RU231162U1

RU231162U1 - Multifaceted profile shaft-hub connection with equiaxial contour with tension

Info

Publication number: RU231162U1
Application number: RU2024115837U
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Непомнящих; Виктор Анатольевич Ильиных; Владимир Юрьевич Линейцев
Filing date: 2024-06-07
Publication date: 2025-01-14

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и применяется в соединениях вала и ступицы для передачи реверсируемого крутящего момента больших значений. Профильное соединение вала и тонкостенной ступицы с равноосным контуром с натягом отличается тем, что поверхность вала и отверстие ступицы имеют в поперечном сечении замкнутый пятигранный равноосный контур, что обеспечивает высокую плотность посадки. Особенностью геометрической формы профиля является то, что контур имеет неизменное расстояние между двумя параллельными касательными и общую нормаль в точках касания, это позволяет применять стандартное измерительное оборудование для контроля диаметрального размера вала и отверстия ступицы.

The utility model relates to mechanical engineering and is used in shaft and hub connections for transmitting high-value reversible torque. The profile connection of a shaft and a thin-walled hub with an equiaxed contour with tension is characterized by the fact that the shaft surface and the hub opening have a closed pentagonal equiaxed contour in the cross-section, which ensures a high fit density. The peculiarity of the geometric shape of the profile is that the contour has an invariable distance between two parallel tangents and a common normal at the points of contact, which allows using standard measuring equipment to control the diameter of the shaft and the hub opening.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и применяется в соединениях вала и ступицы (втулки) для передачи крутящего момента.The utility model relates to the field of mechanical engineering and is used in shaft and hub (bushing) connections for transmitting torque.

Известно профильное соединение вал-ступица с натягом, у которого посадочные поверхности вала и ступицы описаны равноосной замкнутой кривой с числом граней, равным трем. Диаметральные посадочные размеры и эксцентриситет вала и отверстия в ступице назначают по предпочтительным посадкам для цилиндрических соединений с натягом. Основным требованием является выполнение условий прочности и жесткости соединения при передаче реверсируемой нагрузки при минимальных радиальных деформациях (патент на полезную модель (RU 142049 U1 МПК F16 D1/06).A shaft-hub profile connection with interference is known, in which the seating surfaces of the shaft and hub are described by an equiaxed closed curve with a number of faces equal to three. The diametric seating dimensions and the eccentricity of the shaft and the hole in the hub are assigned according to the preferred fits for cylindrical connections with interference. The main requirement is to meet the strength and rigidity conditions of the connection when transmitting a reversible load with minimal radial deformations (patent for utility model (RU 142049 U1 IPC F16 D1/06).

Недостатком данного профильного трехгранного соединения с равноосным контуром является то, что при передаче крутящего момента в случае применения тонкостенных ступиц с толщиной 4; 5; 6 и 8 мм при соответствующих значениях посадочных диаметров, от действия распорных сил возникает недопустимое расширение ступицы. И как следствие возникают недопустимые радиальные биения. Недостатком профильного соединения с натягом с числом граней, равным трем является также ограничение его применения при передаче предельных значений крутящих моментов более 400÷600 Н⋅м. Распределение повышенных контактных давлений по трем граням приводит к возникновению значительных радиальных распорных усилий. Распорные силы вызывают недопустимое расширение тонкостенной ступицы, как в положительном, так и отрицательном направлении и как следствие потере плотности посадки соединением, а также работоспособности, которое определяется возникновением недопустимых радиальных биений зубчатого колеса.The disadvantage of this profile triangular joint with an equiaxed contour is that when transmitting torque in the case of using thin-walled hubs with a thickness of 4; 5; 6 and 8 mm with the corresponding values of the landing diameters, an unacceptable expansion of the hub occurs due to the action of expansion forces. And as a consequence, unacceptable radial runouts occur. Another disadvantage of a profile joint with interference with a number of faces equal to three is the limitation of its use when transmitting extreme values of torques greater than 400 ÷ 600 N⋅m. Distribution of increased contact pressures over three faces leads to the occurrence of significant radial expansion forces. Expansion forces cause an unacceptable expansion of the thin-walled hub, both in the positive and negative directions and, as a consequence, a loss of the fit of the joint, as well as operability, which is determined by the occurrence of unacceptable radial runouts of the gear.

Задачей полезной модели является обеспечение несущей способности соединения вала и тонкостенной ступицы с минимальным натягом, равным 0,5 мкм при передаче больших крутящих моментов, а также увеличение жесткости соединения.The objective of the utility model is to ensure the load-bearing capacity of the connection of the shaft and thin-walled hub with a minimum tension equal to 0.5 µm when transmitting high torques, as well as to increase the rigidity of the connection.

Задача достигается тем, что поверхность вала и отверстие ступицы имеют в поперечном сечении замкнутый плавный пятигранный равноосный контур, обеспечивающий высокую плотность посадки в соединении, а соединение вала и ступицы осуществлено с минимальным натягом.The task is achieved by the fact that the surface of the shaft and the hole of the hub have a closed smooth pentagonal equiaxial contour in the cross section, ensuring a high density fit in the connection, and the connection of the shaft and hub is carried out with minimal interference.

В таблице и на фиг. 1 представлены параметры, характеризующие геометрические фигуры многогранного профиля вала и отверстия ступицы.The table and Fig. 1 show the parameters characterizing the geometric figures of the multifaceted profile of the shaft and the hub hole.

На фиг. 2 представлено многогранное профильное соединение вала 1 и ступицы 2 с равноосным контуром с натягом.Fig. 2 shows a multi-faceted profile connection of shaft 1 and hub 2 with an equiaxial contour with tension.

Соединение вала и ступицы с натягом, поверхности контакта которых выполнены в форме многогранного профиля, описанного замкнутой кривой с равноосным контуром с числом граней, равным пяти, обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что получившееся соединение вала и ступицы способно воспринимать наибольшие эксплуатационные знакопеременные крутящие моменты при минимальных значениях толщины ступицы и натяге в соединении. Многогранные профильные соединения с натягом, возможно, использовать в неразборных неподвижных реверсируемых моментопередающих соединениях деталей машин. Соединение имеет высокую плотность контакта ступицы и вала, более равномерное распределение контактных давлений меньших значений по посадочной поверхности за счет минимального натяга и увеличения контактной линии. А также меньшее расширение тонкостенной ступицы при передаче реверсируемой внешней нагрузки.The shaft and hub connection with interference fit, the contact surfaces of which are made in the form of a polyhedral profile described by a closed curve with an equiaxed contour with the number of faces equal to five, provides the advantage that the resulting shaft and hub connection is capable of taking the greatest operational alternating torques with minimum values of the hub thickness and interference in the connection. Polyhedral profile connections with interference fit can be used in non-separable fixed reversible torque-transmitting connections of machine parts. The connection has a high contact density of the hub and shaft, a more uniform distribution of contact pressures of smaller values over the seating surface due to the minimum interference and an increase in the contact line. As well as a smaller expansion of the thin-walled hub when transmitting a reversible external load.

Многопрофильное соединение с натягом вала и тонкостенной ступицы с посадочными поверхностями, описанными замкнутой равноосной кривой с числом граней, равным пяти, может применяться в качестве неразборного неподвижного реверсируемого моментопередающего соединения. Данное соединение не имеет изломов и петель по поверхности контакта вследствие геометрической формы профиля описанной замкнутой кривой с равноосным контуром, равномерное распределение контактных давлений по посадочной профильной поверхности отверстия в ступице и незначительное расширение тела ступицы в радиальном направлении при передаче крутящего момента.A multi-profile connection with tension of a shaft and a thin-walled hub with seating surfaces described by a closed equiaxed curve with a number of edges equal to five can be used as a non-separable fixed reversible torque-transmitting connection. This connection has no kinks or loops on the contact surface due to the geometric shape of the profile described by the closed curve with an equiaxed contour, uniform distribution of contact pressures on the seating profile surface of the hole in the hub and insignificant expansion of the hub body in the radial direction during torque transmission.

Claims

A multifaceted profile connection of a shaft and a thin-walled hub with an equiaxial contour with tension, characterized in that the surface of the shaft and the hole in the hub have a closed smooth pentagonal equiaxial contour in the cross section, ensuring a high density fit in the connection, and the connection of the shaft and the hub is carried out with minimal tension.