RU163354U1

RU163354U1 - COVER FOR PART COVERING THE SHAFT TO THE SHAFT

Info

Publication number: RU163354U1
Application number: RU2015135585/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Григорьевич Давыденко
Original assignee: Открытое акционерное общество (ОАО) "Турбонасос"
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2016-07-20

Abstract

1. Узел крепления охватывающей детали к валу, содержащий вал, охватывающую вал деталь со ступицей и центральным отверстием, а также элемент крепления ступицы на валу, отличающийся тем, что центральное отверстие ступицы детали выполнено с диаметром больше наружного диаметра вала, при этом на торце ступицы за одно целое с ней выполнен кольцевой выступ, охватывающий вал с зазором, а элемент крепления ступицы на валу выполнен в виде установленного на валу по скользящей посадке кольца с разрезом и охватывающего его цельного кольца, установленного с натягом одновременно на выступе и кольце с разрезом.2. Узел крепления по п. 1, отличающийся тем, что наружный диаметр кольцевого выступа больше наружного диаметра кольца с разрезом, а отверстие цельного кольца выполнено ступенчатым.3. Узел крепления по п. 1, отличающийся тем, что на наружной поверхности цельного кольца выполнена резьба для установки съемника.1. The attachment of the enclosing parts to the shaft, comprising a shaft covering the shaft of the part with a hub and a Central hole, as well as a mounting element of the hub on the shaft, characterized in that the Central hole of the hub parts made with a diameter larger than the outer diameter of the shaft, while at the end of the hub in one piece with it, an annular protrusion is made, covering the shaft with a gap, and the hub fastening element on the shaft is made in the form of a split ring mounted on the shaft along a sliding fit and covering the whole ring, installed th interference fit simultaneously on the ledge and the ring with razrezom.2. The attachment point according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the annular protrusion is larger than the outer diameter of the ring with a cut, and the hole of the whole ring is made stepwise. 3. The attachment point according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the solid ring a thread is made for installing the puller.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для крепления на валу рабочих колес центробежных длительно или непрерывно работающих насосов, к которым предъявляются высокие требования по вибрации и надежности работы, например, нефтяных магистральных насосов.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to mount centrifugal pumps for continuous or continuous operation on impeller shafts, which are subject to high vibration and reliability requirements, for example, oil main pumps.

Для уменьшения вероятности смещения центра масс деталей ротора относительно оси вращения вала в пределах реального зазора между ступицей и валом применяют нагрев колеса и посадку его на вал с натягом, что в ряде случаев затруднительно, так как колесо является массивной деталью и монтаж нагретого колеса небезопасен для обслуживающего персонала.To reduce the likelihood of a displacement of the center of mass of the rotor parts relative to the axis of rotation of the shaft within the real gap between the hub and the shaft, the wheel is heated and tightened onto the shaft, which is difficult in some cases, since the wheel is a massive part and the installation of a heated wheel is not safe for the operator staff.

К тому же, демонтаж колеса, установленного с натягом, так же представляется затруднительным, так как на колесе необходимо предусматривать специальные захваты, съемники и т.д., и кроме того при демонтаже повреждается поверхность вала и поверхность отверстия ступицы.In addition, the dismantling of a wheel installed with an interference fit is also difficult, since special grips, pullers, etc. must be provided on the wheel, and in addition, the shaft surface and the surface of the hub hole are damaged during dismantling.

Ну и главным недостатком этого способа посадки колес на вал с натягом является то, что натяг по внутреннему диаметру растягивает посадочное отверстие в ступице колеса, что может привести к трещинам в ступице и разрыву колеса, которое к тому же является весьма сложной и дорогостоящей деталью.Well, the main disadvantage of this method of landing wheels on the shaft with an interference fit is that the interference fit in the inner diameter stretches the bore in the wheel hub, which can lead to cracks in the hub and rupture of the wheel, which is also a very complex and expensive part.

Аналогичный недостаток имеется в известных конструкциях насосов, где установка колеса обеспечивается за счет натяга при выполнении в отверстии ступицы колеса конического отверстия и конического участка на валу насоса [П.И. Орлов «Основы конструирования», Справочно-методическое пособие, в 2-х кн., книга 2, стр. 290, рис. 631 «а», под ред. Н.П. Учаева, М., Машиностроение, 1988].A similar disadvantage exists in the known pump designs, where the installation of the wheel is ensured by interference when a conical hole and a conical section on the pump shaft are made in the wheel hub [P.I. Orlov "Fundamentals of Design", Reference and methodological manual, in 2 books, book 2, p. 290, fig. 631 "a", ed. N.P. Uchaeva, M., Mechanical Engineering, 1988].

Известна также конструкция узла крепления охватывающей детали (рабочего колеса центробежного насоса) на валу, в которой между отверстием в ступице колеса и валом установлен разжимной элемент, обеспечивающий за счет стягивания деталей этого элемента создание усилия, растягивающего ступицу, что, как указано выше, также усиливает вероятность появления трещины в колесе [патент РФ №2484305 «Магистральный нефтяной электронасосный агрегат и способ улучшения характеристик агрегата, МПК F04D 13/00, F04D 29/62].Also known is the design of the attachment unit of the enclosing part (the impeller of the centrifugal pump) on the shaft, in which an expanding element is installed between the hole in the wheel hub and the shaft, which ensures, by pulling together the parts of this element, a force stretching the hub, which, as mentioned above, also reinforces the likelihood of a crack in the wheel [RF patent No. 2484305 "Trunk oil pumping unit and method for improving the performance of the unit, IPC F04D 13/00, F04D 29/62].

Другим недостатком известной конструкции является ее сложность из-за наличия большого количества деталей: винтов, колец и других необходимых для создания натяга между отверстием в колесе и валом элементов. Еще одним важным недостатком является необходимость дополнительного (по сравнению с диаметром вала) увеличения диаметра ступицы, что требует увеличения толщины стенки ступицы, так и увеличения диаметра ступицы, что повышает гидравлическое сопротивление проточной части центробежного насоса. Последнее обстоятельство ухудшает прочностные свойства рабочего колеса, его гидравлические и массовые характеристики, а в целом снижает надежность узла крепления детали (рабочего колеса центробежного насоса) к валу.Another disadvantage of the known design is its complexity due to the presence of a large number of parts: screws, rings and other elements necessary to create an interference fit between the hole in the wheel and the shaft. Another important drawback is the need for an additional (compared to the shaft diameter) increase in the diameter of the hub, which requires an increase in the wall thickness of the hub, and an increase in the diameter of the hub, which increases the hydraulic resistance of the flow part of the centrifugal pump. The latter circumstance worsens the strength properties of the impeller, its hydraulic and mass characteristics, and generally reduces the reliability of the mounting part (impeller of a centrifugal pump) to the shaft.

В качестве прототипа выбрана конструкция узла крепления охватывающей детали (внутреннего кольца подшипника качения) к валу с помощью разрезной закрепительной втулки с конической наружной и цилиндрической внутренней поверхностями [П.И. Орлов «Основы конструирования», справочно-методическое пособие, в 2-х кн., книга 2, издание третье исправленное. Под редакцией канд. технич. наук. Н.П. Учаева, М., Машиностроение, 1988, рис. 764 «а»].As a prototype, the design of the attachment point of the female part (inner ring of the rolling bearing) to the shaft using a split adapter sleeve with a tapered outer and cylindrical inner surfaces [P.I. Orlov "Fundamentals of Design", a reference and methodological manual, in 2 books, book 2, the third revised edition. Edited by Cand. tech. sciences. N.P. Uchaeva, M., Mechanical Engineering, 1988, Fig. 764 "a"].

Подшипник затягивают на втулке гайкой, благодаря чему создается необходимый натяг между внутренней поверхностью подшипника, с одной стороны и закрепленной втулкой и валом - с другой.The bearing is tightened on the sleeve with a nut, which creates the necessary tension between the inner surface of the bearing, on the one hand, and the fixed sleeve and shaft, on the other.

Как отмечено в вышеуказанной книге (см. стр. 419): «подшипники этого типа имеют следующие недостатки - возможна перетяжка подшипника, вызывающая уменьшение зазора между телами качения и обоймами, сильная перетяжка может привести к заклиниванию тел качения; …As noted in the above book (see page 419): “bearings of this type have the following disadvantages - a bearing constriction is possible, causing a decrease in the clearance between the rolling bodies and the cages, a strong constriction can lead to jamming of the rolling bodies; ...

подшипники не могут выдерживать сколько-нибудь значительные осевые силы, направленные в сторону большего диаметра конуса, поскольку они вызывают защемление тел качения».the bearings cannot withstand any significant axial forces directed towards the larger diameter of the cone, since they cause pinching of the rolling bodies. "

Все это в целом снижает надежность работы узла охватывающей вал детали.All this as a whole reduces the reliability of the assembly of the part covering the shaft.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы узла крепления охватывающей детали к валу.The objective of the utility model is to increase the reliability of the attachment point of the female part to the shaft.

Поставленная задача решена тем, что в узле крепления охватывающей детали к валу, содержащем вал, охватывающую вал деталь со ступицей и центральным отверстием, а также элемент крепления ступицы на валу, согласно полезной модели, центральное отверстие ступицы детали выполнено с диаметром больше наружного диаметра вала, при этом на торце ступицы за одно целое с ней выполнен кольцевой выступ, охватывающий вал с зазором, а элемент крепления ступицы на валу выполнен в виде установленного на валу по скользящей посадке кольца с разрезом и охватывающего его цельного кольца, установленного с натягом одновременно на выступе и кольце с разрезом.The problem is solved in that in the attachment site of the enclosing part to the shaft, containing the shaft enclosing the shaft part with a hub and a Central hole, as well as the hub mounting element on the shaft, according to the utility model, the Central hole of the part hub is made with a diameter larger than the outer diameter of the shaft, at the same time, an annular protrusion covering the shaft with a clearance is made integrally with it at the end of the hub, and the hub fastening element on the shaft is made in the form of a ring with a slit mounted on the shaft along a sliding fit and covering The integral ring that is mounted on it, is fitted with an interference fit simultaneously on the protrusion and the split ring.

Для снижения трудоемкости сборки и демонтажа узла, повышающих надежность работы последнего, в нем наружный диаметр кольцевого выступа выполнен больше наружного диаметра кольца с разрезом, а отверстие цельного кольца выполнено ступенчатым.To reduce the complexity of the assembly and dismantling of the node, increasing the reliability of the latter, the outer diameter of the annular protrusion is made larger than the outer diameter of the ring with a slit, and the hole of the whole ring is made stepwise.

С целью большего повышения надежности работы узла за счет обеспечения легкого и без повреждений монтажа и демонтажа его элементов (что особенно важно для такого сложного и дорогостоящего элемента, как вал), на наружной поверхности цельного кольца выполнена резьба для установки съемника.In order to increase the reliability of the assembly by providing easy and without damage to the installation and dismantling of its elements (which is especially important for such a complex and expensive element, like a shaft), a thread for installing the puller is made on the outer surface of the whole ring.

Полезная модель иллюстрирована чертежами:The utility model is illustrated by drawings:

Фиг. 1 - продольный разрез узла крепления охватывающей детали (рабочего колеса) к валу (валу центробежного насоса); Фиг. 2 - схема монтажа/демонтажа узла; Фиг. 3 - разрез А-А на Фиг. 1.FIG. 1 is a longitudinal section through the attachment of the female part (impeller) to the shaft (shaft of a centrifugal pump); FIG. 2 - assembly / disassembly diagram of the assembly; FIG. 3 is a section AA in FIG. one.

Перечень позиций и обозначений на чертежах:The list of positions and designations in the drawings:

1 - ступица колеса;1 - wheel hub;

2 - центральное отверстие;2 - a central hole;

3 - вал;3 - shaft;

4 - кольцевой выступ;4 - annular protrusion;

5, 6 - цилиндрические поверхности выступа;5, 6 - cylindrical surface of the protrusion;

7 - кольцо с разрезом;7 - a ring with a slit;

8 - сквозной разрез;8 - through section;

9 - наружная поверхность кольца с разрезом;9 - the outer surface of the ring with a slit;

10 - цельное кольцо;10 - one-piece ring;

11 - резьба;11 - thread;

Z - диаметральный зазор;Z is the diametrical clearance;

L₁, L₂ - величины сдвига цельного кольца с цилиндрическим и ступенчатым отверстием, соответственно;L ₁ , L ₂ - shear values of the whole ring with a cylindrical and stepped hole, respectively;

T₁, Т₂ - торцы ступицы.T ₁ , T ₂ - the ends of the hub.

Узел крепления охватывающей детали (рабочего колеса насоса) к валу (валу центробежного насоса) содержит ступицу 1 рабочего колеса насоса с выполненным в нем центральным отверстием 2, внутри которого с малым диаметральным зазором Z установлен вал 3 центробежного насоса. На торце T₁ ступицы 1 заодно целое с ней выполнен кольцевой выступ 4, как это показано на Фиг 1. Выступ на торце T₁ образован двумя цилиндрическими поверхностями: поверхностью 5, обращенной к валу, и наружной поверхностью 6.The attachment site of the enclosing part (impeller of the pump) to the shaft (shaft of the centrifugal pump) contains the hub 1 of the impeller of the pump with a central hole 2 made in it, inside of which the centrifugal pump shaft 3 is installed with a small diametrical clearance Z. An annular protrusion 4 is integral with it at the end face T _{1 of the} hub 1, as shown in FIG. 1. The protrusion at the end face T _{1 is} formed by two cylindrical surfaces: surface 5 facing the shaft and outer surface 6.

На валу 3, примыкая к торцу T₁ кольцевого выступа 4 по скользящей посадке (H/h), то есть посадке с зазором от нуля до 0,05 мм установлено кольцо 7 с разрезом 8, благодаря которому кольцо 7 можно без усилий перемещать вдоль вала 3. Наличие разреза 8 существенно снижает необходимое для сжатия кольца 7 усилие.On the shaft 3, adjacent to the end face T _{1 of the} annular protrusion 4 along a sliding fit (H / h), that is, a fit with a gap of zero to 0.05 mm, a ring 7 is installed with a cut 8, due to which the ring 7 can be moved along the shaft effortlessly 3. The presence of a cut 8 significantly reduces the force required to compress the ring 7.

На наружной поверхности 9 разрезного кольца 7 с натягом установлено цельное кольцо 10, выполненное с такой шириной, чтобы оно могло охватить одновременно и наружную поверхность 6 кольцевого выступа 4.On the outer surface 9 of the split ring 7 with interference there is an integral ring 10 made with such a width that it can simultaneously cover the outer surface 6 of the annular protrusion 4.

Под воздействием натяга от кольца 10 кольцо 7 прижимается к валу 3, образуя жесткую, без зазора связь: «вал - кольцо с разрезом - цельное кольцо - кольцевой выступ - ступица», обеспечивая центрирование ступицы 1 на валу 3. При этом кольцо 7 может быть выполнено из стали, алюминия или другого материала (необязательно упругого материала), только не мягкого (типа резины или пластмассы).Under the influence of the interference from the ring 10, the ring 7 is pressed against the shaft 3, forming a rigid, without a gap connection: "shaft - ring with a slit - whole ring - annular protrusion - hub", providing centering of the hub 1 on the shaft 3. In this case, the ring 7 can be made of steel, aluminum or another material (optionally elastic material), but not soft (such as rubber or plastic).

На Фиг. 1 показан также один из возможных вариантов выполнения выступа - ступенчатый выступ, расположенный на торце Т₂.In FIG. 1 also shows one of the possible embodiments of the protrusion - a stepped protrusion located at the end of T ₂ .

Если отверстие 2 в ступице 1 выполнено относительно длинным (например, более диаметра отверстия 2), то для повышения надежности крепления охватывающей детали на валу 3 и предотвращения ее перекоса в пределах зазора между ступицей 1 и валом 3, выступы 4 могут быть выполнены на обоих торцах (T₁ и Т₂) охватывающей детали (рабочего колеса насоса).If the hole 2 in the hub 1 is made relatively long (for example, more than the diameter of the hole 2), then to increase the reliability of fastening the female part on the shaft 3 and prevent it from skewing within the gap between the hub 1 and the shaft 3, the protrusions 4 can be made at both ends (T ₁ and T ₂ ) of the female part (impeller of the pump).

Если наружная поверхность разрезного кольца 7 будет выполнена с меньшим диаметром, чем наружная поверхность кольцевого выступа (вариант кольца 10 со ступенчатым отверстием - изображена справа на Фиг. 1), то это существенно упростит демонтаж цельного кольца 10 (для чего на его резьбу 11 навинчивается специальный съемник, который на разрезе не показан) - так как для сдвига цельного кольца достаточно его переместить вправо на величину ширины кольцевого выступа L₂ вместо L₁ - для случая, когда диаметры кольцевого выступа и кольца с разрезом равны (см. Фиг. 2).If the outer surface of the split ring 7 is made with a smaller diameter than the outer surface of the annular protrusion (the variant of the ring 10 with a stepped hole is shown on the right in Fig. 1), this will greatly simplify the dismantling of the integral ring 10 (for which a special screw is screwed onto its thread 11 puller, which is not shown in the section) - since to shift the whole ring it is enough to move it to the right by the value of the width of the annular protrusion L ₂ instead of L ₁ - for the case when the diameters of the annular protrusion and the ring with the cut are equal (see Fig. 2).

Резьба 11 выполняется на наружной поверхности кольца 10 для демонтажа, когда путем навинчивания съемника можно сдвинуть кольцо с наружной поверхности кольцевого выступа 4 и кольца 7 с разрезом 8.The thread 11 is performed on the outer surface of the ring 10 for dismantling, when by screwing the puller you can slide the ring from the outer surface of the annular protrusion 4 and the ring 7 with a cut 8.

Для монтажа ступицы 1 охватывающей детали на валу 3 кольцо 10 нагревают до 100…150°С (эта деталь в тысячи раз меньше по массе и в разы меньше по габаритам, чем рабочее колесо) и устанавливают на наружной поверхности 6 выступа 4 и наружной поверхности 9 разрезного кольца 7. После остывания кольцо 10 сжимается, охватывая с натягом выступ 4 и разрезное кольцо 7, прижимая последнее к валу 3. Так как растягивающие усилия возникают только в кольце 10, а не в отверстии ступицы (как в прототипе), то прочность ступицы не уменьшается, а габариты всего устройства и ступицы существенно снижаются.To install the hub 1 of the female part on the shaft 3, the ring 10 is heated to 100 ... 150 ° C (this part is thousands of times smaller in mass and several times smaller in size than the impeller) and is installed on the outer surface 6 of the protrusion 4 and the outer surface 9 split ring 7. After cooling, the ring 10 is compressed, covering the protrusion 4 and the split ring 7, pressing the latter against the shaft 3. Since tensile forces occur only in the ring 10, and not in the hole of the hub (as in the prototype), the strength of the hub does not decrease, but the dimensions of the entire device and with dumbasses are significantly reduced.

Для демонтажа кольца 7 используется технологическая резьба 11 на ее наружном диаметре, на которую навинчивается съемник (не показан).To dismantle the ring 7, a technological thread 11 is used on its outer diameter, onto which a puller (not shown) is screwed.

Следует отметить, что кольцо 7 - это маленькая и простая по конструкции деталь, что удешевляет узел в целом. При этом кольцо 7 может поставляться в качестве запасной детали к насосу.It should be noted that ring 7 is a small and simple part in design, which reduces the cost of the assembly as a whole. In this case, ring 7 can be supplied as a spare part for the pump.

Так как элемент крепления охватывающей вал детали (рабочего колеса насоса) выполнен в виде кольца 10 охватывающего с натягом кольцевой выступ 4 ступицы 1 колеса, то в последней отсутствуют напряжения растяжения, благодаря чему не ослабляется прочность колеса. Благодаря расположению элемента крепления на торце ступицы не требуется увеличение диаметра отверстия ступицы, что также повышает прочность и надежность работы узла крепления.Since the fastening element enclosing the shaft of the part (impeller of the pump) is made in the form of a ring 10 enclosing with an interference fit the annular protrusion 4 of the hub 1 of the wheel, there is no tensile stress in the latter, due to which the wheel strength is not weakened. Due to the location of the fastening element at the end of the hub, an increase in the diameter of the hole of the hub is not required, which also increases the strength and reliability of the mount.

Преимуществом заявленного узла крепления является также то, что на валу с одним посадочным диаметром с натягом может быть установлено несколько деталей, например, по краям вала установлено два подшипника, а в срединной части вала - несколько дисков, колес и т.д. Другим достоинством заявляемого узла крепления является то, что при монтаже/демонтаже деталей не повреждается поверхность вала (не образуются царапины, задиры и т.п. механические повреждения), что весьма важно при выполнении ремонтных работ и замене подшипников.An advantage of the claimed attachment node is also that several parts can be mounted on a shaft with one interference fit diameter, for example, two bearings are installed at the edges of the shaft, and several disks, wheels, etc. in the middle part of the shaft. Another advantage of the claimed mounting unit is that during assembly / disassembly of parts the shaft surface is not damaged (scratches, scuffing, etc. mechanical damage are not formed), which is very important when performing repair work and replacing bearings.

Использование заявляемой полезной модели позволяет существенно повысить надежность работы узла крепления охватывающей детали к валу.The use of the claimed utility model can significantly increase the reliability of the attachment site of the enclosing parts to the shaft.

Claims

1. The attachment of the enclosing parts to the shaft, comprising a shaft covering the shaft of the part with a hub and a Central hole, as well as a mounting element of the hub on the shaft, characterized in that the Central hole of the hub parts made with a diameter larger than the outer diameter of the shaft, while at the end of the hub in one piece with it, an annular protrusion is made, covering the shaft with a gap, and the hub fastening element on the shaft is made in the form of a split ring mounted on the shaft along a sliding fit and covering the whole ring, installed th interference fit simultaneously on the ledge and the ring with a slit.

2. The mount according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the annular protrusion is larger than the outer diameter of the ring with a slit, and the hole of the whole ring is made stepwise.

3. The mount according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the solid ring a thread is made for installing the puller.