RU163592U1

RU163592U1 - SPLINE CONNECTION

Info

Publication number: RU163592U1
Application number: RU2015102638/11U
Authority: RU
Inventors: Александр Клавдиевич Докучаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ижевский завод пластмасс"
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-07-27

Abstract

1. Шлицевое соединение, содержащее вал и подвижную в осевом направлении втулку с вставными шлицевыми элементами, отличающееся тем, что шлицевые элементы выполнены в виде цилиндрических стержней и вставлены в цилиндрические канавки, выполненные в отверстии втулки по образующим, а также зафиксированы от смещения в осевом направлении пружинными стопорными кольцами, установленными в кольцевых проточках по краям втулки, при этом шлицы-стержни своими выступающими из втулки частями введены в зацепление с ответными продольными цилиндрическими канавками, выполненными на наружном диаметре вала.2. Шлицевое соединение по п. 1, отличающееся тем, что посадка скольжения осуществлена по наружному диаметру вала и отверстию втулки.3. Щлицевое соединение по п. 1, отличающееся тем, что шлицы-стержни установлены в канавках втулки с зазором и подвижны в поперечных направлениях в пределах допуска.4. Шлицевое соединение по п. 1, отличающееся тем, что шлицы-стержни имеют меньшую, по сравнению с втулкой и валом, твердость и являются сменными.5. Шлицевое соединение по п. 1, отличающееся тем, что втулки перед вставкой шлицев-стержней предварительно намагничены.6. Шлицевое соединение по п. 5, отличающееся тем, что фиксация от выпадания шлицев-стержней из канавок втулки осуществлена заплечиками канавок, образующихся при размещении их осей на диаметре большем, чем диаметр отверстия втулки.1. A spline connection comprising a shaft and an axially movable sleeve with inserted spline elements, characterized in that the spline elements are made in the form of cylindrical rods and inserted into cylindrical grooves made in the bore of the sleeve along generatrices, and also fixed from displacement in the axial direction spring retaining rings installed in the annular grooves along the edges of the sleeve, while the splined rods are engaged with their counterparts protruding from the sleeve and grooves made on the outer diameter of the shaft. 2. A spline connection according to claim 1, characterized in that the sliding fit is made along the outer diameter of the shaft and the bore of the sleeve. 3. The slotted connection according to claim 1, characterized in that the splines-rods are installed in the grooves of the sleeve with a gap and are movable in the transverse directions within the tolerance. 4. The spline connection according to claim 1, characterized in that the spline rods have lower hardness compared to the sleeve and shaft and are replaceable. 5. A spline connection according to claim 1, characterized in that the bushings are pre-magnetized before insertion of the spline rods. 6. The spline connection according to claim 5, characterized in that the fixation from falling out of the spline rods from the grooves of the sleeve is made by the shoulders of the grooves formed when their axes are placed on a diameter larger than the diameter of the sleeve bore.

Description

Устройство относится к соединению вала и втулки и может быть использовано в машиностроении, в конструкциях приводов средней и большой мощности.The device relates to the connection of the shaft and the sleeve and can be used in mechanical engineering, in the construction of medium and high power drives.

Известно зубчатое (шлицевое) соединение, содержащее вал и втулку с выполненными на сопрягаемых поверхностях канавками и зубьями (шлицами), контактирующими между собой их боковыми поверхностями, для передачи крутящего момента. (См. кн. Д.Н. Решетов “Детали машин”)A gear (splined) connection is known, comprising a shaft and a sleeve with grooves and teeth (splines) made on mating surfaces in contact with their side surfaces to transmit torque. (See the book. D.N. Reshetov “Machine Details”)

Известное шлицевое соединение имеет следующие недостатки:Known spline connection has the following disadvantages:

При больших нагрузках происходит местная деформация боковых поверхностей канавок вала зубьями (шлицами) втулки с образованием впадин, мешающих перемещению втулок по валу в осевом направлении.At high loads, local deformation of the lateral surfaces of the shaft grooves occurs with the teeth (splines) of the sleeve with the formation of depressions that interfere with the axial movement of the bushings along the shaft.

Трудность достижения в шлицевом соединении точного центрирования втулки на валу, по сравнению со шпоночным соединением, не позволяет получать точные кинематические передачи, в том числе зубчатые передачи с низким уровнем шума.The difficulty in achieving a precise centering of the sleeve on the shaft in the spline connection, compared with the key connection, does not allow to obtain accurate kinematic gears, including gears with a low noise level.

Известно шариковое шлицевое соединение вала и втулки, подвижное в осевом направлении, в котором на валу и втулке ответно выполнены канавки, образующие канал. В канал помещены шлицевые элементы в виде шариков, передающие при работе нагрузку. При осевом перемещении втулки шарики, вращаясь вокруг своих осей, перемешаются вдоль канавок по замкнутой траектории из рабочего канала в каналы поворота и канал возврата, расположенные в теле втулки. (См. кн. Г.И. Скундин и В.И. Никитин “Шлицевые соединения”, М. “Машиностроение”, 1981 г.)Known ball spline connection of the shaft and the sleeve, movable in the axial direction, in which the grooves forming the channel are reciprocally made on the shaft and the sleeve. Slotted elements in the form of balls are placed in the channel, which transfer the load during operation. During axial movement of the sleeve, the balls, rotating around their axes, are mixed along the grooves along a closed path from the working channel to the rotation channels and the return channel located in the body of the sleeve. (See book. G.I. Skundin and V.I. Nikitin “Splined joints”, M. “Mechanical engineering”, 1981)

В известном шариковом шлицевом соединении шарики являются центрирующим элементом и одновременно элементом, передающим крутящий момент. Соединение обеспечивает легкость, плавность перемещения втулки под нагрузкой.In the known ball-splined connection, the balls are a centering element and at the same time a torque transmitting element. The connection provides ease, smooth movement of the sleeve under load.

Однако шариковое шлицевое соединение не обеспечивает точного центрирования втулки относительно вала из-за трудности получения точных размеров в системе сопряжения: каналы вала - шарики - каналы втулки.However, the spline ball connection does not provide accurate centering of the sleeve relative to the shaft because of the difficulty in obtaining the exact dimensions in the interface system: shaft channels - balls - channels of the sleeve.

Наличие сложных для обработки каналов во втулке и высоких требований точности и чистоте их поверхностей делает конструкцию шарикового шлицевого соединения довольно сложной для изготовления.The presence of complex channels for processing in the sleeve and high requirements for accuracy and cleanliness of their surfaces makes the design of a ball splined joint quite difficult to manufacture.

Шариковое шлицевое соединение, изготавливаемое по посадкам без зазора, предопределяет необходимость применения жестких допусков на параллельность каналов, как на валу, так и на втулке.Ball spline connection, manufactured by landing without a gap, necessitates the use of tight tolerances for parallel channels, both on the shaft and on the sleeve.

При использовании шариков возникают большие точечные контактные напряжения, поэтому во избежание продавливния лунок в каналах, требуются повышенные прочностные свойства материала втулки и вала. Поскольку получить твердость сопрягаемых поверхностей вала и втулки выше, чем твердость шариков весьма проблематично, то применение шарикового шлицевого соединения, из-за низкой долговечности при высоких нагрузках, ограничено для передач с небольшими нагрузками.When using balls, large point contact stresses arise, therefore, in order to avoid punching holes in the channels, increased strength properties of the material of the sleeve and shaft are required. Since the hardness of the mating surfaces of the shaft and sleeve is higher than the hardness of the balls is very problematic, the use of spline ball joints, due to low durability at high loads, is limited for gears with low loads.

Сборка шарикового шлицевого соединения усложнена необходимостью заведения шариков в каналы, для исключения выпадания из них, в сопряженном состоянии вала и втулки, что особенно неудобно при посадках с натягом.The assembly of a ball splined joint is complicated by the need to insert the balls into the channels to prevent them from falling out in the conjugated state of the shaft and the sleeve, which is especially inconvenient during tight fit.

С целью устранения вышеуказанных недостатков, заявляемое шлицевое соединение содержит вал и подвижную в осевом направлении втулку с вставными шлицевыми элементами. Шлицевые элементы выполнены в виде цилиндрических стержней. Шлицевые элементы (в дальнейшем -шлицы-стержни) вставлены в цилиндрические канавки, выполненные в отверстии втулки по образующим, и зафиксированы от смещения в осевом направлении с помощью пружинных стопорных колец, установленных в кольцевых проточках по краям втулки. Шлицы-стержни, своими выступающими из втулки частями, введены в зацепление с продольными цилиндрическими канавками, выполненными ответно на наружном диаметре вала.In order to eliminate the above drawbacks, the inventive spline connection comprises a shaft and an axially movable sleeve with insert spline elements. Slot elements are made in the form of cylindrical rods. Slot elements (hereinafter referred to as slots-rods) are inserted into cylindrical grooves made in the bore of the sleeve along the generatrix, and are fixed from axial displacement using spring retaining rings installed in the ring grooves along the edges of the sleeve. Slots-rods, their parts protruding from the sleeve, are engaged with longitudinal cylindrical grooves made in response to the outer diameter of the shaft.

Также возможен вариант фиксирования от осевого смещения шлицев-стержней в канавках втулки, с одной стороны - с помощью торцевых упоров канавок, выполненных не по всей длине втулки, а с другой стороны - пружинным стопорным кольцом, расположенным в кольцевой проточке, выполненной в отверстии на краю втулки.It is also possible to fix the axial displacement of the splines-rods in the grooves of the sleeve, on the one hand - with the end stops of the grooves, made not along the entire length of the sleeve, and on the other hand - with a spring retaining ring located in an annular groove made in the hole at the edge bushings.

Заявляемое шлицевое соединение обеспечивает точное центрирование втулки относительно вала. Центрирование втулки на валу осуществляется по наружному диаметру вала и отверстию втулки.The inventive spline connection provides accurate centering of the sleeve relative to the shaft. The centering of the sleeve on the shaft is carried out by the outer diameter of the shaft and the hole of the sleeve.

Заявляемое шлицевое соединение не требует жестких допусков на параллельность канавок относительно оси вала. Цилиндрические шлицы-стержни, установленные в канавках втулки с зазором, имеют подвижность в поперечных направлениях в пределах допуска. При перемещении по канавкам вала они обеспечивают свободное скольжение втулки, что обуславливает легко подвижность соединения.The inventive spline connection does not require tight tolerances on the parallelism of the grooves relative to the axis of the shaft. Cylindrical splines-rods installed in the grooves of the sleeve with a gap have mobility in the transverse directions within the tolerance. When moving along the grooves of the shaft, they provide free sliding of the sleeve, which leads to easy mobility of the connection.

Шлицы-стержни своими цилиндрическими поверхностями контактируют с цилиндрическими канавками по большой рабочей поверхности, что обуславливает высокую несущую способность заявляемого шлицевого соединения.Slot rods with their cylindrical surfaces are in contact with the cylindrical grooves on a large working surface, which leads to a high bearing capacity of the inventive spline connection.

Базовыми поверхностями в заявляемом шлицевом соединении являются цилиндрические поверхности вала и втулки, поэтому их окончательная обработка (шлифование) не представляет трудностей и не требует специального оборудования. Поскольку элементы соединения - канавки на валу и втулке, шлицы-стержни имеют простую форму, конструкция соединения максимально упрощена.The base surfaces in the inventive splined joint are the cylindrical surfaces of the shaft and the sleeve, so their final processing (grinding) is not difficult and does not require special equipment. Since the connection elements are grooves on the shaft and sleeve, the splined rods have a simple shape, the design of the connection is maximally simplified.

Для увеличения срока службы вала и втулки, как более сложных по изготовлению деталей, шлицы-стержни имеют меньшую твердость по отношению к ним и служат в качестве сменных деталей.To increase the service life of the shaft and the sleeve, as more difficult to manufacture parts, spline rods have lower hardness with respect to them and serve as replaceable parts.

С целью исключения выпадания шлицев-стержней из канавок втулки, ее перед сборкой намагничивают.In order to exclude the loss of splines-rods from the grooves of the sleeve, it is magnetized before assembly.

Возможен также вариант фиксирования от выпадания шлицев-стержней во втулках заплечиками канавок, образующихся при размещении осей цилиндрических канавок во втулках на диаметре большем, чем диаметр отверстия втулки.It is also possible to fix the slots-rods in the bushings from falling out of the bushings by the shoulders of the grooves formed when the axes of the cylindrical grooves are placed in the bushings at a diameter larger than the diameter of the bore hole.

Заявляемое шлицевое соединение показано на чертежах, где на фиг. 1 - общий вид шлицевого соединения, на фиг. 2 - разрез A-A на фиг. 1, на фиг. 3 - установка пружинного стопорного кольца на фиг. 1, на фиг. 4, 5 и 6 - чертежи, соответственно, общего вида шлицевого соединения, шлицевого вала и втулки в сборе с шлицами-стержнями, выполненные в системе трехмерного моделирования, на фиг. 7 - вариант соединения вала со втулкой, в котором фиксация от смещения шлицев-стержней во втулке в осевом направлении осуществлена за счет упоров несквозных канавок и стопорного пружинного кольца, а от выпадания из канавок при сборке - за счет выполнения осей канавок во втулке на диаметре большем, чем наружный диаметр вала, на фиг. 8 - разрез B-B на фиг. 7.The inventive splined joint is shown in the drawings, where in FIG. 1 is a general view of a spline connection, in FIG. 2 is a section A-A in FIG. 1, in FIG. 3 - installation of a snap ring in FIG. 1, in FIG. 4, 5 and 6 are drawings, respectively, of a general view of a spline connection, a spline shaft and a sleeve assembly with splined rods, made in a three-dimensional modeling system, in FIG. 7 is a variant of connecting the shaft to the sleeve, in which the axial direction of the locking of the splines-rods in the sleeve is achieved by stopping through the grooves and the snap ring, and from falling out of the grooves during assembly, by making the axes of the grooves in the sleeve larger in diameter than the outer diameter of the shaft, in FIG. 8 is a section B-B in FIG. 7.

Заявляемое шлицевое соединение содержит вал 1 и подвижную в осевом направлении втулку 2 с вставленными в цилиндрические канавки, выполненные в отверстии втулки по образующим, цилиндрическими шлицами-стержнями 3. Шлицы-стержни зафиксированы во втулке, от смещения в осевом направлении, пружинными стопорными кольцами 4, размещенными в кольцевых проточках, выполненных в отверстии втулки, по ее краям. Шлицы-стержни, своими выступающими из втулки частями, введены в зацепление с цилиндрическими канавками, выполненными ответно на наружном диаметре вала.The inventive spline connection comprises a shaft 1 and an axially movable sleeve 2 with inserted into cylindrical grooves made in the bore of the sleeve along generatrix, cylindrical splines-rods 3. The splined rods are fixed in the sleeve, from axial displacement, by snap rings 4, placed in annular grooves made in the hole of the sleeve, along its edges. Slots-rods, their parts protruding from the sleeve, are engaged with cylindrical grooves made in response to the outer diameter of the shaft.

Сборка заявляемого шлицевого соединения производится следующим образом. В одну из кольцевых проточек, выполненных в отверстии по краям втулки 2, вставляется пружинное стопорное кольцо 4. Затем, при необходимости, втулку намагничивают и вставляют в цилиндрические канавки, выполненные в ее отверстии по образующим, шлицы-стержни 3 до упора в установленное пружинное стопорное кольцо. Шлицы-стержни окончательно фиксируют от осевого смещения установкой второго стопорного кольца в кольцевую проточку, выполненную в отверстии на другом краю втулки. В полученную сборочную единицу вставляют шлицевый вал 1, предварительно совместив цилиндрические канавки на валу с выступающими из втулки, частями шлицев-стержней.The assembly of the inventive spline connection is as follows. In one of the annular grooves made in the hole along the edges of the sleeve 2, a spring retaining ring 4 is inserted. Then, if necessary, the sleeve is magnetized and inserted into the cylindrical grooves made in its hole along the generatrices, the splined rods 3 all the way into the installed spring retainer ring. Slot rods are finally fixed from axial displacement by installing a second retaining ring in an annular groove made in the hole on the other edge of the sleeve. A splined shaft 1 is inserted into the resulting assembly unit, after aligning the cylindrical grooves on the shaft with the parts of the splined rods protruding from the sleeve.

Легкость перемещения шлицев-стержней в канавках вала увеличивает износостойкость шлицевого соединения при одновременном действии нагрузки и осевого перемещения втулки на валу, поэтому заявляемое шлицевое соединение может быть использовано для соединения карданного вала автомобиля.The ease of movement of the splined rods in the shaft grooves increases the wear resistance of the splined joint under the simultaneous action of the load and the axial movement of the sleeve on the shaft, therefore, the inventive splined joint can be used to connect the cardan shaft of the car.

Claims

1. A spline connection comprising a shaft and an axially movable sleeve with inserted spline elements, characterized in that the spline elements are made in the form of cylindrical rods and inserted into cylindrical grooves made in the bore of the sleeve along generatrices, and also fixed from displacement in the axial direction spring retaining rings installed in the annular grooves along the edges of the sleeve, while the splined rods are engaged with their counterparts protruding from the sleeve and grooves made on the outer diameter of the shaft.

2. A spline connection according to claim 1, characterized in that the sliding fit is made along the outer diameter of the shaft and the bore of the sleeve.

3. The slotted connection according to claim 1, characterized in that the spline rods are installed in the grooves of the sleeve with a gap and are movable in the transverse directions within the tolerance.

4. The spline connection according to claim 1, characterized in that the spline rods have lower hardness compared to the sleeve and shaft and are replaceable.

5. The spline connection according to claim 1, characterized in that the bushings are pre-magnetized before inserting the splined rods.

6. The spline connection according to claim 5, characterized in that the fixation from falling out of the splines-rods from the sleeve grooves is carried out by the shoulders of the grooves formed when their axes are placed on a diameter larger than the diameter of the sleeve bore.