Профильное бесшпоночное соединение

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Данилов Виктор Алексеевич Масальский Юрий Юльянович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Профильное бесшпоночное соединение, содержащее механизм передачи крутящего момента и втулку, сопрягаемые контуры которых в поперечном сечении выполнены в виде циклически повторяющихся моментопередающих участков, отличающееся тем, что механизм передачи крутящего момента выполнен в виде трех круглых сопрягающихся валов, а моментопередающие участки образованы дугами, радиус которых равен половине диаметра вала.(56) 1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - Т.2. - М. Машиностроение, 1978. - С. 533. 2. Промышленный стандарт 32711. Полигональный профиль 3 (Германия). Март, 1979. 3. Профильное бесшпоночное соединение А.с. 1346865 (СССР). МПК 16 1/06 г.3981041/25-27 / Шеменев А.Г., Миронов М.А., Антипов Е.Д. 27.02.85. 35802007.06.30 Полезная модель относится к области деталей машин - моментопередающим соединениям - и найдет применение в машиностроении вместо шлицевых и шпоночных соединений. Известно шлицевое соединение, образуемое чередующимися выступами (шлицами) вала и соответствующими им впадинами в детали, закрепляемой на валу 1. Недостатком данного соединения является высокая стоимость изготовления из-за необходимости применения специальных станков и сложного дорогостоящего инструмента. Прямоугольные резкие переходы формы профиля, являющиеся концентраторами напряжений, оказывают негативное влияние на несущую способность и надежность деталей, а также на стойкость режущего инструмента при обработке. Большое число шлицев способствует неравномерному распределению нагрузки между ними из-за неизбежных погрешностей углового шага, что приводит к быстрому усталостному разрушению перегруженных участков соединения. Известно профильное соединение вала с сопряженной деталью по некруглым поверхностям регулярного фасонного плавного профиля 2. Недостатком данного соединения является самозаклинивание втулки на валу даже под небольшой нагрузкой, препятствующее осевому перемещению подвижных охватывающих деталей в коробках скоростей. Большие распорные усилия, действующие на втулку, ограничивают использование маложестких охватывающих деталей. При изготовлении необходимо наличие специальных станков, обеспечивающих копирование формы профиля, что повышает стоимость получаемых деталей. Наиболее близким к заявляемому является профильное бесшпоночное соединение, содержащее механизм передачи крутящего момента в виде одного вала и втулку, сопрягаемые контуры которых в поперечном сечении выполнены в виде циклически повторяющихся моментопередающих участков, описанных дугами окружности с центрами кривизны, несовпадающими с центром симметрии соединения, и центрирующих участков 3. Радиус моментопередающих участков больше радиуса центрирующих участков, несовпадающий с диаметральным размером вала. Недостатком данного соединения является сложность изготовления моментопередающих участков из-за различной длины дуг и радиусов кривизны сопрягаемых вала и втулки, что вызывает неидентичность профилей и, как следствие, высокое давление в точках контакта. Вследствие этого снижается надежность соединения и технологичность изготовления. Отрицательно на эксплуатационные характеристики сказывается также возможность небольшого проворота вала и втулки относительно друг друга, что может привести к интенсивной выработке, появлению большого зазора, больших распорных усилий в охватывающей детали, что приводит к разрушению соединения. Поэтому область его применения ограничена только неподвижными соединениями. Задачей настоящего предложения является повышение надежности, технологичности и расширения эксплуатационных возможностей соединения, области применения. Указанная задача решается за счет того, что профильное бесшпоночное соединение содержит механизм передачи крутящего момента в виде трех круглых сопрягающихся валов и втулку, сопрягаемые контуры которых в поперечном сечении выполнены в виде циклически повторяющихся моментопередающих участков. При этом моментопередающие участки образованы дугами, радиус которых равен половине диаметра вала. Заявляемая полезная модель отличается формой выполнения механизма передачи крутящего момента, выполненного в виде трех круглых сопрягающихся валов формой выполнения моментопередающих участков, образованных дугами, радиусы которых равны радиусам валов. 2 35802007.06.30 Отсутствие прямоугольных резких переходов формы профиля не создает концентраторов напряжений, следовательно не оказывает негативное влияние на несущую способность и надежность соединения, также это повышает стойкость режущего инструмента при обработке. Небольшое число моментопередающих участков (оптимально - три) способствует равномерному распределению нагрузки между ними из-за небольших погрешностей углового шага. Самозаклинивание втулки на валу под небольшой нагрузкой невозможно, что не препятствует осевому перемещению подвижных охватывающих деталей, например в коробках скоростей. Отсутствие относительного проворота механизма передачи крутящего момента и втулки относительно друг друга повышает долговечность соединения. В результате профильное бесшпоночное соединение сочетает в себе высокую надежность, несущую способность фасонно-профильных и хорошую работоспособность в подвижных соединениях шлицевых, что расширяет эксплуатационные возможности соединения, а простота изготовления обеспечивает высокую технологичность. Сущность предложения поясняется графическими изображениями на фиг. 1 схематично представлен механизм передачи крутящего момента, на фиг. 2 - втулка, фиг. 3 - фотография профильного бесшпоночного соединения, валы которого получены из труб круглого сечения. Соединение содержит механизм передачи крутящего момента, представляющий собой три круглых сопрягающихся вала 1, диаметр которых равен 2, и втулку 2. Моментопередающие участки втулки 2 образованы дугами, равными , центр которых находится от оси симметрии на расстоянии х. Технология изготовления соединения состоит в следующем. Вал 1 механизма передачи крутящего момента изготавливается на токарных станках точением. Втулку 2 можно получать сверлением, растачиванием на станках с ЧПУ осевыми инструментами, фрезами,а также на токарных станках за четыре установки, где происходит получение центрального отверстия с последующими тремя эксцентричными переустановками детали. В некоторых случаях оправдано применение полимерных материалов, технологии штамповки, порошковой металлургии. Профильное соединение для передачи крутящего момента работает при помощи зацепления моментопередающих участков друг с другом. Движение может передаваться с механизма передачи крутящего момента посредством валов 1 на втулку 2 и наоборот, а также реверсироваться. Возможно относительное осевое перемещение деталей. Использование предлагаемого моментопередающего соединения позволит повысить его надежность, расширить технологические, эксплуатационные возможности и область применения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4