RU183767U1

RU183767U1 - Shaft hub connection

Info

Publication number: RU183767U1
Application number: RU2017118184U
Authority: RU
Inventors: Михаил Олегович Арбузов; Алексей Яковлевич Некрасов; Александр Николаевич Соболев
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2017-05-25
Publication date: 2018-10-02

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к соединениям вал-ступица, подобное соединение может быть использовано для закрепления шкивов, звездочек, маховиков, зубчатых колес, рычагов и аналогичных элементов преимущественно на окончании вала. В соединении вал-ступица, включающем ступицу, внутренняя посадочная поверхность которой сформирована в виде встречно направленных конических участков, вал с цилиндрической посадочной поверхностью и оппозитно относительно пересечения конических участков размещенные в зазоре между валом и ступицей два одинаковых кольца, изготовленные из упругого материала, со средством их осевого перемещения, выполненного в виде четного количества винтов, размещенных в соответствующих отверстиях, равномерно по окружности сформированных в каждом из упомянутых колец чередующимися так, что одни из них выполнены резьбовыми под резьбу винта, а другие выполнены с зазором под стержень винта. Каждое из колец выполнено в виде двух полуколец, в торцах каждого полукольца между упомянутыми отверстиями под винты выполнены торцовые пазы, причем при 4 винтах имеется по одному пазу в каждом полукольце с торца, обращенного вовне ступицы, а при числе винтов больше 4, пазы выполняются чередующимися поочередно с обоих торцов, так, что 2l>L и l<L, где L - осевой размер кольца, l - осевой размер пазов. Оптимальным является исполнение, когда торцовые пазы в полукольцах выполнены отстоящими от близлежащих отверстий двух типов под винты на одинаковое расстояние. Технический результат - повышение эффективности соединения вала со ступицей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to shaft-hub connections, a similar connection can be used to fasten pulleys, sprockets, flywheels, gears, levers and similar elements mainly at the end of the shaft. In the shaft-hub connection, including the hub, the inner seating surface of which is formed in the form of counter-directed conical sections, a shaft with a cylindrical seating surface and opposite to the intersection of the conical sections two identical rings made of an elastic material placed in the gap between the shaft and the hub with means their axial movement, made in the form of an even number of screws placed in the corresponding holes, uniformly around the circumference formed in each of the aforementioned rings are alternating so that some of them are threaded to fit the screw thread, while others are made with a clearance under the screw shaft. Each of the rings is made in the form of two half rings, at the ends of each half ring between the said screw holes there are end grooves, and with 4 screws there is one groove in each half ring from the end facing the outside of the hub, and when the number of screws is more than 4, the grooves are made alternating alternately from both ends, so that 2l> L and l <L, where L is the axial size of the ring, l is the axial size of the grooves. Optimal is the design when the end grooves in the half rings are made spaced from the neighboring holes of two types for screws at the same distance. The technical result is an increase in the efficiency of the connection of the shaft with the hub. 1 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к соединениям вал-ступица, подобное соединение может быть использовано для закрепления шкивов, звездочек, маховиков, зубчатых колес, рычагов и аналогичных элементов преимущественно на окончании вала.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to shaft-hub connections, a similar connection can be used to fasten pulleys, sprockets, flywheels, gears, levers and similar elements mainly at the end of the shaft.

Из уровня техники известно соединение вала со ступицей биконическими зажимными кольцами и размыкающими их при затяжке винтов промежуточными коническими кольцами, установленными в кольцевом зазоре между валом и ступицей (Орлов П.И., Основы конструирования, М.: Машиностроение, кн. 2, 1977, с. 306, рис. 329а).It is known from the prior art to connect a shaft to a hub with biconical clamping rings and to open them when tightening the screws with intermediate conical rings installed in the annular gap between the shaft and the hub (P. Orlov, Fundamentals of Design, M .: Mechanical Engineering, vol. 2, 1977, p. 306, Fig. 329a).

Недостатками этого соединения являются необходимость центрирования по четырем поверхностям и неравномерность распределения контактных давлений по их длине, а также нарушение соединения вала со ступицей при перегрузке крутящего момента.The disadvantages of this connection are the need for centering on four surfaces and the uneven distribution of contact pressures along their length, as well as the violation of the connection of the shaft with the hub when torque is overloaded.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является соединение вал-ступица, включающее ступицу, внутренняя посадочная поверхность которой сформирована в виде встречно направленных конических участков, вал с цилиндрической посадочной поверхностью и оппозитно относительно пересечения конических участков размещенные в зазоре между валом и ступицей два кольца, изготовленные из упругого материала, с средством их осевого перемещения, выполненного в виде винтов, размещенных в соответствующих отверстиях, равномерно по окружности сформированных в каждом из упомянутых колен чередующимися так, что одни из них выполнены резьбовыми под резьбу винта, а другие выполнены с зазором под стержень винта (Заявка ФРГ DE 000003443757 A1, МПК: F16D 1/08, опубл. 05.06.1986).The closest technical solution to the invention is a shaft-hub connection, including a hub, the inner seating surface of which is formed in the form of counter-directed conical sections, a shaft with a cylindrical seating surface and opposite to the intersection of the conical sections two rings made of the gap between the shaft and the hub made of elastic material, with the means of their axial movement, made in the form of screws placed in the corresponding holes, uniformly around the circumference formed in each of the mentioned elbows alternating so that some of them are threaded for screw thread, and the others are made with a clearance under the screw shaft (Application of Germany DE 000003443757 A1, IPC: F16D 1/08, publ. 05.06.1986).

Недостатком такого соединения является низкая надежность при кратковременных перегрузках крутящего момента из-за потери несущей способности соединения при действии крутящего момента, превышающего расчетный момент, обеспеченный создаваемым при сборке соединения натягом.The disadvantage of such a connection is its low reliability during short-term overloads of torque due to loss of the bearing capacity of the connection under the action of a torque exceeding the design torque provided by the interference created during assembly of the connection.

Задачей полезной модели является повышение несущей способности соединения при действии крутящего момента за счет повышения создаваемого при сборке соединения натяга.The objective of the utility model is to increase the bearing capacity of the joint under the action of torque by increasing the interference generated during assembly of the joint.

Технический результат - повышение эффективности соединения вала со ступицей.The technical result is an increase in the efficiency of the connection of the shaft with the hub.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в соединении вал-ступица, включающем ступицу, внутренняя посадочная поверхность которой сформирована в виде встречно направленных конических участков, вал с цилиндрической посадочной поверхностью и оппозитно относительно пересечения конических участков размещенные в зазоре между валом и ступицей два одинаковых кольца, изготовленные из упругого материала, со средством их осевого перемещения, выполненного в виде четного количества винтов, размещенных в соответствующих отверстиях, равномерно по окружности сформированных в каждом из упомянутых колец чередующимися так, что одни из них выполнены резьбовыми под резьбу винта, а другие выполнены с зазором под стержень винта. Каждое из колец выполнено в виде двух полуколец, и в торцах каждого полукольца между упомянутыми отверстиями двух типов под винты выполнены торцовые пазы так, что 2l>L и l<L, где L - осевой размер кольца, l - осевой размер пазов, причем при 4 винтах выполняется по одному пазу в каждом полукольце с торца, обращенного вовне ступицы, а при числе винтов больше 4 пазы выполняются чередующимися поочередно с обоих торцов. Оптимальным является исполнение, когда торцовые пазы в полукольцах выполнены отстоящими от близлежащих отверстий двух типов под винты на одинаковое расстояние.The problem is solved, and the claimed technical result is achieved by the fact that in the shaft-hub connection, including the hub, the inner seating surface of which is formed in the form of counter-directed conical sections, the shaft with a cylindrical landing surface and opposite to the intersection of the conical sections located in the gap between the shaft and two identical rings made of an elastic material with a hub, with the means of their axial movement, made in the form of an even number of screws, placed holes in the corresponding holes, uniformly circumferentially formed in each of the said rings, alternating so that some of them are threaded to fit the screw thread, and others are made with a clearance under the screw shaft. Each of the rings is made in the form of two half rings, and at the ends of each half ring between the mentioned two types of screw holes, end grooves are made so that 2l> L and l <L, where L is the axial size of the ring, l is the axial size of the grooves, and for With 4 screws, one groove is made in each half-ring from the end facing outward of the hub, and with the number of screws more than 4, the grooves are made alternating alternately from both ends. Optimal is the design when the end grooves in the half rings are made spaced from the neighboring holes of two types for screws at the same distance.

Полезная модель иллюстрируется изображениями, на которых показаны:The utility model is illustrated by images showing:

на Фиг. 1 - соединение вала со ступицей, вид с торца;in FIG. 1 - connection of the shaft with the hub, end view;

на Фиг. 2 - разрез А-А на Фиг. 1;in FIG. 2 is a section AA in FIG. one;

на Фиг. 3 - кольцо в изометрии: а) для 4 винтов; б) для 6 винтов.in FIG. 3 - isometric ring: a) for 4 screws; b) for 6 screws.

Проставленным на изображениях позициям соответствуют следующие значения:The following values correspond to the positions on the images:

1 - вал;1 - shaft;

2 - ступица;2 - a nave;

3 - посадочная поверхность вала;3 - landing surface of the shaft;

4 - конический участок посадочной поверхности ступицы;4 - a conical section of the landing surface of the hub;

5 - кольцо;5 - ring;

6 - винт;6 - screw;

7 - головка винта;7 - screw head;

8 - резьба винта;8 - screw thread;

9 - стержень винта;9 - screw shaft;

10 - отверстие, выполненное резьбовым под резьбу винта;10 - hole made threaded for screw thread;

11 - отверстие, выполненное с зазором под стержень винта;11 - hole made with a gap under the screw shaft;

12 - полукольцо;12 - half ring;

13 - торцовый паз полукольца;13 - end groove of the half ring;

14 - наружная поверхность полукольца;14 - the outer surface of the half ring;

15 - гнездо под головку винта;15 - socket under the screw head;

16 - торец полукольца, обращенный вовне ступицы:16 - end face of the semicircle facing outside the hub:

17 - торец полукольца, обращенный внутрь ступицы.17 - end face of the semicircle facing the inside of the hub.

Как следует из представленных изображений, заявленное соединение включает ступицу 2, внутренняя посадочная поверхность которой сформирована в виде встречно направленных конических участков 4, вал 1 с цилиндрической посадочной поверхностью 3 и оппозитно относительно пересечения конических участков 4 размещенные в зазоре между валом 1 и ступицей 2 два одинаковых кольца 5, выполненные из упругого материала, (например из стали). В заявленном соединении кольца 5, как и в прототипе, оснащены средством их осевого перемещения, выполненного в виде винтов 6, размещенных в соответствующих отверстиях 10 и 11, равномерно по окружности сформированных в каждом из упомянутых колец 5 чередующимися так, что одни из них - отверстия 10 - выполнены резьбовыми под резьбу 8 винта 6, а другие - отверстия 11 - выполнены с зазором под стержень 9 винта 6. Также в кольцах 5 со стороны отверстий 11 могут быть выполнены гнезда 15 под головки 7 винтов 6.As follows from the images presented, the claimed connection includes a hub 2, the inner seating surface of which is formed in the form of counter-directed conical sections 4, a shaft 1 with a cylindrical seating surface 3 and opposite to the intersection of the conical sections 4 located in the gap between the shaft 1 and the hub 2 are two identical rings 5 made of an elastic material (for example, steel). In the claimed connection, the rings 5, as in the prototype, are equipped with a means of their axial movement, made in the form of screws 6, placed in the corresponding holes 10 and 11, evenly circumferentially formed in each of the mentioned rings 5 alternating so that one of them is the hole 10 - are made threaded for the thread 8 of the screw 6, and the other holes 11 are made with a gap under the shaft 9 of the screw 6. Also, in the rings 5 from the side of the holes 11, sockets 15 for the heads 7 of screws 6 can be made.

Каждое из колец 5 формируется из двух независимых полуколец 12, имеющих отверстия 10 и 11. Кольца 5 сориентированы в зазоре между валом 1 и ступицей 2 так, что отверстия под стержень винта 11 в одном кольце совпадают по оси с резьбовыми отверстиями 10 в другом кольце и фиксируются в данном положении завинчиванием винтов 6, что обеспечивает жесткость всей конструкции. В торцах каждого полукольца между упомянутыми отверстиями двух типов под винты 10 и 11 выполнены торцовые пазы 13 так, что 2l>L и l<L, где L - осевой размер кольца 5 (он же осевой размер полуколец 12), а l - осевой размер пазов 13, причем при 4-х винтах выполняется по одному пазу в каждом полукольце с торца 16, обращенного вовне ступицы, а при числе винтов больше 4 пазы выполняются чередующимися поочередно с обоих торцов 16 и 17, что обеспечивает наиболее плотное прилегание внутренних и наружных 14 поверхностей колец 5 к посадочным поверхностям вала 3 и ступицы 4.Each of the rings 5 is formed of two independent half rings 12 having holes 10 and 11. The rings 5 are oriented in the gap between the shaft 1 and the hub 2 so that the holes for the shaft of the screw 11 in one ring coincide along the axis with the threaded holes 10 in the other ring and are fixed in this position by screwing screws 6, which ensures rigidity of the entire structure. At the ends of each half-ring, between the above-mentioned two types of holes for screws 10 and 11, end grooves 13 are made so that 2l> L and l <L, where L is the axial size of ring 5 (it is the axial size of half rings 12) and l is the axial size grooves 13, moreover, with 4 screws, one groove is made in each half ring from the end 16 facing the outside of the hub, and with the number of screws more than 4, grooves are made alternating alternately from both ends 16 and 17, which ensures the tightest fit of the inner and outer 14 surfaces of the rings 5 to the seating surfaces of the shaft 3 and the hub 4.

Наружные поверхности 14 полуколец 12 следует выполнять коническими с конусностью, близкой к конусности конических участков 4 ступицы 2. Из условия эффективности соединения за счет равномерности создаваемого при сборке соединения натяга оптимально исполнение торцовых пазов 13 в полукольцах 5, отстоящими от близлежащих отверстий двух типов под винты 10 и 11 на одинаковое расстояние.The outer surfaces 14 of the half rings 12 should be made conical with a taper close to the taper of the conical sections 4 of the hub 2. From the condition of the connection efficiency, due to the uniformity of the interference fit created during assembly, the performance of the end grooves 13 in the half rings 5 spaced from the two adjacent holes for screws 10 and 11 at the same distance.

Сборку соединения производят следующим образом.The assembly of the compound is as follows.

На вал 1 устанавливают кольцо 5, состоящее из двух полуколец 12, торцом 17 в ту сторону, с которой будут монтировать деталь, предназначенную для закрепления на валу, надвигают ее ступицей 2 на кольцо 5.On the shaft 1, a ring 5 is installed, consisting of two half rings 12, with the end face 17 in the direction from which the part intended to be mounted on the shaft will be mounted, push it with the hub 2 on the ring 5.

После этого в свободный зазор между ступицей 2 и валом 1 устанавливают второе кольцо 5, состоящее, как и первое кольцо 5, из двух полуколец 12, торцом 16 наружу. Перемещением собранного комплекта из трех элементов - детали, закрепляемой на валу, и двух колец 5 - вдоль вала размещают тот в нужном положении в осевом направлении и приступают к фиксации его на валу. Для этого вводят снаружи с двух сторон в отверстия 11 обоих колец 5 необходимое количество винтов 6, поворотом одного из колец вокруг оси добиваются совпадения осей винтов 6 в одном кольце 5 с осями резьбовых отверстий 10 в другом кольце 5, после чего ввинчивают все винты 6 с двух сторон ступицы 2 до тех пор, пока головки 7 винтов 6 полностью не войдут в гнезда для них 15 в обоих кольцах 5, а при исполнении полуколец 12 без гнезд 15 под головку 7 винта 6, - пока головки 7 винтов 6 не прижмутся к наружным торцам 16 полуколец 12, и затягивают винты 6, стягивая между собой оба кольца 5 с осевой силой такой величины, которая необходима для создания соответствующих сил трения на двух наружных конических поверхностях 4 и двух внутренних цилиндрических поверхностях 3 двух колец 5, которые будут достаточны для обеспечения передачи соединением с вала 1 на ступицу 2 (или наоборот) крутящего момента заданной величины.After that, in the free gap between the hub 2 and the shaft 1, a second ring 5 is installed, consisting, like the first ring 5, of two half rings 12, with the end 16 facing out. By moving the assembled set of three elements - the part mounted on the shaft, and two rings 5 - along the shaft, place it in the desired position in the axial direction and begin to fix it on the shaft. To do this, the required number of screws 6 is inserted from both sides into the holes 11 of both rings 5 from the outside, by turning one of the rings around the axis, the axes of the screws 6 in one ring 5 coincide with the axes of the threaded holes 10 in the other ring 5, after which all screws 6 are screwed in of the two sides of the hub 2 until the heads 7 of the screws 6 completely fit into the slots for them 15 in both rings 5, and when making half-rings 12 without sockets 15 under the head 7 of the screw 6, until the heads 7 of the screws 6 are pressed against the outer the ends 16 of the half rings 12, and tighten the screws 6, tightening between both rings 5 with an axial force of such a magnitude that is necessary to create the corresponding friction forces on two outer conical surfaces 4 and two inner cylindrical surfaces 3 of two rings 5, which will be sufficient to ensure transmission by connection from shaft 1 to hub 2 (or vice versa) torque set value.

Разборка соединения осуществляется в обратном порядке. Вывинчиваются и вынимаются из обоих колец 5 с двух сторон ступицы 2 винты 6, вынимаются из ступицы 2 два полукольца 12 одного из колец 5, затем либо в ту же сторону с оставшегося на валу 1 второго кольца 5 снимается закрепленная ранее на валу деталь, а потом с вала 1 снимаются остающиеся на нем два полукольца 12, либо с вала 1 снимается деталь вместе с остающимися в ней двумя полукольцами 12 второго кольца 5 с последующим их извлечением из ступицы 2.Disassembly of the connection is carried out in the reverse order. Screws 6 are unscrewed and removed from both rings 5 on both sides of the hub 2, two half rings 12 of one of the rings 5 are removed from the hub 2, then either the part previously fixed on the shaft that is left on the shaft 1 of the second ring 5 is removed, and then the two half rings 12 remaining on it are removed from the shaft 1, or the part is removed from the shaft 1 along with the two half rings 12 of the second ring 5 remaining in it, followed by their removal from the hub 2.

Экспериментально (методом компьютерного моделирования) установлено, что при прочих равных параметрах заявленное техническое решение по сравнению с прототипом способно выдерживать без потери несущей способности нагрузки до 15% выше.It was established experimentally (by computer simulation) that, ceteris paribus, the claimed technical solution is able to withstand up to 15% higher load loss without loss of load bearing capacity.

Исходя из изложенного, можно сделать вывод о том, что при реализации полезной модели поставленная задача - повышение несущей способности соединения при действии крутящего момента за счет повышения создаваемого при сборке соединения натяга - решена, а заявленный технический результат - повышение эффективности соединения вала со ступицей - достигнут.Based on the foregoing, we can conclude that when implementing the utility model, the task - to increase the bearing capacity of the joint under the action of the torque due to the increase in interference created during assembly of the joint - has been solved, and the claimed technical result - increasing the efficiency of connecting the shaft to the hub - has been achieved .

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле полезной модели признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата.An analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the utility model are significant and interconnected with the formation of a stable set of necessary features, unknown at the priority date from the prior art and sufficient to obtain the claimed technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к машиностроению, в частности к соединениям вал-ступица, и может быть использован для закрепления шкивов, звездочек, маховиков, зубчатых колес, рычагов и аналогичных элементов преимущественно на окончании вала;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, relates to mechanical engineering, in particular to hub-shaft connections, and can be used to fasten pulleys, sprockets, flywheels, gears, levers, and similar elements mainly at the end of the shaft;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the utility model, the possibility of its implementation using the methods and methods described above and known from the prior art on the priority date has been confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed object meets the criteria of patentability "novelty" and "industrial applicability" under applicable law.

Claims

1. The shaft-hub connection, including a hub, the inner seating surface of which is formed in the form of opposing conical sections, a shaft with a cylindrical seating surface and opposite to the intersection of the conical sections two identical rings made of elastic material placed in the gap between the shaft and the hub, with means of their axial movement, made in the form of an even number of screws placed in the corresponding holes uniformly around the circumference formed in each of the said rings alternating so that some of them are threaded for the screw thread, and the others are made with a clearance under the screw shaft, characterized in that each of the rings is made in the form of two half rings, and at the ends of each half ring between the said two types of screw holes are made end grooves so that

2l> L and l <L, where

L is the axial size of the ring;

l is the axial size of the groove.

2. The shaft-hub connection according to claim 1, characterized in that the end grooves in the half rings are made spaced by the same distance from two adjacent holes for the screws.