RU2110704C1

RU2110704C1 - Shaft

Info

Publication number: RU2110704C1
Application number: RU95121671A
Authority: RU
Inventors: К.П. Алексеев; И.Г. Терегулов
Original assignee: Алексеев Кирилл Петрович
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1998-05-10

Abstract

FIELD: transmissions for transport facilities. SUBSTANCE: shaft includes central part 1 (pipe) made from composite material, connecting part and holder 6. Connecting part 2 is made in form of bush with longitudinal slots 3, circular bore 4 and circular projection 5. Holder 6 has circular slots 7, longitudinal slots 8 and projection 9. Arranged in between inner surface of pipe 1 and outer surface of bush 2 are wedge-type inserts 10 with end projection 11, circular projections 12 and longitudinal projections 13. Wedge-type inserts 10 are received by longitudinal slots 3 of bush 2 for axial displacement. Thrust ring 14 is located between side wall of circular bore of bush 2 and end of projection 9 of holder 6. EFFECT: increased loading capacity of shaft due to reliable solid joint of central part bush with end fittings ensuring smooth distribution of forces in joint in transmitting the torques and bending moments, as well as axial forces arising during operation of shaft. 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям валов, в частности карданных, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. The invention relates to mechanical engineering, specifically to shaft structures, in particular cardan, and can be used in transmissions of vehicles.

Известен вал (авт. св. СССР N 1682656, кл. F 16 C 3/00, 1991), содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала с расположенной на ее концах металлической арматурой в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающей трубу обоймы в виде перфорированных тонколистовых пластин, равномерно расположенных по окружности трубы и скрепленных заклепками совместно с трубой и присоединительной частью. Known shaft (ed. St. USSR N 1682656, class F 16 C 3/00, 1991), containing the Central part in the form of a pipe made of composite polymer material with metal fittings located at its ends in the form of a connecting part covered by a pipe and enclosing a tube pipe in the form of perforated thin-sheet plates evenly spaced around the circumference of the pipe and riveted together with the pipe and the connecting part.

Однако в такой конструкции в зонах перехода от присоединительной части к трубе и по периметру перфорированных тонколистовых пластин возможна повышенная концентрация напряжений, которая при повышенных нагрузках может привести к разрушению клеевого слоя, неравномерному распределению усилий в соединении и разрушению вала. Кроме этого, технологический процесс сборки такого вала требует больших трудозатрат. However, in this design, in the transition zones from the connecting part to the pipe and along the perimeter of the perforated thin-sheet plates, an increased concentration of stresses is possible, which under increased loads can lead to destruction of the adhesive layer, uneven distribution of forces in the connection and destruction of the shaft. In addition, the assembly process of such a shaft requires a lot of labor.

Прототипом изобретения является вал (патент США N 4173128, кл. F 16 C 1/00, 1979), содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала с расположенной на ее концах арматурой в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающей трубу обоймы, в трубе, присоединительной части и обойме выполнены соосные отверстия, в которых размещены заклепки. The prototype of the invention is a shaft (US patent N 4173128, CL F 16 C 1/00, 1979), containing the Central part in the form of a pipe made of composite polymer material with fittings located at its ends in the form of a connecting part covered by a pipe and covering the casing pipe, in the pipe, the connecting part and the holder are made of coaxial holes in which rivets are placed.

Однако в такой конструкции также возможна повышенная концентрация напряжений в зонах перехода от присоединительной части и обоймы к трубе, которая снижает нагрузочную способность соединения трубы с арматурой. Технологический процесс сборки требует больших трудозатрат. However, in such a design, an increased concentration of stresses in the transition zones from the connecting part and the cage to the pipe is also possible, which reduces the load-carrying capacity of the pipe to the fittings. The assembly process requires a lot of labor.

Техническим результатом от использования предлагаемого вала является повышение нагрузочной способности за счет надежного неразъемного соединения центральной части вала с концевой арматурой, которое позволяет исключить возникновение повышенных концентраций напряжений в зонах перехода от присоединительной части и обоймы к трубе и обеспечить равномерное распределение усилий в соединении при передаче крутящих и изгибающих моментов, а также осевых сил, возникающих во время работы вала. Кроме этого, упрощается технологический процесс сборки вала. The technical result from the use of the proposed shaft is to increase the load capacity due to the reliable one-piece connection of the central part of the shaft with the end fittings, which eliminates the occurrence of increased stress concentrations in the transition zones from the connecting part and the cage to the pipe and ensures uniform distribution of efforts in the connection when transmitting torque and bending moments, as well as axial forces arising during shaft operation. In addition, the assembly process of the shaft is simplified.

Вал, содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного материала, расположенную на ее концах арматуру в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающую трубу обойму, снабжен вкладышами, выполненными клиновыми с торцевым выступом, кольцевыми и продольными выступами на поверхности, обращенной к трубе и упорным разрезным кольцом, при этом присоединительная часть выполнена в виде втулки с продольными конусными пазами, кольцевой расточкой и кольцевым выступом с наружной стороны, конец втулки для обеспечения переменной жесткости со стороны зоны прихода его к трубе выполнен конусным, обойма выполнена с кольцевыми и продольными пазами с внутренней стороны и торцевым выступом, и конусным концом со стороны зоны перехода его к трубе, вкладыши размещены между внутренней поверхностью трубы и втулкой и установлены в продольных пазах втулки с возможностью осевого перемещения, упорное разрезное кольцо контактирует с боковой стенкой кольцевой расточки втулки и торцом выступа обоймы, а присоединительная часть, вкладыши, концы центральной трубы и обойма расположены коаксиально, причем арматура выполнена металлической. A shaft containing a central part in the form of a pipe made of composite material, reinforcement located at its ends in the form of a connecting part covered by a pipe and covering a pipe, is provided with inserts made of wedges with an end protrusion, ring and longitudinal protrusions on the surface facing the pipe and a thrust split ring, while the connecting part is made in the form of a sleeve with longitudinal conical grooves, an annular bore and an annular protrusion from the outside, the end of the sleeve to ensure variable rigidity from the side of the zone of its arrival to the pipe is made conical, the cage is made with annular and longitudinal grooves from the inside and the end protrusion, and the conical end from the side of the zone of transition to the pipe, the liners are placed between the inner surface of the pipe and the sleeve and installed in longitudinal grooves bushings with the possibility of axial movement, the thrust split ring is in contact with the side wall of the annular bore of the sleeve and the end face of the protrusion of the cage, and the connecting part, liners, ends of the central pipe and cage ra arranged coaxially, with reinforcement made of metal.

На фиг. 1 изображен вал, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вариант втулки; на фиг. 4 - то же, с вилкой карданного шарнира; на фиг. 5 - то же, с втулкой шлицевой осевого компенсатора. In FIG. 1 shows a shaft, a general view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - the same version of the sleeve; in FIG. 4 - the same, with a gimbal fork; in FIG. 5 - the same, with a sleeve spline axial compensator.

Вал содержит центральную часть 1, выполненную в виде трубы из композиционного полимерного материала, концевую металлическую арматуру, состоящую из присоединительной части 2 с продольными пазами 3, кольцевой расточкой 4 и кольцевым выступом 5, обойму 6 с кольцевыми пазами 7, продольными пазами 8 и торцевым выступом 9, клиновые вкладыши 10 с торцевым выступом 11, кольцевыми выступами 12 и продольными выступами 13 и упорное разрезное кольцо 14. Присоединительная часть 2 может быть снабжена фланцем 15, выполнена в виде втулки (фиг. 3), в виде вилки карданного шарнира (фиг. 4), в виде втулки шлицевой (фиг. 5). The shaft contains a central part 1 made in the form of a pipe made of composite polymer material, end metal reinforcement consisting of a connecting part 2 with longitudinal grooves 3, an annular bore 4 and an annular protrusion 5, a clip 6 with annular grooves 7, longitudinal grooves 8 and an end protrusion 9, wedge inserts 10 with an end protrusion 11, annular protrusions 12 and longitudinal protrusions 13 and a thrust split ring 14. The connecting part 2 can be provided with a flange 15, made in the form of a sleeve (Fig. 3), in the form of a cardan fork of the hinge (Fig. 4), in the form of a spline sleeve (Fig. 5).

Сборка вала производится следующим образом. The shaft assembly is as follows.

На присоединительную часть 2 надевают обойму 6. В продольные пазы 3 присоединительной части 2 устанавливают клиновые вкладыши 10 до упора их торцов в боковую стенку кольцевого выступа 5. Внутреннюю и наружную поверхности концевых участков центральной части 1 обмазывают полимерным клеем холодного отверждения и вставляют в полость между наружной поверхностью клиновых вкладышей 10 и внутренней поверхностью обоймы 6 до упора их торцов в торцевые выступы 11 клиновых вкладышей 10. Затем к обойме 6 прикладывают усилие в осевом направлении к центральной части 1, перемещают ее до упора торцевого выступа 9 в выступы 11 клиновых вкладышей 10. После чего обойму 6 устанавливают неподвижно, а прикладыванием усилия к присоединительной части 2 перемещают ее в осевом направлении от центральной части 1 до обжатия концевых участков. В зазор между боковой стенкой концевого выступа 5 присоединительной части 2 и торцом выступа 6 вставляют разрезное кольцо 14. A clip 6 is put on the connecting part 2. In the longitudinal grooves 3 of the connecting part 2, wedge liners 10 are installed until the ends of the ends fit into the side wall of the annular protrusion 5. The inner and outer surfaces of the end sections of the central part 1 are coated with cold curing polymer glue and inserted into the cavity between the outer the surface of the wedge liners 10 and the inner surface of the cage 6 to the end of their ends in the end protrusions 11 of the wedge liners 10. Then, an axial force is applied to the cage 6 to the central 1 the second part, it is moved to the mechanical stop flange 9 in the projections 11 of wedge inserts 10. Then the housing 6 is fixedly mounted, and applying a force to the connecting portion 2 is moved in its axial direction from the central part 1 before being crimped end portions. A split ring 14 is inserted into the gap between the side wall of the end protrusion 5 of the connecting part 2 and the end face of the protrusion 6.

Коаксиально расположенные кольцевые и продольные пазы 7 и 8 обоймы 6 и кольцевые и продольные пазы 12 и 13 клиновых вкладышей 10 обеспечивают повышенную прилегаемость клиновых вкладышей 10 и обоймы 6 к поверхностям центральной части 1 при сборке конструкции, способствуя тем самым улучшению адгезии между соединяемыми деталями. Coaxially arranged annular and longitudinal grooves 7 and 8 of the sleeve 6 and the annular and longitudinal grooves 12 and 13 of the wedge inserts 10 provide increased adhesion of the wedge inserts 10 and the holder 6 to the surfaces of the central part 1 when assembling the structure, thereby improving adhesion between the joined parts.

Предлагаемая конструкция вала характеризуется повышенной нагрузочной способностью за счет надежного неразъемного соединения центральной части вала с концевой арматурой, обеспечивающего равномерное распределение усилий в соединении при передаче крутящих и изгибающих моментов, а также осевых сил, возникающих во время работы вала. Кроме того, упрощается процесс сборки вала. The proposed shaft design is characterized by increased load capacity due to the reliable one-piece connection of the central part of the shaft with the end fittings, providing a uniform distribution of efforts in the connection when transmitting torques and bending moments, as well as axial forces arising during shaft operation. In addition, the shaft assembly process is simplified.

Claims

A shaft containing a central part in the form of a pipe made of composite polymer material, reinforcement located at its ends in the form of a connecting part covered by a pipe, and a cage covering the pipe, characterized in that the shaft is equipped with inserts made of wedge with an end protrusion, ring and longitudinal protrusions on the surface facing the pipe and a persistent split ring, while the connecting part is made in the form of a sleeve with longitudinal conical grooves, an annular bore and an annular protrusion with an outer to ensure variable stiffness on the side of the zone of its entry to the pipe, the casing is made conical, the cage is made with annular and longitudinal grooves on the inside and the end protrusion and conical end on the side of the transition zone to the pipe, liners are placed between the inner surface of the pipe and the sleeve and installed in the longitudinal grooves of the sleeve with the possibility of axial movement, the persistently split ring is in contact with the side wall of the annular bore of the sleeve and the end face of the collar protrusion, and the connecting part, the liner and, the ends of the central pipe and the ferrule are coaxially arranged, the reinforcement being made of metal.