RU2519996C1 - Knockout gapless attachment of flanges - Google Patents
Knockout gapless attachment of flanges Download PDFInfo
- Publication number
- RU2519996C1 RU2519996C1 RU2013100686/12A RU2013100686A RU2519996C1 RU 2519996 C1 RU2519996 C1 RU 2519996C1 RU 2013100686/12 A RU2013100686/12 A RU 2013100686/12A RU 2013100686 A RU2013100686 A RU 2013100686A RU 2519996 C1 RU2519996 C1 RU 2519996C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- flanges
- cone
- conical
- connection
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Plates (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано для стягивания и жесткой фиксации фланцев полумуфт валов машин, в том числе роторов энергетических турбоагрегатов большой мощности, во время монтажа и ремонтов. Применение заявляемого технического решения позволяет обеспечить значительное повышение несущей способности фланцевых соединений, а также совершенствование технологичности и значительное снижение трудоемкости выполнения сборочно-монтажных работ. Предлагаемое соединение также может быть использовано для соединения корпусов и сосудов высокого давления, подлежащих периодической разборке.The proposed technical solution relates to the field of power engineering and can be used to tighten and tightly fix the flanges of the half-couplings of machine shafts, including rotors of large power turbines, during installation and repairs. The application of the proposed technical solution allows to provide a significant increase in the bearing capacity of flange joints, as well as improving manufacturability and a significant reduction in the complexity of assembly and installation work. The proposed connection can also be used to connect the casings and pressure vessels to be disassembled periodically.
Фланцевые соединения роторов работают в тяжелых условиях нагружения и являются ответственными элементами, в значительной степени определяющими надежность работы турбоагрегата, вследствие чего к этим узлам предъявляются высокие требования, и в первую очередь - по жесткости фиксации фланцев. Недостаточная жесткость фиксации может привести к ухудшению вибрационного состояния турбоагрегата и возникновению аварийных ситуаций, прежде всего вследствие повреждения и разрушения соединительных болтов.Rotor flange connections operate under severe loading conditions and are critical elements that largely determine the reliability of the turbine unit, as a result of which high demands are placed on these nodes, and primarily on the rigidity of fixing the flanges. Insufficient fixation rigidity can lead to a deterioration in the vibrational state of the turbine unit and the occurrence of emergency situations, primarily due to damage and destruction of the connecting bolts.
При эксплуатации турбоагрегатов предусмотрены их периодические планово-предупредительные, а иногда внеплановые ремонты. При этом наряду с другими работами, как правило, производится разборка и повторная сборка фланцевых соединений роторов турбины. Наиболее часто применяется соединение фланцев цилиндрическими болтами, которые устанавливаются с формулярными зазорами в пределах до 0,02 мм. На практике, как правило, эти зазоры на разных болтах составляют до 0,05 мм, а зачастую и более. При затяжке болтов происходит их удлинение и уменьшение диаметра, а следовательно, увеличение первоначального зазора. Вследствие этого при данной технологии сборки полумуфт основной фактор передачи крутящего момента Мкр за счет перерезывающих (поперечных) сил в болтах остается задействованным не в полной мере и передача Мкр осуществляется в основном за счет силы трения между торцевыми поверхностями полумуфт. Часто при нештатном быстром изменении нагрузки одной силы трения для передачи Мкр большой величины оказывается недостаточно. В этом случае при нагрузках, близких к номинальным, может происходить взаимное смещение полумуфт до выборки радиальных зазоров между призонными поверхностями болтов и отверстий.During operation of the turbine units, their periodic scheduled preventive and sometimes unscheduled repairs are provided. At the same time, along with other works, as a rule, disassembly and reassembly of the flange connections of the turbine rotors is performed. The most commonly used is the connection of flanges with cylindrical bolts, which are installed with formal clearances in the range up to 0.02 mm. In practice, as a rule, these gaps on different bolts are up to 0.05 mm, and often more. When tightening the bolts, they elongate and reduce the diameter, and therefore, increase the initial clearance. As a result of this technology of assembly of half-couplings, the main factor of torque transmission M cr due to cutting (transverse) forces in the bolts remains not fully involved and the transmission of M cr is carried out mainly due to the friction force between the end surfaces of the half-couplings. Often during abnormal rapid load changes, one friction force for transmitting M cr of a large value is not enough. In this case, at loads close to nominal, mutual coupling of the coupling halves can take place before the selection of radial clearances between the prismatic surfaces of the bolts and holes.
В результате такого смещения возможно следующее: ухудшение первоначальной центровки роторов, появление «коленчатости» и, как следствие, ухудшение вибрационного состояния турбоагрегата; появление на болтах, установленных с наименьшими зазорами, запредельных напряжений смятия и среза, приводящих к их деформациям и возможным повреждениям. В лучшем случае такие болты будут представлять серьезную проблему при разборке муфты, в худшем это может привести к серьезнейшей аварии вследствие их разрушения.As a result of such a displacement, the following is possible: deterioration of the initial alignment of the rotors, the appearance of “crankshaft” and, as a result, deterioration of the vibrational state of the turbine unit; the appearance on the bolts installed with the smallest gaps of the extreme stresses of crushing and shear, leading to their deformation and possible damage. In the best case, such bolts will present a serious problem when disassembling the coupling, in the worst case it can lead to a serious accident due to their destruction.
Известно техническое решение «Соединение» [патент №RU 2090786 C1, МПК F16B 5/02, дата публикации - 20.09.1997 г.], относящееся к области машиностроения и судостроения, в частности к соединению фланцев судовых валопроводов. Соединение содержит установленную в соосных цилиндрических отверстиях соединяемых фланцев втулку, выполненную с одним продольным разрезом, и болт, установленный во втулке и сопряженный с ее внутренней поверхностью своим коническим участком, большее основание конуса выполнено со стороны головки болта. Затяг болта производится комбинированной гайкой, выполненной совместно с промежуточной упорной втулкой. При этом контактные торцевые поверхности гайки и втулки либо одна из них со стороны меньшего диаметра конуса могут иметь насечку или рифления для лучшего сцепления между собой.Known technical solution "Connection" [patent No.RU 2090786 C1, IPC F16B 5/02, publication date - 09/20/1997], relating to the field of engineering and shipbuilding, in particular to the connection of the flanges of ship shaft shafts. The connection comprises a sleeve installed in coaxial cylindrical holes of the flanges to be joined, made with one longitudinal section, and a bolt installed in the sleeve and mated with its inner surface with its conical section, a larger cone base is made from the side of the bolt head. The bolt is tightened with a combined nut, made in conjunction with the intermediate thrust sleeve. In this case, the contact end surfaces of the nut and the sleeve or one of them from the side of the smaller diameter of the cone may have a notch or corrugations for better adhesion to each other.
Недостатком данного устройства является невозможность одновременного обеспечения всеми крепежными соединениями требуемых условий затяга фланцев (усилия затяга болтов и плотности их посадки во втулке и в отверстиях) вследствие ограничения перемещения болтов в продольном направлении их головками и неизбежных технологических отклонений при изготовлении. Отдельно следует отметить, что такую возможность могут обеспечить только конические шпильки. Кроме того, при провороте конической втулки возникает высокая сила трения по сопрягаемым поверхностям болт-втулка и болт-отверстие, и большая часть усилия затяга гайки затрачивается на ее преодоление, вследствие чего предельные напряжения в резьбовом соединении болт-гайка с большой вероятностью могут наступать до достижения требуемых усилий затяга фланцев. Разборка такого соединения выпрессовкой или выбиванием болта может приводить к задирам по рабочим поверхностям и повреждению деталей.The disadvantage of this device is the inability to simultaneously provide all the fasteners with the required tightening conditions for the flanges (the tightening forces of the bolts and their tightness in the sleeve and in the holes) due to the limited movement of the bolts in the longitudinal direction by their heads and unavoidable manufacturing deviations. It should be noted separately that only tapered studs can provide such an opportunity. In addition, when the conical sleeve is rotated, a high friction force arises on the mating surfaces of the bolt-sleeve and bolt-hole, and most of the nut tightening force is spent to overcome it, as a result of which the maximum stresses in the threaded bolt-nut connection are likely to occur until required flange tightening forces. Disassembling such a connection by extruding or knocking out a bolt can lead to seizure on work surfaces and damage to parts.
Известно техническое решение «Легкосъемное крепежное соединение с регулируемым радиальным натягом» [патент №SU 1833485 A3, МПК F16B 5/02, дата публикации - 07.08.1993 г.], которое содержит шпильку с размещенной на ней втулкой и навинченными на резьбовые концы гайками. Сопряженные поверхности шпильки и втулки выполнены коническими. При этом на торцевой поверхности втулки со стороны меньшего диаметра конуса выполнены пазы под монтажное приспособление для предотвращения поворота втулки при сборке. Вращением гайки со стороны меньшего диаметра конуса шпилька втягивается во втулку, удерживаемую от вращения с помощью монтажного приспособления, и разжимает ее до соприкосновения с поверхностью отверстия и создания необходимого радиального натяга. Затем гайка отвинчивается, монтажное приспособление удаляется, после чего устанавливается гайка со стороны большего диаметра конуса и вновь со стороны меньшего диаметра конуса, вращением которых создается необходимый осевой натяг.Known technical solution "Easily removable mounting connection with adjustable radial interference fit" [patent No.SU 1833485 A3, IPC F16B 5/02, publication date - 08/07/1993], which contains a stud with a sleeve on it and nuts screwed onto the threaded ends. The mating surfaces of the stud and sleeve are made conical. Moreover, on the end surface of the sleeve from the side of the smaller diameter of the cone, grooves are made for the mounting device to prevent rotation of the sleeve during assembly. By rotating the nut from the side of the smaller diameter of the cone, the stud is pulled into the sleeve, kept from rotation by means of a mounting device, and expands it until it contacts the surface of the hole and creates the necessary radial interference. Then the nut is unscrewed, the mounting device is removed, after which the nut is installed on the side of the larger diameter of the cone and again on the side of the smaller diameter of the cone, the rotation of which creates the necessary axial interference.
Недостатком данного устройства является то, что использование монтажного приспособления, предотвращающего проворот втулки в соосных цилиндрических отверстиях фланцев полумуфт, не ограничивает шпильку от проворота в коническом отверстии втулки, т.е. оно является малоэффективным.The disadvantage of this device is that the use of a mounting device that prevents turning the sleeve in the coaxial cylindrical holes of the flanges of the coupling halves does not limit the pin from turning in the conical hole of the sleeve, i.e. it is ineffective.
Также недостатком известного устройства является то, что при разжимании втулки конической шпилькой по данной технологии всегда будет иметь место тенденция к провороту шпильки из-за необходимости приложения большого усилия на ее распирание и создание натяга, что подтверждено экспериментальными исследованиями, и большая часть усилия затяга гайки затрачивается на ее преодоление, вследствие чего предельные напряжения в резьбовом соединении с большой вероятностью могут наступать до достижения требуемых усилий затяга фланцев. Вследствие этого из-за плохой технологичности процесса сборки-разборки использование сплошной втулки нецелесообразно.Another disadvantage of the known device is that when the sleeve is unscrewed with a tapered pin according to this technology, there will always be a tendency to turn the pin due to the need for a large effort to expand it and create interference, which is confirmed by experimental studies, and most of the nut tightening effort is expended to overcome it, as a result of which the ultimate stresses in a threaded connection are very likely to occur until the required flange tightening efforts are achieved. As a result of this, due to the poor manufacturability of the assembly-disassembly process, the use of a solid sleeve is impractical.
В качестве технического решения, наиболее близкого к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков, предлагается выбрать «Легкосъемное крепежное соединение с радиальным натягом» [патент №RU 2239731 C2, МПК F16B 5/02, дата публикации - 10.11.2004 г.], направленное на повышение надежности и упрощение выполнения сборочных работ. Соединение содержит размещенную в соосных цилиндрических отверстиях втулку с установленной в ней шпилькой. Шпилька и втулка сопряжены по коническим поверхностям. Со стороны большего диаметра конуса втулка снабжена буртиком, являющимся средством фиксации втулки в осевом направлении. На резьбовых концах шпильки установлены гайки. В описании примера выполнения данного соединения отмечается, что втулка может быть выполнена с разрезом вдоль ее оси (т.е. с одним сквозным продольным разрезом) либо без него.As a technical solution closest to the claimed invention in terms of the essential features, it is proposed to choose "Easily removable fastening connection with radial interference fit" [patent No.RU 2239731 C2, IPC F16B 5/02, publication date - 10.11.2004], aimed at improving reliability and simplifying assembly work. The connection contains a sleeve located in coaxial cylindrical holes with a pin installed in it. The stud and sleeve are mated on tapered surfaces. From the side of the larger diameter of the cone, the sleeve is provided with a shoulder, which is a means of fixing the sleeve in the axial direction. Nuts are installed on the threaded ends of the stud. In the description of an example of this connection, it is noted that the sleeve can be made with a cut along its axis (i.e., with one through longitudinal section) or without it.
К недостаткам данного решения, в случае выполнения втулки без продольного разреза, следует отнести необходимость приложения большого усилия для разжатия втулки, что значительно затрудняет сборку-разборку соединения. В случае выполнения втулки с одним сквозным продольным разрезом при ее разжатии конической шпилькой деформации в различных поперечных сечениях, а следовательно, и напряжения будут неодинаковыми в разных направлениях, поэтому передаваемые шпильками перерезывающие силы от крутящего момента в муфте будут неодинаковыми, что может привести к появлению в отдельных шпильках запредельных напряжений и остаточных деформаций. Результатом будет являться снижение несущей способности фланцевого соединения, что в свою очередь уменьшает надежность работы данного узла.The disadvantages of this solution, in the case of a sleeve without a longitudinal section, include the need for great effort to unclench the sleeve, which greatly complicates the assembly-disassembly of the connection. In the case of a sleeve with one through longitudinal section when it is unclenched by a conic pin, deformations in different cross sections, and therefore the stresses, will not be the same in different directions, so the shear forces transmitted by the pins from the torque in the coupling will be different, which can lead to individual hairpins of transcendental stresses and permanent deformations. The result will be a decrease in the bearing capacity of the flange connection, which in turn reduces the reliability of this unit.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении несущей способности фланцевого соединения, обеспечивающем повышение его надежности, а также на повышение технологичности и снижение трудоемкости выполнения сборочно-монтажных работ.The technical result, which the claimed technical solution is aimed at, is to increase the bearing capacity of the flange connection, providing an increase in its reliability, as well as to increase manufacturability and reduce the complexity of the assembly and installation work.
Для достижения указанного выше технического результата предлагается легкосъемное беззазорное крепежное соединение фланцев, содержащее втулку, установленную с зазором в сквозных соосных цилиндрических отверстиях соединяемых фланцев валов. Втулка выполнена с внутренним осевым коническим отверстием, в котором установлена шпилька, имеющая центральный конический участок. Втулка и шпилька сопряжены по коническим поверхностям, что обеспечивает возможность получения необходимой плотности соединения за счет перемещения шпильки. На резьбовых концах шпильки установлены гайки, обеспечивающие возможность ее перемещения и регулировки усилия затяга. Втулка выполнена с возможностью фиксации ее положения в соединении в осевом направлении, необходимой для ее точной установки. Средство фиксации втулки может представлять собой, например, упорный буртик, выполненный на втулке со стороны большего диаметра конуса и контактирующий с торцевой поверхностью расточки, выполненной во фланце.To achieve the above technical result, an easily removable gapless fastening connection of the flanges is proposed, comprising a sleeve installed with a gap in the through coaxial cylindrical holes of the connected shaft flanges. The sleeve is made with an internal axial conical hole in which a pin is installed having a central conical section. The sleeve and the stud are mated on conical surfaces, which makes it possible to obtain the required joint density by moving the stud. Nuts are installed on the threaded ends of the stud, making it possible to move it and adjust the tightening force. The sleeve is made with the possibility of fixing its position in the connection in the axial direction, necessary for its accurate installation. The means for fixing the sleeve can be, for example, a thrust collar made on the sleeve from the side of the larger diameter of the cone and in contact with the end surface of the bore made in the flange.
При этом согласно заявляемому техническому решению как на наружной, так и на внутренней поверхности втулки имеется призонный рабочий участок, ограниченный непризонными (нерабочими) участками поверхности. В машиностроении призонным принято называть участок поверхности, выполненный с высокой точностью обработки и находящийся в рабочем контакте с поверхностью ответной детали. Так, призонный участок внутренней поверхности втулки находится в рабочем контакте с конической поверхностью шпильки, призонный участок наружной поверхности втулки - в рабочем контакте с поверхностью отверстий во фланцах. Каждый призонный участок с обеих сторон ограничен непризонными (нерабочими) участками, которые выполнены обниженными и с более грубой обработкой поверхности. В заявляемом техническом решении длина призонного рабочего участка внутренней поверхности втулки больше длины призонного рабочего участка наружной поверхности втулки, причем границы призонного рабочего участка внутренней поверхности втулки как со стороны меньшего, так и со стороны большего диаметра конуса расположены ближе к торцам втулки, чем соответствующие границы призонного рабочего участка наружной поверхности. Указанное соотношение длин призонных участков наружной и внутренней поверхности втулки выявлено авторами в результате расчетно-экспериментальных исследований, проводимых с целью определения параметров конструкции для наилучшей технологичности сборки и разборки соединения. Многократными экспериментами подтверждено, что именно при таком выполнении призонных участков наружной и внутренней поверхности втулки обеспечивается практически полное предотвращение появления задиров по коническим поверхностям шпильки и втулки и, как следствие, обеспечивается наиболее легкое, без проворота, перемещение шпильки во втулке при затяжке гаек во время сборки или разборки соединения, что улучшает технологичность и упрощает выполнение сборочно-монтажных работ. Втулка выполнена с продольными разрезами, начинающимися от торца втулки со стороны меньшего диаметра конуса и заканчивающимися на нерабочем участке внутренней поверхности втулки со стороны большего диаметра конуса. Выполнение продольных разрезов в теле втулки позволяет уменьшить усилие, требуемое для ее деформации в радиальных направлениях при разжатии конической шпилькой. При этом выполнение разрезов, как это отмечалось выше, заканчивающихся на непризонном участке внутренней поверхности втулки со стороны большего диаметра конуса, позволяет минимизировать усилие для разжатия втулки и создания необходимого радиального натяга по сопрягаемым поверхностям шпильки, втулки и отверстий, что значительно облегчает сборку и разборку соединения. При этом уменьшается повреждаемость крепежных соединений фланцев и существенно повышается несущая способность муфт фланцевого соединения, что в свою очередь способствует повышению эксплуатационной надежности соединения и турбоагрегата в целом и увеличению межремонтного цикла турбоагрегата. Вследствие отсутствия запредельных напряжений и деформаций в крепежных соединительных элементах при повторных сборках значительно облегчается разборка соединения и повышается его ремонтопригодность.In this case, according to the claimed technical solution, both on the outer and on the inner surface of the sleeve there is a prismatic working area limited by unprincipled (non-working) surface areas. In mechanical engineering, it is customary to call prismatic a surface section made with high precision machining and in working contact with the surface of the mating part. So, the near-surface portion of the inner surface of the sleeve is in working contact with the conical surface of the stud; the near-surface portion of the outer surface of the sleeve is in working contact with the surface of the holes in the flanges. Each shroud area on both sides is bounded by non-peak (non-working) areas, which are made lowered and with a rougher surface treatment. In the claimed technical solution, the length of the prismatic working section of the inner surface of the sleeve is greater than the length of the prismatic working section of the outer surface of the sleeve, and the boundaries of the prismatic working section of the inner surface of the sleeve both from the side of the smaller and larger diameters of the cone are closer to the ends of the sleeve than the corresponding borders of the prismatic working area of the outer surface. The indicated ratio of the lengths of the near-surface portions of the outer and inner surfaces of the sleeve was identified by the authors as a result of computational and experimental studies conducted to determine design parameters for the best manufacturability of assembly and disassembly of the connection. Repeated experiments have confirmed that it is with such a performance of the near-surface portions of the outer and inner surfaces of the sleeve that almost complete prevention of scoring on the conical surfaces of the stud and sleeve is ensured and, as a result, the easiest, without turning, movement of the stud in the sleeve when tightening the nuts during assembly is ensured or disassembling the connection, which improves manufacturability and simplifies assembly and installation work. The sleeve is made with longitudinal cuts starting from the end of the sleeve from the side of the smaller diameter of the cone and ending on a non-working portion of the inner surface of the sleeve from the side of the larger diameter of the cone. Performing longitudinal cuts in the body of the sleeve allows you to reduce the force required for its deformation in radial directions when unclenched with a conical pin. Moreover, the execution of cuts, as noted above, ending on an unprotected portion of the inner surface of the sleeve from the side of the larger diameter of the cone, allows you to minimize the effort to expand the sleeve and create the necessary radial tightness on the mating surfaces of the stud, sleeve and holes, which greatly facilitates assembly and disassembly of the connection . At the same time, the damage to the fastening joints of the flanges is reduced and the bearing capacity of the flange joints is significantly increased, which in turn helps to increase the operational reliability of the connection and the turbine unit as a whole and to increase the overhaul cycle of the turbine unit. Due to the absence of transcendental stresses and deformations in the fastening connecting elements during reassembly, disassembling of the connection is greatly facilitated and its maintainability is increased.
Таким образом, предложенное техническое решение в совокупности указанных выше существенных признаков обеспечивает повышение несущей способности фланцевого соединения, обеспечивает повышение технологичности и снижение трудоемкости выполнения сборочно-монтажных работ.Thus, the proposed technical solution in combination of the above essential features provides an increase in the bearing capacity of the flange connection, provides an increase in manufacturability and a decrease in the complexity of assembly and installation work.
Результаты проведенных авторами расчетно-экспериментальных исследований показали, что наиболее равномерное распределение радиального натяга по сопряженным рабочим поверхностям обеспечивается в описанном выше легкосъемном беззазорном крепежном соединении фланцев, втулка которого выполнена с четырьмя симметрично расположенными продольными разрезами. Также при этом создаются оптимальные условия для снижения вероятности возникновения в шпильках запредельных напряжений и остаточных деформаций смятия и передачи гарантированно одинаковых расчетных усилий всеми крепежными устройствами.The results of the authors of the calculation and experimental studies showed that the most uniform distribution of the radial interference on the mating working surfaces is provided in the easily removable clearance-free mounting connection of the flanges described above, the sleeve of which is made with four symmetrically arranged longitudinal sections. In addition, optimal conditions are created to reduce the likelihood of excessive stresses and residual deformations of crushing and transmission in the studs guaranteeing equal design forces by all fixing devices.
В целях дальнейшего повышения технологичности выполнения сборочно-монтажных работ на торцах шпильки легкосъемного беззазорного крепежного соединения фланцев могут быть выполнены пазы. Выполнение шпилек с пазами на торцах позволяет в случае необходимости фиксировать небольшим усилием с помощью простого ключа, например большой отвертки, шпильку, а следовательно, и втулку от проворота при закручивании гаек в начальный момент сборки или в конечный момент разборки соединения, что способствует упрощению выполнения сборки-разборки устройства, тем самым снижая трудоемкость сборочно-монтажных работ. Указанные случаи иногда могут иметь место при возможных незначительных задирах в резьбовых соединениях, когда требуется фиксация шпильки с небольшим усилием.In order to further improve the manufacturability of the assembly and installation work, grooves can be made on the ends of the studs of the easily removable gapless fastening connection of the flanges. The execution of studs with grooves on the ends allows, if necessary, to be fixed with a small effort with a simple key, for example a large screwdriver, the stud, and therefore the bushing from turning when tightening the nuts at the initial moment of assembly or at the final moment of disassembling the connection, which simplifies assembly -Dismantling the device, thereby reducing the complexity of assembly and installation work. These cases can sometimes occur with possible minor seizures in threaded joints, when fixing the stud with little effort is required.
На фиг.1 представлен разрез главного вида легкосъемного беззазорного крепежного соединения фланцев, на фиг.2 - втулка, продольный разрез, на фиг.3 - втулка, вид слева (со стороны меньшего диаметра конуса), на фиг.4 - коническая шпилька.Figure 1 presents a section of the main view of the easily removable gapless fastening connection of the flanges, figure 2 - sleeve, longitudinal section, figure 3 - sleeve, left side view (from the side of the smaller diameter of the cone), figure 4 - conical stud.
Графические материалы содержат пример конкретного выполнения легкосъемного беззазорного крепежного соединения фланцев роторов турбоагрегата. Крепежное соединение содержит втулку 1, установленную в сквозных соосных цилиндрических отверстиях 2, 3 соединяемых фланцев 4 и 5. В осевом отверстии втулки 1 установлена шпилька 6 с гайками 7 и 8 на своих резьбовые концах. Сопрягаемые поверхности втулки 1 и шпильки 6 выполнены коническими. На торце втулки 1 со стороны большего диаметра D конуса выполнен упорный буртик 9, обеспечивающий фиксацию положения втулки 1 в осевом направлении и контактирующий с торцевой поверхностью 10 расточки 11, выполненной во фланце 5. Втулка 1 выполнена с четырьмя симметрично расположенными продольными разрезами 12, начинающимися от торца втулки со стороны меньшего диаметра d конуса и заканчивающимися на непризонном обниженном участке внутренней поверхности втулки перед буртиком (со стороны большего диаметра конуса). При этом ширина разрезов выполняется минимальной исходя из технологических возможностей. Например, при большем диаметре конуса D=50,5 мм, меньшем диаметре конуса d=50 мм, длине втулки 120 мм ширина разреза составляет 2 мм. Наружная поверхность втулки 1 выполнена с призонным рабочим участком длиной l, внутренняя поверхность втулки 1 также выполнена с призонным рабочим участком длиной l, причем длина внутреннего призонного участка l превышает длину наружного призонного участка l. Каждый призонный участок заключен между нерабочими участками, выполненными в виде проточек с более грубой обработкой поверхности. При этом участок l с обеих сторон перекрывается участком l. На торцах шпильки 6 выполнены пазы 14 и резьбовые отверстия 15 под винты 16 крепления заглушек 17. В примере выполнения легкосъемного беззазорного крепежного соединения, представленном на фиг.1, концы шпилек с навинченными на них гайками 7, 8 утоплены в выполненных во фланцах 4, 5 расточках 18, 19 и закрыты защитными заглушками 17 (для стопорения гаек и герметизации соединения).Graphic materials contain an example of a specific embodiment of an easily removable backlash-free fastener connection of the turbine unit rotor flanges. The fastening connection includes a
Для изготовления отдельных элементов крепежного соединения предпочтительно применять материал марки 25X1МФ (наиболее распространенный в турбиностроении для изготовления крепежных болтов фланцевых соединений роторов).For the manufacture of individual elements of the fastening connection, it is preferable to use a material of the brand 25X1MF (the most common in turbine construction for the manufacture of fastening bolts for flange connections of rotors).
Стягивание и жесткая фиксация валов, в частности роторов турбоагрегата, во время монтажа и ремонтов выполняется после операции центрирования.The tightening and rigid fixing of the shafts, in particular the rotors of the turbine unit, during installation and repairs is carried out after the centering operation.
Сборка устройства производится следующим образом.The assembly of the device is as follows.
В соосные отверстия 2, 3, подготовленные для соединения фланцев полумуфт, устанавливается втулка 1 до упора буртика 9 в торцевую поверхность 10 расточки 11 во фланце 5. Во втулку 1 устанавливается шпилька 6. На резьбовой конец шпильки 6 со стороны меньшего диаметра конуса устанавливается гайка 7 и обжимается ключом до нормируемого усилия, при этом шпилька 6 втягивается во втулку 1 и разжимает ее до соприкосновения с поверхностью отверстия и создания необходимого радиального натяга по сопрягаемым поверхностям шпильки, втулки и отверстия. На резьбовой конец шпильки 6 со стороны большего диаметра конуса устанавливается гайка 8 и обжимается ключом до нормируемого усилия для обеспечения необходимого обжатия фланцев. Благодаря выполнению продольных разрезов в теле втулки и призонных рабочих участков наружной и внутренней поверхности втулки так, как описано выше, для разжатия втулки конической шпилькой и создания необходимых радиальных натягов по рабочим поверхностям требуется сравнительно небольшое усилие, в результате чего при затяжке гаек происходит легкое, без проворотов, перемещение шпильки во втулке. При этом основная доля расчетного усилия затяга гаек используется на обжатие фланцев, обеспечивая необходимое усилие их стягивания. После окончания затяга шпилек к ним винтами 16 крепятся защитные заглушки 17. Следует отметить, что при сборке устройства обжатие гаек целесообразно выполнять с помощью динамометрического ключа или гидравлического гайковерта. В начальный момент затяжки гаек шпилька и соответственно втулка могут удерживаться от проворота ключом (например, отверткой), устанавливаемым в пазу на торце шпильки с противоположной стороны.In the
Таким образом, при использовании предлагаемого крепежного соединения для стягивания и жесткой фиксации фланцев обеспечивается повышение несущей способности фланцевого соединения, что способствует повышению его эксплуатационной надежности. При этом также повышается технологичность и ремонтопригодность, а также снижаются сроки и трудоемкость выполнения сборочно-монтажных работ.Thus, when using the proposed fastening connection for tightening and rigidly fixing the flanges, an increase in the bearing capacity of the flange connection is provided, which helps to increase its operational reliability. At the same time, manufacturability and maintainability also increase, as well as the time and laboriousness of assembly and installation work.
Достижение указанного результата подтверждено при проведения авторами расчетно-экспериментальных исследований и испытаний опытных образцов.The achievement of this result was confirmed by the authors of the calculation and experimental studies and testing of prototypes.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013100686/12A RU2519996C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Knockout gapless attachment of flanges |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013100686/12A RU2519996C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Knockout gapless attachment of flanges |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2519996C1 true RU2519996C1 (en) | 2014-06-20 |
Family
ID=51216891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013100686/12A RU2519996C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Knockout gapless attachment of flanges |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2519996C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU193673U1 (en) * | 2019-07-29 | 2019-11-11 | Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") | Backlash-free flange mounting |
| RU2740147C1 (en) * | 2020-04-30 | 2021-01-11 | Дмитрий Николаевич Лебедько | Boltless gapless connection of flanges |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4364687A (en) * | 1978-12-18 | 1982-12-21 | Lars Adell | Double acting cone coupling |
| RU2090786C1 (en) * | 1992-04-16 | 1997-09-20 | Олег Леонидович Цыганко | Joint |
| US5855462A (en) * | 1996-06-25 | 1999-01-05 | Weiss; Rudolf | Cone bolt-connection for multi-disc shaft clutches having first and second clamping sleeves |
| RU2239731C2 (en) * | 2002-12-06 | 2004-11-10 | Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" | Easily-detachable fastener at radial negative allowance |
| DE202007007278U1 (en) * | 2007-05-22 | 2007-08-02 | Bremer, Holger | clamping sleeve |
| CN201461669U (en) * | 2009-08-07 | 2010-05-12 | 上海船厂船舶有限公司 | Positioning bolt |
| RU2415311C2 (en) * | 2006-03-22 | 2011-03-27 | Эйрбас Оперэйшнз Гмбх | Bolt connection |
| RU2470195C2 (en) * | 2007-09-18 | 2012-12-20 | Норд-Лок Аг | Connection system, and connection method, namely with all-round force closure |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100686/12A patent/RU2519996C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4364687A (en) * | 1978-12-18 | 1982-12-21 | Lars Adell | Double acting cone coupling |
| RU2090786C1 (en) * | 1992-04-16 | 1997-09-20 | Олег Леонидович Цыганко | Joint |
| US5855462A (en) * | 1996-06-25 | 1999-01-05 | Weiss; Rudolf | Cone bolt-connection for multi-disc shaft clutches having first and second clamping sleeves |
| RU2239731C2 (en) * | 2002-12-06 | 2004-11-10 | Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" | Easily-detachable fastener at radial negative allowance |
| RU2415311C2 (en) * | 2006-03-22 | 2011-03-27 | Эйрбас Оперэйшнз Гмбх | Bolt connection |
| DE202007007278U1 (en) * | 2007-05-22 | 2007-08-02 | Bremer, Holger | clamping sleeve |
| RU2470195C2 (en) * | 2007-09-18 | 2012-12-20 | Норд-Лок Аг | Connection system, and connection method, namely with all-round force closure |
| CN201461669U (en) * | 2009-08-07 | 2010-05-12 | 上海船厂船舶有限公司 | Positioning bolt |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU193673U1 (en) * | 2019-07-29 | 2019-11-11 | Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") | Backlash-free flange mounting |
| RU2740147C1 (en) * | 2020-04-30 | 2021-01-11 | Дмитрий Николаевич Лебедько | Boltless gapless connection of flanges |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5230540A (en) | Fluid-tight joint with inclined flange face | |
| EP1105250B1 (en) | High temperature bolting system | |
| EP0906518B1 (en) | Power transmission coupling | |
| US8814462B2 (en) | Joint assembly | |
| CN109642549B (en) | Tower section, tower, wind energy plant, and method for producing a tower section and for connecting tower sections | |
| RU2638227C2 (en) | Structure with connecting shaft of gas turbine, comprising sleeve arranged between connecting shaft and rotor | |
| US10072693B2 (en) | Casing assembly | |
| JPH025931B2 (en) | ||
| JP2009530169A (en) | Bolt joint | |
| EP3770407B1 (en) | Engine mount seal for gas turbine | |
| RU2519996C1 (en) | Knockout gapless attachment of flanges | |
| US3703817A (en) | Flexible couplings | |
| US3947948A (en) | Method of assembling and disassembling a pre-tensioned screwed joint and a device for carrying out the method | |
| WO2016019915A1 (en) | Contraction connection assembly, contraction connection structure and connection method | |
| US8210809B2 (en) | System for connecting two substantially tubular members, a case comprising such a system and use thereof | |
| US20100087263A1 (en) | Splined couplings | |
| RU193673U1 (en) | Backlash-free flange mounting | |
| US10100961B2 (en) | Joint assembly and a method of using the same | |
| WO1988002074A1 (en) | Bolted coupling | |
| RU2740147C1 (en) | Boltless gapless connection of flanges | |
| CN115559981A (en) | Locknut structure assembly | |
| EP3770069A1 (en) | System and method for gas turbine engine mount with seal | |
| GB2181511A (en) | Expansion bolt for bolted couplings | |
| RU2341693C2 (en) | Machine components joint assembly | |
| RU117843U1 (en) | DEVICE FOR PRECISION CENTERING OF SHAFT |