CZ302760B6

CZ302760B6 - Spojení unašece hrídele s kompozitní spojovací trubkou

Info

Publication number: CZ302760B6
Application number: CZ20070584A
Authority: CZ
Inventors: Lochman@Jan
Original assignee: Lochman@Jan
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2011-10-26
Also published as: CZ2007584A3

Abstract

Spojení unašece hrídele s kompozitní, osove soumernou spojovací trubkou je tvoreno dvojitým preplátovaným lepeným spojem, pricemž konec spojovací trubky (3', 4) je zasunut a vlepen do obvodové spáry na konci unašece. Tlouštka steny spojovací trubky (3', 4) se v oblasti lepeného spoje mení a je vytvorena do tvaru, kompatibilního s obvodovou spárou.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká spojení unašeče hřídele s kompozitní spojovací trubkou, využitelné zvláště u pohonu dopravních a transportních zařízení a hnaných agregátů.

Dosavadní stav techniky

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

Z patentové přihlášky DE 3230116 (Al) „Připojovací spoj pro hnací nebo hnaný dutý hřídel z kompozitu“ je známo tvarové spojení plastového, 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 připojovacího čepu. Alternativně může být dutý hřídel s čepem navíc slepen. Oblast spojení 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 0 318 818 „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 vynálezu

Nevýhody dosavadního stavu techniky do značné míry odstraňuje a technické parametry podstatně zlepšuje spojení unašeče hřídele s kompozitní spojovací trubkou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že konec spojovací trubky je zasunut a vlepen do obvodové spáry na konci unašeče, přičemž tloušťka stěny spojovací trubky se v oblasti lepeného spoje mění a je vytvořena do tvaru, kompatibilního s obvodovou spárou, například mechanickým obráběním.

Obvodová spára je vytvořena mezi kroužky, připevněnými ke spojovaným koncům unašeče. Vhodnou volbou zasouvací síly je možno vytvořit v kroužcích předpětí, které po vytvrzení lepidla zůstává a zvětšuje maximální přenášitelný kroutící moment.

Na spojovaném konci unašeče je vytvořeno osazení pro nalisování vnitrního kroužku a vnějšího kroužku.

Kroužky jsou před připojením definitivně opracovány pod úhly α a β a přesně polohově ustaveny, přičemž úhel ct je vnitřní úhel vnějšího kroužku a úhel β je vnější úhel vnitřního kroužku. Opracováním pod úhly α a β je zvětšena styková plocha a vhodně upraven její povrch pro lepení. Mechanickým opracováním jsou odkrývány jednotlivé vrstvy vyztužovacích vláken a následné bezprostředně přilepovány ke stěnám spáiy, čímž je zvětšována pevnost spojení.

Vnější tvar průřezu spojovací trubky může mít tvar kružnice nebo tvar, tvořený dvěma polokruhovými oblouky o průměru b se středy, vzdálenými o rozteč a, nebo tvar elipsy s osami x, y nebo má tvar n-úhelníku se zaoblenými vrcholy.

Vnější tvar průřezu spojovací trubky ve tvaru, tvořeném dvěma polokruhovými oblouky, má rozteč středů a = (0,001 až 0,500) b.

Eliptický průřez je výhodně definován poměrem os x : y = 0,500 až 0,999. Tloušťky stěny konců spojovací trubky jsou v oblasti lepeného spoje zmenšeny, přičemž délky LI, L2 površek zúžení trubky z vnější a vnitřní strany jsou definovány L1=L2 nebo L1>L2 nebo LKL2.

Tloušťka stěny spojovací trubky se v oblasti lepeného spoje mění v rozsahu od konstrukčního minima na začátku do konstantní tloušťky.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je blíže objasněna na výkresech, kde na obr. 1 je schematický podélný řez hřídelí snezakreslenou nejmenší změnou tloušťky stěny, 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, 7, 8 a 9 jsou schematické podélné řezy hřídelí s různě vytvořenou obvodovou spárou, na obr. 10 je schematický podélný řez hřídelí s vloženými přípravky pro vytvoření obvodové spáry.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

V příkladu je popsáno spojení unaseče hřídele s kompozitní spojovací trubkou, znázorněné na obr. 1. Hřídel je určena pro pohon transportního agregátu. Unašeč 1 je tvořen vidlicí Kardanova kloubu. Na jeho válcovém konci, spojovaném s kompozitní spojovací trubkou 3, jsou za sebou vytvořena osazení 8 pro nalisování vnějšího kroužku 7, osazení 9 pro nasunutí spojovací trubky 3 a osazení W pro nalisování 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. Nasunutím konce kompozitní spojovací trubky 3 do spáry a vytvrzením lepidla je vytvořen dvojitě přeplátovaný nerozebíratelný spoj 4. Připojovací unašec 2 je tvořen dutým čepem sjedním koncem upraveným pro připojení ke hnacímu stroji. Druhý konec je upraven pro vytvoření dvojitě prepláto váného spoje 4 tak, že má vnější průměr stejný jako průměr osazení 9 na spojovacím unašeěi L Následující osazení K) slouží k nalisování vnitřního kroužku 6. Vnější kroužek 2 je opatřen na vnitřním povrchu obvodovým nákružkem s výškou, rovnající se tloušťce stěny spojovací trubky 3, a je po nalisování na vnější průměr dutého čepu k němu přivařen.

Úzká obvodová spára plní funkci jak zvýšení stykové plochy lepeného spoje, tak funkci pro správné ustavení polohy při lepení, a současně je ochranou před vnějšími vlivy prostředí při provozu.

Výroba obvodové spáry pro vytvoření dvojitě přeplátovaného spoje je s výhodou řešena jako svařenec, kde vnější a vnitřní kroužek jsou spojeny svarem před vlastním lepením. Přitom souososti (přesné polohy) lepených ploch kroužků lze dosáhnout nalisováním kroužků na konce unašeěů s upraveným osazením nebo ustavením jejich polohy před připojením (provedením neroze5 bíratelného spojení) k unašeěům například pomocí přípravků JJ_ a 12, jak je znázorněno na obr. 10.

Výhodou použití dvojitého přeplátovaného lepeného spoje podle vynálezu je zvýšení přenášitelného kroutícího momentu, podstatné snížení hmotnosti, momentu setrvačnosti a zmenšení rotačio nich průměrů.

Příklad 2

V příkladu, znázorněném na obr. 6, je unašeě 1 '.1 je tvořen přírubou 1 '.1.1, jejíž krk Γ.1.2 má na vnějším povrchu vytvořeno osazení 8 .1, za nímž je povrch opracován na délce L2 do kuželové plochy pod úhlem β. Na osazení 8'.1 je nalisován kompletně opracovaný vnější kroužek 7'.L jehož vnitřní povrch je opracován v délce LI do kuželové plochy pod úhlem a. Opracováním pod úhlem α a β je zvětšena styková plocha a vhodně upraven její povrch pro lepení. Mechanickým opracováním jsou odkrývány jednotlivé vrstvy vyztužovacích vláken a následně bezprostředně přilepovány ke stěnám spáry, čímž je zvětšována pevnost spojení. Potom je kroužek 7'.1 ke krku 1 '.1.2 příruby přivařen. Do vytvořené obvodové spáry je zasunut a vlepen sc spárou kompatibilně opracovaný konec kompozitní trubky 3'.1.

V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 31 vnější tvar průřezu kružnicový. Je však možné při změně profilu vnějšího kroužku 7'.1 a krku 1 '.1.2 použít spojovací trubku 3.1 s kterýmkoliv průřezem, znázorněným na obr. 3, 4 a 5.

Příklad 3

V příkladu znázorněném na obr. 7 je unašeč 1 \2 tvořen přírubou 1 '.2.1, jejíž krk 1 '.2,2 má směrem od listu příruby 1 '.2.1 vnitřní průměr shodný s průměrem osazení 8'.2 a za ním je vnitřní povrch v délce LI opracován do kuželové plochy pod úhlem a. List příruby T.2J má vytvořen výkružek, do něhož zapadne po nalisování vnitřního kroužku 6 .2 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, shodným s průměrem osazení 8'.2, a za ním je v délce L2 opracován do kuželové plochy pod úhlem β. Vnitřní kroužek 6',2 je po nalisování svým vnějším nákružkem 6'.2.1 svařen s listem příruby 1 '.2.1. Do obvodové spáry mezi kuželovými povrchy krku 1 '.2.2 příruby Γ.2.1 a vnitřního kroužku 6 .2 je zasunuta a vlepena svým kompatibilním koncem kompozitní spojovací trubka 3'.2.

V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 3'.2 vnější tvar průřezu, vytvořený dvěma polokruhovými oblouky s průměrem b a se středy o rozteči a podle obr. 3. Je však možné při změně profilu vnitřního kroužku 6'.2 a krku 1 '.2.2 příruby použít spojovací trubku s kterýmkoli v průřezem, znázorněným na obr. 2,4 a 5.

-3Příklad 4

V příkladu, znázorněném na obr. 8, je unašeě 1 '.3 tvořen přírubou 1 '.3.1, na jejímž krku 1 '.3.2 ie uvnitř vytvořen obvodový válcový úsek s průměrem, shodným s průměrem obvodového osazení

823, do nějž je nalisován vnitřní kroužek 6^f.3, který je za válcovou plochou opracován v délce

L2 do kuželové plochy pod úhlem β. Na konec válcového úseku vnitřního kroužku 6',3 je nalisoCZ 302760 B6 ván vnější kroužek 7'.3, jehož vnitřní povrch je v délce Ll opracován do kuželové plochy pod úhlem a. Vnitřní kroužek 6'.3 je opatřen nákružkem 6'.3.1, který po nalisování zapadne do výkružku v listu příruby 1 '.3.1 a je tam přívařen. Vnější kroužek 7'.3 je přívařen ke krku 1 '.3,2. Do obvodové spáry, vytvořené kuželovými plochami vnějšího a vnitřního kroužku 6'.3 a 7'.3, je zasunuta a vlepena svým kompatibilním koncem kompozitní spojovací trubka 3 .3.

V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 3',3 vnější tvar průřezu ve tvaru elipsy s osami x, y, jak je znázorněno na obr. 4. Je však možné pří změně profilu vnitřního kroužku 6 .3, vnějšího kroužku 7'.3 a krku Γ.3.2 použít spojovací trubku s kterýmkoliv průřezem, znázorněným na ío obr. 2, 3, a 5.

Příklad 5

V příkladu, znázorněném na obr. 9, je unašeč 1 '.4 je tvořen přírubou 1 '.4.1, na jejímž krku 1 '.4.2 je směrem od listu příruby 1 '.4.1 vytvořeno osazení 8'.4, na něž je nalisován a přívařen vnější kroužek 7'.4. Za osazením 8'.4 je vnitřní povrch vnějšího kroužku 7'.4 opracován v délce Ll do kuželové plochy pod úhlem a. Za osazením 8'.4 je osazení 10'.4, na které je nalisován a přívařen vnitřní kroužek 6'.4, jehož vnitřní povrch je v délce L2 opracován do kuželové plochy pod úhlem

β. Do obvodové spáry, vytvořené kuželovými plochami vnitřního kroužku 6\4 a vnějšího kroužku 7'.4, je zasunuta a vlepena svým mechanizmy opracovaným koncem kompozitní spojovací trubka 3'.4. V tomto příkladu má kompozitní spojovací trubka 3\4 vnější tvar průřezu ve tvaru pravidelného šestiúhelníka se zaoblenými hranami podle obr. 5. Je však možné při změně profilu vnějšího kroužku 7'.4, vnitřního kroužku 6'.4 a krku 1 ',4.2 použít spojovací trubku s kterýmkoliv

2? průřezem, znázorněným na obr. 2, 3 a 4.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný ve strojírenství pří výrobě hnaných nebo hnacích hřídelí v dopravních zařízeních.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spojení unašeče hřídele s kompozitní, osově souměrnou spojovací trubkou, tvořené dvoji4o tým přeplátovaným lepeným spojem, vyznačené tím, že konec spojovací trubky (3'. 1,
3'.2, 3'.3, 3'.4) je zasunut a vlepen do obvodové spáry na konci unašeče(l, Γ.1, 1'.2, Γ.3, Γ.4, 2), přičemž tloušťka stěny spojovací trubky (3'.1, 3'.2, 3'.3, 3'.4) se v oblasti lepeného spoje mění a je vytvořena do tvaru, kompatibilního s obvodovou spárou.

45 2. Spojení unašeče podle nároku 1, vyznačené tím, že obvodová spára je vytvořena mezi kroužky (6'.4, 7'.4), připevněnými ke spojovaným koncům unašeče (I '.4, 2).

3. Spojení unašeče podle nároku 2, vyznačené tím, že na spojovaném konci unašeče (1'.4, 2) je vytvořeno osazení (10'.4) pro nalisování vnitřního kroužku (6 .4) a osazení (8'.4) pro

50 nalisování vnějšího kroužku (7'.4).
4. Spojení unašeče podle nároků 2 a 3, vyznačené tím, že kroužky (6'.4, 7'.4)jsou před připojením definitivně opracovány pod úhly (α, β) a přesně polohově ustaveny, přičemž úhel (a) je vnitřní úhel vnějšího kroužku (7'.4) a úhel (β) je vnější úhel vnitřního kroužku (6'.4).

-4CZ 302760 B6
5. Spojení unašeče podle nároku 1, vyznačené tím, že vnější tvar průřezu spojovací trubky (3'.1, 3'.2, 3 .3, 3'.4) má tvar kružnice, tvar, tvořený dvěma polokruhovými oblouky o průměru b se středy, vzdálenými o rozteč a, tvar elipsy s osami x, y nebo tvar n-úhelníku se zaoblenými vrcholy.
6. Spojení unašeče podle nároku 5, vyznačené tím, že vnější tvar průřezu spojovací trubky (3'J, 3'.2, 3'.3, 3'.4) ve tvaru, tvořeném dvěma polokruhovými oblouky, má rozteč středů a = (0,001 až 0,500) b.

io
7. Spojení unašeče podle nároku 5, vyznačené tím, že eliptický průřez je definován poměrem os x : y ~ 0,500 až 0,999.
8. Spojení unašeče podle nároku 1, vyznačené tím, že tloušťka stěny konce spojovací trubky (3.1, 3'.2, 3'.3, 3'.4) je v oblasti lepeného spoje zmenšena, přičemž délky (Ll, L2)

15 površek zúžení trubky z vnější a vnitřní strany jsou definovány Ll =L2 nebo L I>L2 nebo L1 <L2.
9. Spojení unašeče podle nároku 5, vyznačené tím, že tloušťka stěny spojovací trubky (3'J, 3'.2, 3'.3, 3'.4) se v oblasti lepeného spoje mění v rozsahu od konstrukčního minima na začátku do konstantní tloušťky.