vnitřní kroužky 6 a 7 jsou připojeny k unašeči I svarem na tupo, přičemž souososti (přesné polohy) lepených ploch kroužků 6, 7 je dosaženo jejich uložením na konce unáše-2CZ 18124 Ul čů 1, 2 s upraveným osazením, s výhodou pomocí přípravků 11 a 12, jak je znázorněno na obr. 10.

Výhodou použití dvojitého přeplátovaného lepeného spoje podle technického řešení je zvýšený přenášený kroutící moment, podstatné snížení hmotnosti, momentu setrvačnosti a zmenšení ro5 tačních průměrů.

Příklad 2

V příkladu znázorněném na obr. 6 je spoj unašeče hřídele s kompozitní spojovací trubkou podle technického řešení. Připojovací unašeč 1 '.1 je tvořen přírubou Γ.1.1, jejíž krk l'.1.2 má na vnějším povrchu vytvořeno osazení 8'.1, za nímž je na délce L2 vytvořena kuželová plocha pod úhío lem β. Na osazení 8'.1 je s přesahem uložen vnější kroužek 7'.1, na jehož vnitřním povrchu je vytvořena na délce LI kuželová plocha pod úhlem a. Kroužek 7'.1 je ke krku Γ.1.2 příruby Γ.1.1 přivařen. Ve vytvořené obvodové spáře je uložen kompatibilní konec kompozitní spojovací trubky 3'.1 a vytvrzením lepidla je vytvořen dvojitě přeplátovaný lepený spoj 4Λ

V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 3'.1 příčný průřez kruhový. Je však možné při změně profilu vnějšího kroužku 7'.1 a krku Γ.1.2 použít kompozitní spojovací trubku 3'.1 s kterýmkoliv průřezem znázorněným na obr. 3, 4 a 5.

Příklad 3

V příkladu znázorněném na obr. 7 je spoj unašeče hřídele s kompozitní spojovací trubkou podle technického řešení. Připojovací unašeč 1 '.2 je tvořen přírubou 1 '.2.1, jejíž krk l'.2.2 má směrem od listu vytvořeno osazení 8'.2 a za ním je na vnitřním povrchu v délce LI vytvořena kuželová plocha pod úhlem a. Na listu příruby 1 '.2.1 je vytvořen výkružek, do něhož při uložení s přesahem kroužku 6'.2 zapadne vnější nákružek 6'.2.1, jímž je vnitřní kroužek 6'.2 opatřen. Vnitřní kroužek 6'.2 má za vnějším nákružkem 6'.2.1 válcovou plochu s průměrem 8'.2 a za ním je na délce L2 vytvořena kuželová plocha pod úhlem β. Vnitřní kroužek 6'.2 je nákružkem 6'.2.1 sva25 řen s listem příruby 1 '.2.1. V obvodové spáře mezi kuželovými povrchy krku 1 '.2.2 příruby 1 '.2,1 a vnitřního kroužku 6'.2 je umístěna svým kompatibilním koncem kompozitní spojovací trubka 3'.2 s vytvrzeným lepidlem, čímž je vytvořen dvojitě přeplátovaný lepený spoj 4£

V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 3'.2 příčný průřez vytvořený dvěma polokruhovými oblouky s průměrem b se středy o rozteči a podle obr. 3. Je však možné při změně pro30 filu vnitřního kroužku 6'.2 a krku 1 '.2,2 příruby l'.2.1 použít kompozitní spojovací trubku 3'.2 s kterýmkoliv průřezem znázorněným na obr. 2, 4 a 5.

Příklad 4

V příkladu znázorněném na obr. 8 je popsán spoj unašeče hřídele s kompozitní trubkou podle technického řešení.

Připojovací unašeč 1 '.3 je tvořen přírubou 1 '.3.1, najejímž krku 1 '.3.2 je uvnitř vytvořen obvodový válcový úsek s průměrem 8'.3, ve kterém je s přesahem uložen vnitřní kroužek 6'.3, na jehož vnitřním povrchu je za válcovou plochou vytvořena v délce L2 kuželová plocha pod úhlem β. Na konci válcového úseku vnitřního kroužku 6'.3 je s přesahem uložen vnější kroužek 7'.3 na jehož vnitřním povrchu je v délce LI vytvořena kuželová plocha pod úhlem a. Vnitřní kroužek

6'.3 je opatřen vnějším nákružkem 6'.3.1, který při uložení s přesahem zapadá do výkružku v listu příruby 1 '.3,1 a je tam přivařen. Vnější kroužek 7'.3 je přivařen ke krku 1 '.3.2 příruby L.3.I. Do obvodové spáry vytvořené kuželovými plochami vnějšího a vnitřního kroužku 6'.3 a 7'.3 je uložena kompatibilním koncem kompozitní spojovací trubka 3'.3 s vytvrzeným lepidlem, čímž je vytvořen dvojitě přeplátovaný lepený spoj 4Λ

V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 3'.3 příčný průřez ve tvaru elipsy s osami o délkách x, y, jak je znázorněno na obr. 4. Je však možné při změně profilu vnitřního kroužku

- J CZ 18124 Ul

633, vnějšího kroužku 733 a krku 133.2 příruby 133.1 použít spojovací trubku 333 s kterýmkoliv průřezem znázorněným na obr. 2, 3 a 5.

Příklad 5

V příkladu znázorněném na obr. 9 je popsán spoj unašeče hřídele s kompozitní spojovací trubkou podle technického řešení. Připojovací unašeč 4 je tvořen přírubou 134.1, na jejímž krku 134.2 je směrem od listu příruby 134,1 vytvořeno osazení 834, na němž je s přesahem uložen a přivařen vnější kroužek 734. Za osazením 834 je na vnitřním povrchu vnějšího kroužku 734 vytvořena na délce LI kuželová plocha pod úhlem a. Za osazením 834 je osazení 1034, na kterém je s přesahem uložen a přivařen vnitřní kroužek 634, na jehož vnitřním povrchu je na délce L2 vytvořena ío kuželová plocha pod úhlem β. Do obvodové spáry vytvořené kuželovými plochami vnitřního kroužku 634 a vnějšího kroužku 734 ie svým kompatibilním koncem uložena kompozitní spojovací trubka 334 a po vytvrzení lepidla je vytvořen dvojitě přeplátovaný lepený spoj 43

V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 334 příčný průřez ve tvaru pravidelného šestiúhelníka se zaoblenými hranami, při průměru m vepsané kružnice, délce strany n a počtu stran k = 6, (obr. 5). Je však možné při změně profilu vnějšího kroužku 734, vnitřního kroužku 634 a krku 134,2 použít spojovací trubku 334 s kterýmkoliv průřezem znázorněným na obr. 2, 3 a 4. Průmyslová využitelnost

Technické řešení je využitelné ve strojírenství při výrobě hnaných nebo hnacích hřídelů v dopravních i jiných zařízeních.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (11)

1. Spoj unašečů hřídele s kompozitní spojovací trubkou, vyznačený tím, že konce kompozitní spojovací trubky (3) s osově souměrným profilem jsou uloženy v obvodových spárách vytvořených na spojovaných koncích unašečů (1,

2), přičemž spoj (4) je vytvořen jako dvojitě přeplátovaný nerozebíratelný spoj.

25 2. Spoj unašečů podle nároku 1, vyznačený tím, že obvodové spáry jsou vytvořeny mezi kroužky (6, 7) připevněnými ke spojovaným koncům unašečů (1,2).

3. Spoj unašečů podle nároků la2, vyznačený tím, že na spojovaných koncích unašečů (1, 2) jsou vytvořena osazení (8, 9, 10) pro uložení s přesahy vnitřního kroužku (6) a vnějšího kroužku (7) a pro uložení kompozitní spojovací trubky (3).

30

4. Spoj unašečů hřídele podle nároků 1 až 3, vy z n a č e n ý t í m , že kroužky (6, 7) jsou v definitivním tvaru osově přesně s přesahy uloženy na unašečích (1,2) a jsou k nim nerozebíratelně připojeny.

5. Spoj unašečů podle nároků laž4, vyznačený tím, že osově souměrný průřez spojovací trubky (3) má tvar kruhu, tvar složený ze dvou polokruhových oblouků o průměru b, při35 čemž středy oblouků mají na společné ose souměrnosti rozteč a a konce oblouků jsou spojeny přímkami, tvar elipsy s osami o délkách x, y, nebo má tvar n-úhelníku se zaoblenými vrcholy.

6. Spoj unašečů podle nároku 5, vyznačený tím, žeu průřezu spojovací trubky (3) ve tvaru tvořeném dvěma polokruhovými oblouky je rozteč a středů oblouků v rozsahu a - (0,001 až 0,500) b.

-4CZ 18124 Ul

7. Spoj unašečů podle nároku 5, vyznačený tím, že eliptický průřez spojovací trubky (3) je definován poměrem délek os x : y = 0,500 až 0,999.

8. Spoj unašečů podle nároků 1 až 7, vyznačený tím, že konce spojovací trubky (3) kompatibilní s obvodovými spárami mají v oblasti lepeného spoje (4) obnažené konce výztuž5 ných vláken.

9. Spoj unašečů podle nároků laž8, vyznačený tím, že plochy konců spojovací trubky (3) kompatibilní s obvodovými spárami v oblasti lepeného spoje (4) mají délky LI a L2, které jsou definovány: LI je rovna L2, LI je větší než L2, LI je menší než L2.

10. Spoj unašečů podle nároků 8a 9, vyznačený tím, že tloušťka stěny spojovací ío trubky (3) se v oblasti obvodové spáry směrem k unašečům (1, 2) zmenšuje například plynule nebo stupňovitě.

11. Spoj unašečů podle nároků lažlO, vyznačený tím, že unašeče (1, 2) hřídele jsou vytvořeny z kovu nebo z plastu.

15 4 výkresy

-5CZ 18124 Ul

OBR

-6CZ 18124 Ul

-7CZ 18124 Ul

OBR 8