RU1785555C - Шпоночное демпфирующее соединение - Google Patents

Abstract

Использование: в машиностроении, в частности в судостроении. Сущность изобретени : шпонка выполнена с прп- допьными прорез ми по всей ее длине, расположенными с обей сторон шпонки Прорези шпонни выполнены радиусными с переменным профилем поперечного сечени . Толщина стенок шпонни соответственно переменна - от предельно малой на торцах до 0,5-1,0 ширины и высоты шпонки на промежуточной длине . На одной из детален со стороны обои- тпрцпв охватывающей детали на рассто нии 0,1 5 u з:, 0,8 длины одной из деталей выполнены ионические расточки „ Шпонка установлена стороной с меньшим количеством прорезей в пазу охватывающей детали, а стороной с большим количеством прорезей - в охватываемой Конические расточки заполнены материалом, модуль упругости которого ниже модул  упругости соедин емы;- деталей. 3 з.п, й-лы 10 нл;, ел

Description

Изобретение относитс  к общему машиностроению, в частности к судостроению „

Целью изобретени   вл етс  повышение долговечности шпоночного демпфирующего соединени „

Это достигаетс  тем, что в шпоночном демпфирующем соединении, содержащем охватывающую и охватываемую детали с совмещенными шпоночными пазами, в которых установлена демпфирующа  шпонка, выполненна  с продольными прорез ми по всей ее длине, расположенными с обей., сторон шпонни, прорези шпонки выполнены радиусными с переменным профилем поперечного сечени , толщина стенки шпонки соответственно переменна - от предельно малой на торца/ до 0,5, „1,0 ширины и высоты шпонки на промежуточной длине, при этом на одной из деталей со стороны обоих торцев охватывающей детали, на рассто нии 0,15..«0,8 длины одной из деталей выполнены конические расточки, шпонка установлена стороной с меньшим количеством прорезей н пазу охватывающей детали, а стороной с большим количеством прорезей - в охватываемой.

Дл  достижени  этой цели поверхности прорезей выполнены по пр молинейным или по криволинейным образующим

СИ

vtf

Дл  достижени  эгтой цели конические расточки заполнены материалов, подуль упругости которого модул  упругости соедин емы,1: деталей,,

На фнг,; 1 приведен общий случай шпоночного демпфирующего соединени  гребного винта 1 с гребным валом 2 посредством демпфирующей шпонки 3} на фиг. 2 - поперечное сечение А-А на Фиги 1; на фиг„ 3 - вид по стрелк Б на фиг г 1; на демпфирующую шпонку 3 с пр  м ыми образующими п и на шпоночный паз ступицы гребного винта I; на фиг. - демпфирующа  шпонка волнообразного профил , внутренн   поверхность которой образована кривыми q; на йпг, 5 - эпюра удельны ; давлении п в условны : единицах по длине шпоночного демпфирующего соединени , изображенного на фиг, 1, при передаче им крут щего момента II, „ Пунктирными лини ми изображена эпюра удельны:, давлений л по длине обычного (жесткого) соединени  при передаче им того же крут щего момента И Это соединение на бигура рисунка не приведено,

На фиг. 6-10 изображена демпфирующа  шпонка в нормальны : проекци ,) с пр мыми образующими п и острыми кромками, образованными пересечением пр мы образующих с рабочей поверхностью шпонки под острым угломс-| - 90

Соединение работает спедуюиим образом .

Гребной винт 1 посзтен на конус вала 2 по их посадочным поверхност м на длине S с определенным нат гом от усили  зат жки гайки гребного вала (гайка на онгурах не показана)е

Нагрузка - активный крут щий момент И), - подведена к соединению от более податливойri детали - вала - с одной стороны.

Гребной вал в данном случае  вл етс  более податливой i:i деталью, чем ступица гребного винта

Угол упругого закручивани  вала при передаче соединением прет щего момента II гораздо больше угла закручивани  ступицы.

Поэтому демпфирующа  шпонка 3 своей более месткой частью - меньшим количеством волнообразных впадин обращена в сторону ступицы, а большим - в сторону вала.Такое в за имополснкение демпфирующей шпонки относительно соедин емы деталей -

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

винта и вала - обеспечивает и более плавную св зь при деформации от нагрузки , а следовательно, более существенное уменьшение концентрации напр жени  от резкого перепада величин игесткостей эти г. деталей.

Кроме того, шпонка с торцом с более плавным увеличением толщины стенок по ее длине обр нцена в сторону подвода v соединению нагрузки - крут щего (| момента 11 - от более податливой детали, то есть от вала,

Усилие, создаваемое крут щим моментом , начинает передаватьс  от вала на ступицу носопым торцом шпонки, т,е, торцом, обращенным в сторону подвода этого момента от вала., Однако в сипу повышенной упругой податливости тонки стенок шпонки в этом районе, торец не в состо нии передать все усилие, а передает лишь его незначительную часть. Поэтому вступают в работ.; соединени  - более глубинные участки стенок, обладающие меньшей податливостью, а следовательно, передающие уже несколько большее усилие, чем торцовый участок. И так далее - в глубину соединени  - до тех пор, пока углы закручивани , обеи соедин емы деталей не станут равными между собой, а крут щий момент не распределитс  менду ними в соответствии с и шесткост мн,

Таким образом, происеоднт плавное накопление окружного усили  на ступице от крут щего момента,, передаваемого валом посредством демпфирующей шпонки.. Пто усилие распредел етс  по всей длине шпоночного соединени  плавной волной, см:, удельны давлений Лиг, 5, с минимальной и« величиной в граничных сечени - и максимальной - в глубине соединени , причем более плавное возрастание волны предусмотрено со стороны подвода крут щего момента к соединению от вала,

В этом случае вершина волны эпюры счет конструктивной формы шпонки смещена блише к границе соединени , противоположной подводу и нему крут щего момента от вала, и находитс  от нее на рассто нии 14 (см„ фиг,, 1, 5) равном, примерно, 1/3 длины 1 шпоночного соединени , то есть

1, 1/3 1

(Г)

Такое соотношение выбрано дл  возможности распределени  давлений

51 по всей длине шпонки, так как обычное (жесткое) шпоночное соединение передает крут щий момент только 1/ своей длины со стороны подвода к нему крут щего момента М от вала, пюра давлений 2:п такого соединени  имеет форму коротком и высокой полуволны , как это изображено пунктир ныни лини ми на йиг,: 5,

Максимальное давление .. V жесткого соединени  находитс  в его граничном районе со стороны подвода к нему крут щего момента от вала, что и  вл етс  основной причиной его низкой усталостной прочности, так- как указанное давление вызывает высокую концентрацию так называемы.-: кро- мочны напр жений,, привод щие к обрзованию усталостных трещин на валу в начале шпоночного паза, зарождающиес в основном на его кромка ч.,

Сравнива  эпюру давленииГГр-1 демпфирующего соединени  с эпюрой давлени 

:лт жесткого соединени  отмечаем такжн, что максимальное давление де.мпФнрую|цего соединени  гораздо менше максимального давлени  ,: н-ест- кого соединени , то есть

Л с л ( 1 -1 ,UUC |- ЛШ1-С ( -

Указанное положение максимального давлени  в предлагаемой конструкции св зано с распределением лав- пений на большую дпину шпоночного соединени  по сравнению с обычной (.жесткой) конструкцией;,

За счет приведенного перераспределени  контактны ; давлений по длине демпфирующего шпоночного соединени  его усталостна  прочность, а следовательно , и долговечность повышаетс  в 1,5-5 раз относительно обычного 1 месткого) шпоночного соединени , в частности, относительно базовой констр кцип:,

i

Кроме того, затрачиваема  работа

на упругую деформацию при нагруженин предлагаемого соединени  значительно больше аналогичной работы дл  обычного жесткого) соединени - За счет этого фактора повышаетс  демпфирующа  способность предлагаемого соединении , что дополнительно повышает его долговечность, а долговечность других деталей, вход щих; в систему передачи механической энергии или статической нагрузки

0

10

5

Шпонка волнообразного переменного профил  обладает меньшей массой, чем обычна  (жестка ) шпонка пр моу- гоггьного сечени :, Следовательно, обща  масса соединени  предлагаемой конструкции меньше массы соединени  оСычной (жесткой) конструкции.

Дл  исключени  отрицательного вли ни  прессовой посадки на усталост- нум прочность шпоночного соединени  в его граничны района«, где наиболее интенсивно развиваетс  фреттинг - коррози , поверхности сопр жени  соедин емых детален со стороны тор-- цовых границ на участка ; L, и 1 (см, фиг.: 1), равных 0,2-0,9 длины соединени  и захватывающие зоны демпфирующие оконечностей шпонки на дли- них 5( и 5,2, выполнены с коническими расточкамн и 5, образующими клиновые зазоры между соедин емыми детал ми :

Дл  создани  дополнительной дем- 25 пфирующей опоры соедин емых деталей при и, деформаци .; от наг рутени , указанные клиновые зазоры заполнены проставочным материалом 6 и 7 (см, 6иГ: 11, модуль упругости которого нине модул  упругости соедин емых деталей, причем проставочный материал с соедин емыми детал ми наводитс  в непосредственном контакте или соединении адгезийно., Те.«,ни ко-экономический эффект заключаетс  в увепичв ним срока службы шпоночного демпфирующего соединени 3

0

5

Claims (1)

1. Шпоночное демпфирующее соединение , содержащее охватывающую и о:-;Еа- тыЕаем ю детали с совмещенными шпоночными пазами, в которые установлена демпфирующа  шпонка .выполненна  с продольными прорез ми по всей ее длине, расположенными с обею; сторон шпон к:и, отличающеес  тем, что, с це.пыо повышени  долговечности, прорези шпонки выполнены радиусными с переменным профилем поперечного сечени , толщина стенок шпонки соответственно переменна от предель-) но малой на торца-, до 0,5-1,0 щири ны и высоты шпонки на промежуточной длине, при этом на одной из деталей со стороны обоик торцов охватывающей детали, на рассто нии 0,15-0,8 длины одной из деталей выполнены иони

71 ческме расточи и, шпонка .установлена стороной с меньшим количеством прорезей в пазу охватывающей детали, а стороной с большим количеством прорезей - охватываемой,

2, Соединение по п, 1 о т п и - чающеес  тем, что поверхности прорезей выполнены по пр молинейным образующим,,

8

555

.3, Соединение по п , отличающеес  тем, что поверхности прорезей выполнены по криволинейным образующим,

k. Соединение по п,: отличающеес  тем, чго конические расточки заполнены материалом , модуль упругости которого нгпке модул  упру- JQ гости соедин емых детален.

Фиг

л

ФигЗ

IP

Л

,-М(

itf ,.

Фиг 5

ФигЗ