Спосіб формування контактної поверхні складального елемента і складальний елемент
Формула / Реферат
1. Спосіб формування контактної поверхні 6, 6а, 6b і зустрічної контактної поверхні 7, 7а, 7b складального елемента, який складається принаймні з двох компонентів, для передачі стискаючого навантаження з першого компонента 1 принаймні на один другий компонент 2, 2а, 2b, який відрізняється тим, що зону перекриття 5 геометричної опорної поверхні 3 першого компонента 1 і геометричної опорної поверхні 4, 4а, 4b другого компонента 2 обмежують як контактну поверхню 6, 6а, 6b першого компонента і як зустрічну контактну поверхню 7, 7а, 7b другого компонента відносно їх геометричної протяжності з повним перекриттям контактної поверхні і зустрічної контактної поверхні одна одної, і тим, що утворюють проміжки, починаючи від меж обмежених контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні, з просторовим зміщенням цих зон опорних поверхонь першого й другого компонентів, що виступають за контактну поверхню й зустрічну контактну поверхню, від контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що проміжки на контактній поверхні й зустрічній контактній поверхні утворюють поверхнями проміжку 8, 8а, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h, які по дотичній до контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні проходять у кожному випадку приблизно перпендикулярно до них, і відносно до опорної поверхні, що залишилася, утворюють виточку.
3. Спосіб за одним з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що поверхні проміжку виконують з контуром, який у поперечному перерізі являє собою приблизно сегмент еліпса.
4. Спосіб за одним з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що поверхні проміжку виконують з контуром, який у поперечному перерізі являє собою приблизно трицентрову криву.
5. Спосіб за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що у випадку складального елемента, який складається з трьох компонентів 1, 2а, 2b, вздовж спільної лінії контакту L утворюють поверхні проміжку 8а, 8b, 8c, 8d, які являють собою замкнений тороїдальний кільцевий простір 16 або канал проміжку 31 із замкненим поперечним перерізом, який у своїй поздовжній протяжності оточує лінію контакту L.
6. Спосіб за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що принаймні одну контактну поверхню або зустрічну контактну поверхню виконують з вигином 24.
7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що контур вигину 24 контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні виконують принаймні в одному поперечному перерізі у формі принаймні частково опуклої і безперервно диференційованої кривої.
8. Спосіб за одним з пп. 6 або 7, який відрізняється тим, що контур вигину 24 контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні виконують принаймні в одному поперечному перерізі принаймні з двох сегментів безперервно диференційованої кривої, з яких принаймні один сегмент кривої має профіль опуклої кривої з безперервною диференційованістю у перехідній точці прилягаючих сегментів кривої.
9. Спосіб за одним з пп. 6 або 7, який відрізняється тим, що контур вигину 24 контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворюють трьома сегментами кривої, з яких середній сегмент кривої являє собою пряму лінію, а прилягаючі сегменти кривої — опуклі криві.
10. Спосіб за одним з пп. 6 або 7, який відрізняється тим, що контур вигину 24 контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні виконують принаймні в одному поперечному перерізі у формі кривої з двоякоопуклим, переважно, симетричним профілем.
11. Спосіб за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що з першого компонента з контактною поверхнею і другого компонента з зустрічною контактною поверхнею утворюють складення з гарячою посадкою.
12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що перший компонент утворюють валом, що може приводитися, а другий компонент утворюють елементом передачі крутного моменту, наприклад, маточиною, шестірнею, фрикційним колесом або приводним колесом.
13. Спосіб за одним з пунктів 1-10, який відрізняється тим, що перший компонент утворюють стійкою 16 кліті прокатного стану з глухим отвором в центрі поперечини, а другий компонент утворюють притискною гайкою 17 з нарізним стрижнем, що спирається в аксіальному напрямку у глухому отворі.
14. Складальний елемент, який складається принаймні з двох компонентів, для передачі стискального навантаження з першого компонента 1 принаймні на один другий компонент 2, причому перший компонент має контактну поверхню 6, 6а, 6b, яка впирається в зустрічну контактну поверхню 7, 7а, 7b другого компонента, виготовлений способом за одним з пунктів 1-12, який відрізняється тим, що контактна поверхня й зустрічна контактна поверхня повністю перекривають одна одну, і на усіх межах контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні починаються проміжки 8, 8а, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h.
15. Складальний елемент за п. 14, який відрізняється тим, що проміжки на контактній поверхні й зустрічній контактній поверхні утворюються поверхнями проміжку 8, 8а, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h, які по дотичній до контактної поверхні й зустрічній контактній поверхні у кожному випадку є перпендикулярними контактній поверхні або зустрічній контактній поверхні, й у випадку просторово криволінійних поверхонь проміжку утворюють виточки.
16. Складальний елемент за одним з пп. 14 або 15, який відрізняється тим, що поверхня проміжку має контур, який у поперечному перерізі являє собою приблизно сегмент еліпса.
17. Складальний елемент за одним з пп. 14 або 15, який відрізняється тим, що поверхня проміжку має контур, який у поперечному перерізі являє собою приблизно трицентрову криву.
18. Складальний елемент за одним з пунктів 14-17, який відрізняється тим, що у випадку складального елемента, який складається з трьох компонентів 1, 2а, 2b, вздовж спільної лінії контакту L розміщені поверхні проміжку 8а, 8b, 8c, 8d, які являють собою замкнений тороїдальний кільцевий простір 16 або канал проміжку 31 із замкненим поперечним перерізом, який у своїй поздовжній протяжності оточує лінію контакту L.
19. Складальний елемент за одним з пунктів 14-18, який відрізняється тим, що принаймні одна контактна поверхня або зустрічна контактна поверхня має вигин 24.
20. Складальний елемент за п. 19, який відрізняється тим, що контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворений принаймні в одному поперечному перерізі у формі принаймні частково опуклої і безперервно диференційованої кривої.
21. Складальний елемент за одним з пп. 19 або 20, який відрізняється тим, що контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворений принаймні в одному поперечному перерізі принаймні з двох сегментів безперервно диференційованої кривої, з яких принаймні один сегмент кривої має профіль опуклої кривої з безперервною диференційованістю у перехідній точці прилягаючих сегментів кривої.
22. Складальний елемент за одним з пп. 19 або 20, який відрізняється тим, що контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворений трьома сегментами кривої, з яких середній сегмент кривої являє собою пряму лінію, а прилягаючі сегменти кривої - опуклі криві.
23. Складальний елемент за одним з пп. 19 або 20, який відрізняється тим, що контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворений принаймні в одному поперечному перерізі у формі кривої з двоопуклим, переважно, симетричним профілем.
24. Складальний елемент за одним з попередніх пунктів 14-23, який відрізняється тим, що перший компонент з контактною поверхнею і другий компонент з контактною поверхнею утворюють складення з гарячою посадкою.
25. Складальний елемент за п. 24, який відрізняється тим, що перший компонент утворений валом, що може приводитися, а другий компонент - елементом передачі крутного моменту, наприклад, маточиною, шестірнею, фрикційним колесом, приводним колесом тощо.
26. Складальний елемент за одним з попередніх пунктів 14-23, який відрізняється тим, що перший компонент утворений стійкою 16 кліті прокатного стану з глухим отвором в центрі поперечини, а другий компонент утворений притискною гайкою 17 з нарізним стрижнем, що спирається в аксіальному напрямку у глухому отворі.
Текст
1. Спосіб формування контактної поверхні 6, 6а, 6b і зустрічної контактної поверхні 7, 7а, 7b складального елемента, який складається принаймні з двох компонентів, для передачі стискаючого навантаження з першого компонента 1 принаймні на один другий компонент 2, 2а, 2b, який відрізняється тим, що зону перекриття 5 геометричної опорної поверхні 3 першого компонента 1 і геометричної опорної поверхні 4, 4а, 4b другого компонента 2 обмежують як контактну поверхню 6, 6а, 6b першого компонента і як зустрічну контактну поверхню 7, 7а, 7b другого компонента відносно їх геометричної протяжності з повним перекриттям контактної поверхні і зустрічної контактної поверхні одна одної, і тим, що утворюють проміжки, починаючи від меж обмежених контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні, з просторовим зміщенням цих зон опорних поверхонь першого й другого компонентів, що виступають за контактну поверхню й зустрічну контактну поверхню, від кон2. Спосіб за п. 1, зустрічної контактної поверхні. тактної поверхні йякий відрізняється тим, що проміжки на контактній поверхні й зустрічній контактній поверхні утворюють поверхнями проміжку 8, 8а, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h, які по дотичній до контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні проходять у кожному випадку приблизно перпен 2 (19) 1 3 84496 4 10. Спосіб за одним з пп. 6 або 7, який відрізняється тим, що контур вигину 24 контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні виконують принаймні в одному поперечному перерізі у формі кривої з двоякоопуклим, переважно, симетричним профілем. 11. Спосіб за одним з попередніх пунктів, який відрізняє ться тим, що з першого компонента з контактною поверхнею і другого компонента з зустрічною контактною поверхнею утворюють складення з гарячою посадкою. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що перший компонент утворюють валом, що може приводитися, а другий компонент утворюють елементом передачі крутного моменту, наприклад, маточиною, шестірнею, фрикційним колесом або приводним колесом. 13. Спосіб за одним з пунктів 1-10, який відрізняється тим, що перший компонент утворюють стійкою 16 кліті прокатного стану з глухим отвором в центрі поперечини, а другий компонент утворюють притискною гайкою 17 з нарізним стрижнем, що спирається в аксіальному напрямку у глухому отворі. 14. Складальний елемент, який складається принаймні з двох компонентів, для передачі стискального навантаження з першого компонента 1 принаймні на один другий компонент 2, причому перший компонент має контактну поверхню 6, 6а, 6b, яка впирається в зустрічну контактну поверхню 7, 7а, 7b другого компонента, виготовлений способом за одним з пунктів 1-12, який відрізняється тим, що контактна поверхня й зустрічна контактна поверхня повністю перекривають одна одну, і на усі х межах контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні починаються проміжки 8, 8а, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h. 15. Складальний елемент за п. 14, який відрізняється тим, що проміжки на контактній поверхні й зустрічній контактній поверхні утворюються поверхнями проміжку 8, 8а, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h, які по дотичній до контактної поверхні й зустрічній контактній поверхні у кожному випадку є перпендикулярними контактній поверхні або зустрічній контактній поверхні, й у випадку просторово криволінійних поверхонь проміжку утворюють виточки. 16. Складальний елемент за одним з пп. 14 або 15, який відрізняється тим, що поверхня проміжку має контур, який у поперечному перерізі являє собою приблизно сегмент еліпса. 17. Складальний елемент за одним з пп. 14 або 15, який відрізняється тим, що поверхня проміжку має контур, який у поперечному перерізі являє собою приблизно трицентрову криву. 18. Складальний елемент за одним з пунктів 1417, який відрізняється тим, що у випадку склада льного елемента, який складається з трьох компонентів 1, 2а, 2b, вздовж спільної лінії контакту L розміщені поверхні проміжку 8а, 8b, 8c, 8d, які являють собою замкнений тороїдальний кільцевий простір 16 або канал проміжку 31 із замкненим поперечним перерізом, який у своїй поздовжній протяжності оточує лінію контакту L. 19. Складальний елемент за одним з пунктів 1418, який відрізняється тим, що принаймні одна контактна поверхня або зустрічна контактна поверхня має вигин 24. 20. Складальний елемент за п. 19, який відрізняється тим, що контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворений принаймні в одному поперечному перерізі у формі принаймні частково опуклої і безперервно диференційованої кривої. 21. Складальний елемент за одним з пп. 19 або 20, який відрізняється тим, що контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворений принаймні в одному поперечному перерізі принаймні з двох сегментів безперервно диференційованої кривої, з яких принаймні один сегмент кривої має профіль опуклої кривої з безперервною диференційованістю у перехідній точці прилягаючих сегментів кривої. 22. Складальний елемент за одним з пп. 19 або 20, який відрізняється тим, що контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворений трьома сегментами кривої, з яких середній сегмент кривої являє собою пряму лінію, а прилягаючі сегменти кривої - опуклі криві. 23. Складальний елемент за одним з пп. 19 або 20, який відрізняється тим, що контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворений принаймні в одному поперечному перерізі у формі кривої з двоопуклим, переважно, симетричним профілем. 24. Складальний елемент за одним з попередніх пунктів 14-23, який відрізняється тим, що перший компонент з контактною поверхнею і другий компонент з контактною поверхнею утворюють складення з гарячою посадкою. 25. Складальний елемент за п. 24, який відрізняється тим, що перший компонент утворений валом, що може приводитися, а другий компонент елементом передачі крутного моменту, наприклад, маточиною, шестірнею, фрикційним колесом, приводним колесом тощо. 26. Складальний елемент за одним з попередніх пунктів 14-23, який відрізняється тим, що перший компонент утворений стійкою 16 кліті прокатного стану з глухим отвором в центрі поперечини, а другий компонент утворений притискною гайкою 17 з нарізним стрижнем, що спирається в аксіальному напрямку у глухому отворі. Винахід відноситься до способу формування контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні складального елемента, який складається при наймні з двох компонентів, для передачі стискаючого навантаження з першого компонента принаймні на один другий компонент. Винахід від 5 84496 носиться також до складального елемента, використовуваного для здійснення пропонованого способу, який складається з двох компонентів, для передачі стискаючого навантаження з першого компонента на другий компонент, причому перший компонент має контактну поверхню, яка спирається на зустрічну контактну поверхню другого компонента. Складальні елементи пропонованого типу особливо прийнятні для передачі зусилля, наприклад, реакції опори або моменту, зокрема, крутного моменту, з першого компонента на другий компонент. Відповідно до одного можливого варіанту здійснення, це є складання вала і маточини, причому маточина кріпиться до вала пресовою посадкою або гарячою посадкою. Відповідно до ще одного варіанту здійснення, одним компонентом є компонент, що прикладає тиск, наприклад, притискна штанга, натискний гвинт або шток поршня циліндра з середовищем під тиском, а ще одним компонентом є опірний елемент, наприклад, рама або схожий компонент, який протидіє прикладеному зусиллю. В кліті прокатного стану перший компонент може утворюватися, наприклад, стійкою кліті прокатного стану, а другий компонент може утворюватися, наприклад, нарізною гайкою з нарізним стрижнем, що спирається на стійку кліті прокатного стану. Особливо у випадку складань вала і маточини, з практичного досвіду пошкоджень і з експериментальних випробувань відомо, що розподіл розтяжного напруження й тиску у пресовому складенні має виражені піки напруження, і тиски є значно вищими, особливо поблизу торцевих поверхонь пресового складення, ніж у середній зоні поверхні розділу. Ці тиски спричиняють пошкодження цих крайових зон, що згодом призводить до пластичних деформацій й утворенню тріщин і, у крайніх випадках, до неусувного р уйнування компонентів. Ці руйнівні піки напруження спричиняються незначними виробничими помилками й пружними деформаціями під робочим навантаженням. У настанові Franz G. Kollmann "Welle-Nabe-Verbindung Gestaltung, Auslegung, Auswahl" [Франц Г. Коллманн „Складення вала і маточини - конфігурація, конструкція і вибір"), видавництво Springier Verlag 1984 р., стор. 50-59 і 72-80], описуються локально вузько обмежені відхилення тиску з'єднання і додаткові піки напруження на краях і зазначається вплив формування на тиск з'єднання для кількох варіантів здійснення складення вала і маточини. На додаток до пропозицій щодо повної висоти піків і допусків форми і положення відповідно до стандартів DIN, одна пропозиція стосується конструкції заплечика вала із заданим перехідним радіусом. Однак ця пропозиція щодо формування також не є у цілому повноцінною. Відтак, метою цього винаходу є запобігти вищезазначеним недолікам відомих складальних елементів і запропонувати спосіб формування контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні складального елемента, у якому стискальне навантаження можна підтримувати здебільшого постійним, і, зокрема, піків напруження у кінцевих зонах контактних поверхонь здебільшого запобі 6 гають. Ще однією метою є суттєво підвищити міцність від утомленості складального елемента і надійно запобігти неусувним руйнуванням. Виходячи зі способу згаданого на початку типу, ця мета досягається завдяки тому, що зона перекриття геометричної опірної поверхні першого компонента й геометричної опірної поверхні другого компонента обмежується як контактна поверхня першого компонента і як зустрічна контактна поверхня другого компонента в частині їх геометричної протяжності з повним перекриттям контактної поверхні і зустрічної контактної поверхні одна одної, і завдяки тому, що утворюються проміжки, починаючи від меж обмежених контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні, з просторовим зміщенням цих зон опірних поверхонь першого й другого компонентів, що виступають за контактну поверхню й зустрічну контактну поверхню, від контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні. Вираз „опірна поверхня першого й другого компонентів" означає нескінченно безперервні плоскі або просторово криволінійні поверхні двох компонентів, що мають притискатися одна до одної, причому зазначені поверхні включають контактну поверхню першого компонента й зустрічну контактну поверхню другого компонента перед тим, як їх утворюють або обмежують пропонованим способом. Кожна з опірних поверхонь може вже відповідати у своїй геометричній протяжності, у часткових зонах, контактним поверхням, хоча одна з двох опірних поверхонь може також повністю відповідати обмеженій контактній поверхні. Обмеження двох плоских або просторово криволінійних контактних поверхонь в межах зони перекриття протилежних опірних поверхонь обмежує поверхні, які згодом мають забезпечувати передачу зусилля або моменту. Кожна з цих контактних поверхонь обмежена від виступаючих частин опірної поверхні за допомогою проміжків, які утворюються переважним шляхом. Проміжки виконуються, тобто, поверхні проміжків утворюються на всіх краях контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні, таким чином забезпечуючи суттєве зниження або навіть усунення піків напруження. Проміжки, що прилягають для контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні, утворюються поверхнями проміжку, які по дотичній до контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні проходять у кожному випадку приблизно перпендикулярно до них і відносно до опірної поверхні, що залишилася, утворюють виточку. У цьому контексті термін „виточка" означає закруглення. Поверхні проміжку повністю розмежують контактну поверхню й зустрічну контактну поверхню з рештою поверхонь двох компонентів і, таким чином, утворюють замкнену кільцеву зону навколо контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні. Оскільки поверхні проміжку проходять практично перпендикулярно до відповідної контактної поверхні по дотичній до останньої, дві поверхні проміжку, що примикають до контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні, утворюють унітарно просторово криволінійну поверхню проміжку. Завдяки поверхні проміжку, що проходить від межі контакту перпендикулярно до контактної поверхні, 7 84496 проблема переважних поодиноких концентрацій напруження вирішується і зводиться до проблеми напруження у ви точці поверхні проміжку, яку можна оптимізувати за допомогою звичайних комп'ютерних програм. Проміжок або поверхню проміжку доцільно виконувати з контуром, який у поперечному перерізі представляє собою приблизно сегмент еліпсу або трицентрову криву. На відміну від поверхні проміжку, що базується на постійному радіусі закруглення, пропоновані профілі кривої досягають профілю радіусу у поверхні проміжку, який принаймні дискретно зменшується і далі знов збільшується. При цьому так само забезпечується внесок до зниження піків напруження у компонентах. Враховуючи економічні можливості з точки зору виробництва, загальну форму виточки поверхні проміжку, знайдену за допомогою сучасних комп'ютерних програм оптимізації, доцільно апроксимувати послідовністю дуг і прямих ліній виточки. У складальному елементі, який складається з трьох компонентів, і в якому передача сили або моменту відбувається між першим компонентом і двома подальшими компонентами, і три компоненти складені таким чином, що торкаються один одного вздовж прямої або кривої контакту, у компонентах виникають піки високого тиску і розтяжного напруження, особливо у зоні, оточуючій цю лінію контакту. У ци х випадках значного вирівнювання напружених станів можна досягти, якщо вздовж спільної лінії контакту утворити поверхні проміжку, які - у випадку кривої контакту - представляють собою замкнений тороїдальний кільцевий простір або - у випадку прямої лінії контакту - представляють собою канал проміжку із замкненим поперечним перерізом, який у своїй поздовжній протяжності оточує лінію контакту. Подальше вирівнювання навантажень на взаємодіючі компоненти на контактній поверхні й зустрічній контактній поверхні досягається завдяки тому, що принаймні одна - контактна поверхня або зустрічна контактна поверхня - має вигин. Залежно від умов навантаження й потреби, вигин проходить по усій контактній поверхні або зустрічній контактній поверхні або лише по частині однієї з цих дво х контактних поверхонь. Подальші рішення вигинів на контактній поверхні або зустрічній контактній поверхні, переважні для вирівнювання навантажень, досягаються, якщо контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні виконаний принаймні в одному поперечному перерізі у формі принаймні частково опуклої і безперервно диференційованої кривої. Ще одна можливість сприятливого впливу на розподіл напруження полягає у виконанні контуру вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні принаймні в одному поперечному перерізі принаймні з двох сегментів безперервно диференційованої кривої, з яких принаймні один сегмент кривої має профіль опуклої кривої з безперервною диференційовністю у перехідній точці прилягаючих сегментів кривої. При розробці цього варіанту здійснення контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні утворе 8 ний трьома сегментами кривої, з яких середній сегмент кривої представляє собою пряму лінію, а прилягаючі сегменти кривої - опуклі криві. Схожим чином, для того щоб досягти рівномірного розподілу напруження, доцільно, якщо контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні принаймні в одному поперечному перерізі має форму кривої з двоякоопуклим, переважно, симетричним профілем. Для передачі крутних моментів перший компонент з контактною поверхнею і другий компонент з контактною поверхнею утворюють складення з гарячою посадкою. До переважних застосувань цього складення відносяться складення вала й маточини, у яких перший компонент утворюється валом, що може приводитися, а другий компонент - елементом передачі крутного моменту, наприклад, шестернею, фрикційним колесом, приводним колесом тощо. При спеціальному застосуванні в техніці прокатних станів перший компонент утворюється стійкою кліті прокатного стану з глухим отвором в центрі поперечини, а другий компонент утворюється нарізною гайкою з нарізним стрижнем, що спирається в аксіальному напрямку у глухому отворі. Для здійснення пропонованого способу пропонується складальний елемент, який складається принаймні з двох компонентів, призначених для передачі стискального навантаження з першого компонента принаймні на один другий компонент, причому перший компонент має контактну поверхню, яка впирається в зустрічну контактну поверхню другого компонента. Цей складальний елемент відрізняється тим, що контактна поверхня й зустрічна контактна поверхня повністю перекривають одна одну, і на усіх межах контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні починаються проміжки або поверхні проміжку. Переважно, принаймні одна з цих поверхонь - контактна поверхня або зустрічна контактна поверхня - має вигин, що проходить по усій зоні однієї з контактних поверхонь або принаймні по частині контактної поверхні. Так само можливі вигини на обох контактних поверхнях двох компонентів, причому зазначені контактні поверхні лежать навпроти одна одної і в робочому стані притискаються одна до одної. Проміжки на контактній поверхні й зустрічній контактній поверхні утворюються поверхнями проміжку, які по дотичній до контактної поверхні й зустрічній контактній поверхні у кожному випадку є перпендикулярними контактній поверхні або зустрічній контактній поверхні й у випадку просторово криволінійних поверхонь проміжку утворюють виточки. Для того щоб забезпечити зниження піків напруження, виточкам спеціальним шляхом надаєтьсяпевний контур. Відповідно, проміжки або поверхні проміжку мають контур, утворений принаймні в одному поперечному перерізі приблизно сегментом еліпсу або трицентровою кривою. У складальному елементі, який складається з трьох компонентів, і в якому компоненти торкаються один одного вздовж спільної лінії контакту, передбачені поверхні проміжку, які представляють собою замкнений тороїдальний кільцевий простір 9 84496 або канал проміжку із замкненим поперечним перерізом, який у своїй поздовжній протяжності оточує лінію контакту. Контур поперечного перерізу тороїдального кільцевого простору або каналу проміжку із замкненим поперечним перерізом утворюється кривими. Контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні виконаний принаймні в одному поперечному перерізі у формі принаймні частково опуклої і безперервно диференційованої кривої. Альтернативно, контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні може утворюватися принаймні в одному поперечному перерізі принаймні з двох сегментів безперервно диференційованої кривої, з яких принаймні один сегмент кривої має профіль опуклої кривої з безперервною диференційовністю у перехідній точці прилягаючих сегментів кривої. Крім того, контур вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні може також утворюватися трьома сегментами кривої, з яких середній сегмент кривої представляє собою пряму лінію, а прилягаючі сегменти кривої - опуклі криві. Ще один можливий варіант здійснення - утворення контуру вигину контактної поверхні або зустрічної контактної поверхні принаймні в одному поперечному перерізі кривою з двоякоопуклим, переважно, симетричним профілем. Пропонований складальний елемент відкриває численні можливості використання у різних галузях те хніки. Відповідно до переважної групи можливостей використання, які відносяться до базового елемента складення вала й маточини, перший компонент утворюється валом, що може приводитися, який приєднаний, наприклад, до електричного двигуна, а другий компонент - елементом передачі круглого моменту, наприклад, шестернею, фрикційним колесом, приводним колесом тощо. У цьому випадку перший компонент з контактною поверхнею і другий компонент з контактною поверхнею утворюють складення з гарячою посадкою. Ще одна переважна група застосувань відноситься до конструкції контактних поверхонь пресштоку й протидіючої опірної поверхні опірного елемента. Переважний конкретний варіант здійснення відноситься до базової конструкції кліті прокатного стану. Конкретніше, перший компонент утворюється стійкою кліті прокатного стану з глухим отвором в центрі поперечини, а другий компонент утворюється притискною гайкою з нарізним стрижнем, що спирається в аксіальному напрямку у глухому отворі. Подальші переваги й ознаки цього винаходу стануть очевидними з наведеного нижче опису примірних варіантів здійснення, що не обмежують обсяг винаходу, із посиланнями на додані фігури. Стислий опис графічного матеріалу Фіг.1a представляє собою узагальнену ілюстрацію складального елемента з обмеженими контактною поверхнею і зустрічною контактною поверхнею. На Фіг.1b представлено пропоноване формування контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні відповідно до Фіг.1a. 10 На Фіг.1c представлено ще одне пропоноване формування контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні відповідно до Фіг.1a. Фіг.2а представляє собою перший варіант здійснення складення вала й маточини у базовій конструкції. Фіг.2b представляє собою перший варіант здійснення складення вала й маточини відповідно до Фіг.2а з пропонованим формуванням контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні. Фіг.3а представляє собою другий варіант здійснення складення вала й маточини у базовій конструкції. Фіг.3b представляє собою другий варіант здійснення складення вала й маточини відповідно до Фіг.3а з пропонованим формуванням контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні. Фіг.4а представляє собою третій варіант здійснення складення вала й маточини у базовій конструкції. Фіг.4b представляє собою третій варіант здійснення складення вала й маточини відповідно до Фіг.4а з пропонованим формуванням контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні. Фіг.5а представляє собою четвертий варіант здійснення устрою притискної гайки в глухому отворі у базовій конструкції. Фіг.5b представляє собою четвертий варіант здійснення устрою притискної гайки в глухому отворі відповідно до Фіг.5а з пропонованим формуванням контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні. Фіг.5с представляє собою збільшений вигляд деталі пропонованого утворення краю контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні. Фіг.6а представляє собою п'ятий варіант здійснення, у якому складення вала й маточини має дві косозубі шестерні в положенні установки на валу, в якому вони торкаються одна одної на торцях, у базовій конструкції. Фіг.6b представляє собою п'ятий варіант здійснення, у якому складення вала й маточини має дві косозубі шестерні в положенні установки на валу, в якому вони торкаються одна одної на торцях, з пропонованим формуванням контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні. Фіг.7а представляє собою шостий варіант здійснення з трьома компонентами, що передають зусилля, які торкаються один одного. Фіг.7b представляє розріз шостого варіанта здійснення з пропонованим формуванням компонентів по лінії A-A на Фіг.7а. Фіг.7с представляє розріз шостого варіанта здійснення з пропонованим формуванням компонентів по лінії B-B на Фіг.7а. Фіг.8а представляє собою сьомий варіант здійснення з аксіально роз'ємним складенням привода прокатного стану. Фіг.8b представляє частковий розріз сьомого варіанта здійснення з пропонованим формуванням роз'ємного складення привода прокатного стану. На Фіг.8с представлена внутрішня пластина відповідно до сьомого варіанта здійснення у випадку змінного напрямку навантаження. 11 84496 На Фіг.1a перший компонент 1 і другий компонент 2 складального елемента, детальніше не визначені, представлені в абстрактних паралелепіпедних формах, і ці два компоненти представлені на певній вертикальній відстані один від одного. Опірна поверхня 3 першого компонента 1 й опірна поверхня 4 другого компонента 2, які перекриваються у зоні перекриття 5, якщо дивитися вертикально, звернені одна до одної. Ця зона перекриття обмежується як контактна поверхня 6, представлена жирними лініями, на першому компоненті 1 і відповідна зустрічна контактна поверхня 7 на другому компоненті 2, причому у подальшому робочому стані ця контактна поверхня і зустрічна контактна поверхня під діянням вертикальної сили F притискаються одна до одної і, відтак, виконується таким чином, що розподіл напруження на контактних поверхнях й у зоні, що оточує ці контактні поверхні, відбувається якомога рівномірно у двох взаємодіючих компонентах, і, зокрема, запобігаються піки напруження у примежових зонах контактних поверхонь, причому зазначені піки напруження обов'язково виникають на практиці, коли компоненти, схожі до представлених на Фіг.1a, притискають один до одного без вжиття додаткових конструктивних заходів. Як представлено на Фіг.1b, оптимального формування контактної поверхні 6 на компонент 1 і зустрічної контактної поверхні 7 на компонент 2 досягають, на першій стадії, утворенням проміжків або поверхонь проміжку 8, якими контактну поверхню 6 і зустрічну контактну поверхню 7 відмежовують від прилягаючих зон опірної поверхні 3 й опірної поверхні 4. Поверхні проміжку 8 починають на контактних поверхнях 6, 7 приблизно перпендикулярно до них і продовжують у вигляді канавки в опірну поверхню 3, 4. Якщо контактні поверхні 3, 4 закінчуються на одній з бокових стінок 9 одного з компонентів, в утворенні спеціальної поверхні проміжку немає потреби. Однак, як представлено на Фіг.1c, контактну поверхню 6 і зустрічну контактну поверхню 7 можна виконати меншого розміру, й у кожному випадку на контактній поверхні і на зустрічній контактній поверхні можна передбачити периферійну поверхню проміжку 8. При загальному розгляді взаємодіючих контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні, що перекриваються, одержують загальну лінію примежового контакту, і, починаючи від цієї загальної лінії примежового контакту, поверхню проміжку розпочинають з кожної поверхні, яку можна проілюструвати прямими лініями, й утворюють перпендикулярною лінією, що виходить із системи декартових (прямокутних) координат, якщо вісь лежить вздовж лінії примежового контакту, і вісь лежить на контактній поверхні. Поверхні проміжку взаємодіючих компонентів визначають за допомогою сучасних комп'ютерних програм оптимізації і доцільно апроксимують для виробничого процесу за допомогою трицентрових кривих і прямих ліній. У цьому випадку поверхні проміжку для кожного компонента розроблюють окремо з урахуванням локальних напружених станів. 12 Зустрічна контактна поверхня 7, представлена на Фіг.1b, виконана з вигином 24 у напрямку X і напрямку Y, починаючи з плоскоїцентральної зони, таким чином, щоб у кожному випадку мати вигин, що спускається у бік меж зустрічної контактної поверхні, показаний тонкою лінією. Це рішення також суттєво сприяє зниженню піків напруження у примежових зонах. Фіг.2а-4b і 6а, 6b ілюструють переважні варіанти здійснення пропонованого формування складення вала й маточини, причому вал представляє собою перший компонент 1, а маточина - другий компонент 2 складального елемента. Вал і маточину складають за допомогою гарячого складання, і вони особливо прийнятні для передачі крутних моментів. Пропоноване формування контактної і зустрічної контактної поверхонь детальніше ілюструється за допомогою цього вибору можливих складень, що ніяким чином не обмежує обсяг цього винаходу. На ілюстрації конструкції на Фіг.2а компонент 2, утворений маточиною, встановлений гарячою посадкою на компонент 1, що представляє собою вал, причому маточина з'єднана з валом лише на частині довжини своєї поздовжньої протяжності. Циліндрична внутрішня стінка маточини утворює опірну поверхню З компонента 2, а зона циліндричної поверхні вала утворює опірну поверхню 4 компонента 1. У зоні перекриття двох опірних поверхонь 3, 4 взаємодіючі контактна поверхня 6 компонента 1 і зустрічна контактна поверхня 7 компонента 2 обмежуються, і ці обмежені поверхні повинні повністю перекривати одна одну. Фіг.2b ілюструє формування поверхонь проміжку, що починаються від меж контактної поверхні 6 і зустрічної контактної поверхні 7. Відповідно до винаходу, поверхні проміжку, що починаються від меж двох контактних поверхонь, орієнтовані перпендикулярно до них, і проходять назад у вигляді дуги в відповідну опірну поверхню 2, 3. Відповідно, поверхня проміжку 8а, що починається від краю 10, утворена виточкою на валу (компонент 1), в поверхня проміжку 8Ь, що починається від краю 11, утворена виточкою в маточині (компонент 2). Вертикальні торці першого й другого компонентів, що прилягають до контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні, не потребують спеціального проміжку на контактній поверхні і зустрічній контактній поверхні. На ілюстрації конструкції на Фіг.3а й 3b представлене складання валу й маточини, у якому циліндричний компонент 2 (маточина) встановлений гарячою посадкою на циліндричний компонент 1 (вал), і компонент 2 прикріплений на заплечику вала врівень з торцевою стінкою на частині вала, яка має більший діаметр. У цьому місці необхідно передбачити поверхню проміжку 8а у вигляді виточки в компоненті 1 впритул до обмеженої контактної поверхні 6 компонента 1. Торцеві поверхні 12, 13, орієнтовані перпендикулярно до контактної поверхні 6 і зустрічної контактної поверхні 7, підходять до протилежної межі цих контактних поверхонь, й у цьому місці у спеціальному проміжку немає потреби. Однак на заплечику вала відповідно 13 84496 до відомої практики конструювання передбачене закруглення. На ілюстрації конструкції на Фіг.4а знов-таки представлене складання валу й маточини із східчастим валом, який представляє собою компонент 1, і маточиною, яка представляє собою компонент 2, причому маточина встановлена гарячою посадкою на шийку вала, яка має менший діаметр, і впирається у торцеву поверхню 14 вала. Цей варіант здійснення потребує спеціального кріплення контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні у зоні заплечика вала, оскільки через впирання маточини в торцеву поверхню 14 вала напружені умови у цій зоні розподілені в особливій мірі. Це проілюстровано на Фіг.4b. Для того щоб забезпечити простір для поверхонь проміжку у зоні заплечика вала, контактна поверхня 6 і зустрічна контактна поверхня 7 починаються лише на певній відстані від торцевої поверхні 14. Починаючи від меж контактної поверхні 6 на валу, тороїдальні поверхні проміжку 8а, 8b утворені проточеною канавкою або виточкою на валу, причому поверхня проміжку 8а входить дугою в торцеву поверхню 14. Поверхня проміжку 8с, яка починається від зустрічної контактної поверхні 7, має дугоподібну форму і закінчується на торцевій поверхні 15 маточини. У цілому забезпечується тороїдальний вільний простір у критичній крайовій зоні. Ще один примірний варіант здійснення з технології прокатних станів, представлений в ілюстрації конструкції на Фіг.5а, відноситься до кліті прокатного стану, зокрема, до контактної зони поперечини стійки 16 кліті прокатного стану і притискної гайки 17, яка спирається у глухому отворі 18 стійки кліті прокатного стану. У контактній зоні глухого отвору і притискної гайки зусилля, що необхідно передати на валки, прикладається до стійки кліті прокатного стану через нарізний стрижень і притискну гайку. Під час передачі навантаження звичайно виникають зони високого тиску і розтяжного напруження локально поруч одна одної. При оптимальному формуванні контактної зони обидві зони можуть досягати здебільшого рівномірного порівняного напруження на низькому рівні і, відтак, забезпечувати найвищу можливу надійність щодо неусувного руйнування. При звичайному конструктивному виконанні, як проілюстровано на Фіг.5а, значні піки порівняних напружень, що спричиняють неусувне руйнування при навантаженні, виникають у зонах, оточуючих краї 19 і 20 як у притискній гайці 17, так й у поперечині стійки 16 кліті прокатного стану (у нижній зоні глухого о твору). Як проілюстровано у збільшеному вигляді на Фіг.5b і 5с, контактна поверхня 6 і зустрічна контактна поверхня 7, які надають достатній простір для утворення поверхонь проміжку 8а, 8b і 8с, обмежуються на притискній гайці 17 і поперечині стійки 16 кліті прокатного стану на двох протилежних поверхнях 3, 4. Практично обертово симетрична притискна гайка 17 має в контактній зоні глухого отвору кільцеву тороїдальну поверхню проміжку 8а, яка, починаючись від кінця зустрічної контактної поверхні 7, проходить, спочатку перпендикулярно до останньої, дугою до бокової стінки 21. Контур цієї поверхні проміжку 8а відповідає радіусу 14 закруглення r. На притискній гайці у зоні наскрізного отвору стійки кліті прокатного стану так само утворена поверхня проміжку 8с. Оскільки контактна поверхня 6 і зустрічна контактна поверхня 7 повністю перекривають одна одну, поверхня проміжку 8b у поперечині починається на контактній поверхні 6, щоб безпосередньо примикати до поверхні проміжку 8с (край 22). Поверхня проміжку 8b виходить принаймні вздовж краю з контактною поверхнею 6 перпендикулярно до останньої і проходить дугою до краю 23, де вона знов співпадає з поверхню проміжку 8а. Поверхня проміжку 8b утворена сегментом трицентрової кривої, яка має радіус кривизни ц. Завдяки цьому спеціальному формуванню пікові значення порівняних напружень, зокрема, піків розтяжного напруження, значно зменшуються й вирівнюються в діапазоні оптимізації порівняно з варіантом здійснення на Фіг.5а. На ілюстрації конструкції на Фіг.6а представлений вал, який представляє собою компонент 1, з опірною поверхнею 3 і з двома встановленими гарячою посадкою шестернями з опірними поверхнями 4а, 4b, які представляють собою компоненти 2а, 2b, причому ці дві шестерні встановлені таким чином, що лежать впритул одна до одної, і торцевими поверхнями. У цьому варіанті здійснення відбувається контакт трьох тіл, у якому три компонента 1, 2а, 2b сходяться своїми опірними поверхнями 3, 4а, 4b вздовж лінії контакту L, і напружені стани у цій зоні особливо порушені через взаємну опору окремих компонентів. На межі маточини спільних поверхонь виникають поодинокі концентрації напруження. Отже, особливо важливо, починаючи від лінії контакту L, обмежити контактні поверхні 6а, 6b на компоненті 1 і зустрічні контактні поверхні 7а, 7b на компонентах 2а, 2b, а також необхідні поверхні проміжку на цих трьох компонентах. Ці проміжки детальніше ілюструються на Фіг.6b. Починаючи від країв 10 і 11 контактних поверхонь 6а й 7а та 6b і 7b, що попарно перекривають одна одну, утворені поверхні проміжку 8а, 8b, 8c, 8d, які на краях 10, 11 орієнтовані перпендикулярно до цих контактних поверхонь і утворюють замкнений тороїдальний кільцевий простір 16 і які включають сингулярність L. Проміжки 8е, 8f на лінії контакту дво х зовнішніх торцевих поверхонь компонентів 2а, 2b, які представляють собою шестерні, з валом виконані аналогічно до примірного варіанту здійснення, представленого на Фіг.2b, 3b або 4b. На ілюстрації конструкції на Фіг.7а представлена взаємодія трьох компонентів 1, 2а, 2b у шостому варіанті здійснення, у якому ще два компоненти 2а, 2b спираються на свої відповідні опірні поверхні 4а, 4b на опірній поверхні 3 компонента 1. У кожному випадку компоненти 2а, 2b торкаються один одного ще однією боковою поверхнею. Сила F діє перпендикулярно до опірних поверхонь компонентів. У цьому варіанті здійснення так само є контакт трьох тіл, у якому три компонента сходяться своїми опірними поверхнями вздовж лінії контакту L, і напружені стани у цій зоні особливо порушені через взаємну опору окремих компонентів. 15 84496 Отже, особливо важливо, починаючи від лінії контакту L, яка представляє собою сингулярність, обмежити контактні поверхні 6а, 6b на компоненті 1 і зустрічні контактні поверхні 7а, 7b на компонентах 2а, 2b, а також необхідні поверхні проміжку на цих трьох компонентах. Ці проміжки детальніше ілюструються на Фіг.7b і 7с, причому на Фіг.7b представлений розріз Фіг.7а по лінії A-A, а на Фіг.7с представлений розріз Фіг.7а по лінії B-B. Починаючи від країв 10 і 11 (Фіг.7b) контактних поверхонь 6а й 7а та 6b і 7b, що попарно перекривають одна одну, утворені поверхні проміжку 8а, 8b, 8c, 8d, які на краях 10, 11 орієнтовані перпендикулярно до цих контактних поверхонь і утворюють замкнений канал проміжку 31 із замкненим поперечним перерізом і включають сингулярність L. Крім того, починаючи від країв 25, 26, 27, 28, 29, 30, знаходяться поверхні проміжку, які утворюють у компоненті замкнений проміжок у формі канавки (проілюстровані поверхні проміжку 8е, 8f, 8g, 8h). Усі непоказані поверхні проміжку виконані схожим чином. На ілюстрації конструкції на Фіг.8а представлений, на прикладі приводу прокатного стану для робочого валка у поперечному перерізі, приводний вал із плоскою шийкою 41, яка проходить в центральну виточку циліндричної муфти 42, яка у свою чергу оснащена двома внутрішніми пластинами 43, 44. Для легкого аксіального складення й відділення компонентів системи приводу між щоками 45, 46 плоскої шийки 41 і опірними поверхнями 47, 48 внутрішніх пластинок передбачений зазор s. При прикладенні приводного моменту й під навантаженням відбувається відхилення плоскої шийки вала між внутрішніми пластинами, в результаті якого виникає лінійний або точковий контакт поздовжніх країв 50, 51 плоскої шийки вала на опірних поверхнях 47, 48 внутрішніх пластинок, й унаслідок чого у цій контактній зоні компонентів виникають високі піки поверхневого тиску й напруження. Зазор s запобігає спиранню щік 45, 46 плоскої шийки на великій площі на опірні поверхні 47, 48 двох вн утрішніх пластинок. 16 Для того щоб досягти оптимізації напружених станів і, як результат цього, вирівняння поверхневого тиску у складальному елементі, необхідно, як проілюстровано на Фіг.8b, скоординувати між собою контактну поверхню 52 на циліндричній муфті 42 і протилежну зустрічну контактну поверхню 53 на внутрішній пластині 43 таким чином, щоб досягти взаємного перекриття цих поверхонь і обмежити поверхні проміжку 8а, 8b з оптимізованим контуром, починаючи від краю 10. Це відбувається, як вже описано для попередніх примірних варіантів здійснення. Опірна поверхня 47 внутрішньої пластини 43 повинна встановлюватися з похилом під кутом є до вертикалі, який у ненавантаженому стані складального елемента вибирає заданий зазор s між внутрішньою пластиною 43 і щокою 45 і забезпечує спирання щоки на великій площі опірній поверхні внутрішньої пластини. Крім того, як й у попередніх примірних варіантах здійснення, опірну поверхню 47 внутрішньої пластини 43 необхідно скоординувати з поверхню щоки 45 таким чином, щоб досягти взаємного перекриття і відповідної поверхні проміжку 8с з оптимізованим контуром, починаючи від краю 11. У випадку зміни напрямку обертання і, відтак, зміни напрямку навантаження внутрішні пластини необхідно виконати відповідно до Фіг.8с. З точки зору конструктивного виконання пропонованого складення компонентів неважливо (при взаємодії двох або трьох компонентів), представляють собою контактні поверхні й зустрічні контактні поверхні плоскі поверхні або просторово криволінійні поверхні (переважно, циліндричні поверхні), і так само важлива не геометрична форма цих поверхонь (прямокутна, квадратна, кругла, кільцева тощо), а виключно повне перекриття й конфігурація поверхонь проміжку, починаючи від країв контактної поверхні й зустрічної контактної поверхні. В усі х варіантах здійснення, описаних як приклад, додаткового вирівнювання поверхневого тиску і, відтак, порівняних напружених станів, можна досягти завдяки контактній поверхні й зустрічній контактній поверхні, з яких принаймні одна має вигин. 17 84496 18 19 84496 20 21 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84496 Підписне 22 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for shaping contact surface of assembling element and assembling element
Автори англійськоюMayrhofer Karl, Gruber Rudorf
Назва патенту російськоюСпособ формирования контактной поверхности сборочного элемента и сборочный элемент
Автори російськоюМайрхофер Карл, Грубер Рудорф
МПК / Мітки
МПК: F16B 4/00, B23P 11/02, F16D 1/06, B23P 11/00
Мітки: складальний, елемента, поверхні, елемент, спосіб, складального, контактної, формування
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-84496-sposib-formuvannya-kontaktno-poverkhni-skladalnogo-elementa-i-skladalnijj-element.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб формування контактної поверхні складального елемента і складальний елемент</a>
Попередній патент: Установка витяжки і правки смуги вигином з розтягуванням
Наступний патент: Пристрій для візуального виявлення електричного пробою електроустаткування ліній електропередачі
Випадковий патент: Доїльний апарат для попарного доїння