Вузол кріплення робочої лопатки осьового вентилятора

Вузол кріплення робочої лопатки осьового вентилятора, що містить лопатку з основою у вигляді фланця, барабан ротора, хвостовик, розміщений у відповідній по формі розточці барабана ротора, гвинт з потайною конусною головкою, що має шестигранне заглиблення під торцевий ключ з випуклим дном, який відрізняється тим, що потайна конусна головка гвинта виконана із збільшеною висотою, яка відносно діаметра гвинта складає Н = 0,77... 0,81 dp, а шестигранне заглиблення її виконано штампуванням із зменшеною висотою, яка відносно цього ж діаметра гвинта складає h = 0,33... 0,37 dr, при цьому заглиблення по периметру шестигранника виконано збільшеним з розміром під ключ відносно діаметра гвинта, що складає S = 0,75... 0,85 d r , а випукле дно його виконано у вигляді кульового сегменту з радіусом основи відносно діаметра гвинта R = 0,913... 0,918 d r і плавним стиком з боковими гранями шестигранного заглиблення. Корисна модель відноситься до області вентиляторобудування, а саме до вузлів кріплення робочої лопатки осьового вентилятора. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним у якості прототипа є вузол кріплення робочої лопатки осьового вентилятора, що містить лопатку з основою у вигляді фланця, барабан ротора, хвостовик, розміщений у відповідній по формі розточці барабана ротора, гвинт з потайною конусною головкою, що має шестигранне заглиблення під торцевий ключ з випуклим дном. Потайна конусна головка гвинта виконана висотою Н відносно його діаметра d r і складає H=0,625dr. Шестигранне заглиблення головки виконано висотою ґі відносно діаметра гвинта dr І складає h=0,41dr, а по периметру шестигранника - з розміром під ключ S відносно діаметра гвинта dr, що складає S=0,58dr, при цьому випукле дно його виконано у вигляді конуса з висотою hi відносно діаметра гвинта dr, що складає hi=0,169dr І основою, що дорівнює діаметру шестигранника. [Назначение, конструктивные особенности и условия работы ТДМ: В отчете НИР Разработка методов восстановления и повышения работоспособности специальных дутьевых машин фабрик окомкования. - (заключительный) ч.І. № гос. регистрации 01825056090. - Кривой Рог, НИГРИ, 1984. - С.2223,27-41]. Недоліком відомої' конструкції' є недостатня експлуатаційна надійність вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора, що приводить до небезпечної' праці обслуговуючого персоналу в процесі роботи відривом лопатки від хвостовика за рахунок роз'єднання між цими елементами, так як не забезпечується можливість утворення гарантійно-щільного стику між фланцями лопатки і хвостовика при затягуванні гвинтів і збереженні його, як при пуску так і експлуатації осьового вентилятора. Це викликано недостатнім крутним моментом при затягуванні гвинтів з потайною конусною головкою, у зв'язку з конструктивним виконанням вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора, в якому відносно діаметра гвинта потайна конусна головка виконана висотою H=0,625dr a шестигранне заглиблення її виконано висотою h=0,41dr із параметром по периметру шестигранника розміром під ключ S=0,58dr і із випуклим дном у вигляді конуса з висотою hi=0,169dr. Таке О) ю (О з виконання конструкції вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора після його складання і затягування гвинтів з можливим крутними моментом утворюється недостатньо щільний стик між фланцями лопатки і хвостовика, крім того дільниця перерізу (небезпечний переріз), утворена по нормалі до твірної" конусної' головки між нею і шестигранним заглибленням в місці спряження циліндричної частини гвинта з конусною частиною головки гвинта буде настільки малою, що дія сумарних максимальних напруг на цю дільницю перерізу буде перевищувати рівень допустимих напруг і внаслідок цього відбудеться руйнування головки гвинта на цій дільниці небезпечного перерізу. У випадку, якщо крупний момент збільшити при затягуванні гвинтів, щоб стик між фланцями лопатки і хвостовика був більш щільним, то відбудеться перенапруга в місці спряження циліндричної частини гвинта з конусною частиною головки гвинта і на стержень гвинта у цьому місці буде діяти осьова сила І крутний момент, які будуть викликати появу на досить малій ділянці небезпечного перерізу нормальних і дотичних напруг зрізу та дотичних напруг кручення і розподіляться на цій ділянці перерізу з перевищенням рівня допустимих напруг, що приведе до руйнування головки гвинта. Причинами, що перешкоджають одержанню технічного результату корисної моделі, що заявляється, прототипом є: - виконання, відносно діаметра гвинта, потайної конусної головки гвинта висотою H=0,625dr, шестигранного заглиблення її висотою h=0,41dr, по периметру шестигранника з розміром під ключ S=0,58dr і дна заглиблення у вигляді конуса вистою hi=0,169d r , яке при затягуванні гвинтів з потайною конусною головкою буде давати можливість максимально їх затягнути таким крутним моментом, що не забезпечить гарантійно-щільного стику між фланцями лопатки і хвостовика у вузлі кріплення робочої лопатки осьового вентилятора. У місці спряження циліндричної частини гвинта з конусною частиною головки буде утворюватися досить мала ділянка небезпечного перерізу і при дії на неї сумарних максимальних напруг, що будуть перевищувати рівень допустимих напруг приведе до руйнування головки гвинта. В процесі пуску осьового вентилятора І при експлуатації його стик між лопаткою і хвостовиком, який був недостатньо щільним буде роз'єднуватися, що приведе до відриву лопатки від хвостовика. Згідно ЦЬОГО експлуатаційна надійність вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора буде не тільки низькою, але й приведе до небезпечної праці обслуговуючого персоналу. Завданням корисної моделі є удосконалення вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора, в якому шляхом збільшення крутного моменту при затягуванні гвинтів з потайною конусною головкою, що має шестигранне заглиблення під ключ із створенням напруг в місці спряження циліндричної частини гвинта з конусною частиною головки, що не перевищують рівень допустимих напруг, за рахунок забезпечення можливості утворення гарантійно-щільного стику між лопаткою і 6549 4 хвостовиком при затягуванні гвинтів і збереженню його, як при пуску так і експлуатації' осьового вентилятора, досягають підвищення експлуатаційної надійності вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора і за рахунок цього підвищується безпеки праці обслуговуючого персоналу. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому вузлі кріплення робочої лопатки осьового вентилятора, що містить лопатку з основою у вигляді фланця, барабан ротора, хвостовик, розміщений у відповідній по формі розточці барабана ротора, гвинт з потайною конусною головкою, що має шестигранне заглиблення під торцевий ключ з випуклим дном, згідно корисної моделі потайна конусна головка гвинта виконана із збільшеною висотою, яка відносно діаметра гвинта складає H=0,77...0,81dr, а шестигранне заглиблення її виконано штампуванням із зменшеною висотою, яка відносно цього ж діаметра гвинта складає h=0,33...0,37dr, при цьому заглиблення по периметру шестигранника виконано збільшеним з розміром під ключ відносно діаметра гвинта, що складає S=0,75...0,85dr, а випукле дно його виконано у вигляді кульового сегменту з радіусом основи відносно діаметра гвинта R=0,913...0,918dr і плавним стиком з боковими гранями шестигранного заглиблення. Суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється є: - лопатка з основою у вигляді фланця; - барабан ротора; - хвостовик; - розміщення хвостовика у відповідній по формі розточці барабана ротора; - гвинт з потайною конусною головкою; - потайна конусна головка має шестигранне заглиблення під торцевий ключ з випуклим дном; - потайна конусна головка гвинта виконана із збільшеною висотою; - висота потайної конусної головки гвинта відносно діаметра гвинта складає H=0,77...0,81dr; - шестигранне заглиблення головки гвинта виконано штампуванням із зменшеною висотою; - висота шестигранного заглиблення головки гвинта відносно діаметра гвинта складає h=0,33...0,37dr; - заглиблення по периметру шестигранника виконано збільшення з розміром під ключ відносно діаметра гвинта, що складає S=075...085dr; - випукле дно шестигранного заглиблення гвинта виконано у вигляді кульового сегменту з радіусом основи відносно діаметра гвинта R=0,913...O,918dr і плавним стиком з боковими гранями шестигранного заглиблення. Новими суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється є: - потайна конусна головка гвинта виконана із збільшеною висотою; - висота потайної конусної головки гвинта відносно діаметра гвинта складає H=0,77...0,81dr: - шестигранне заглиблення головки гвинта виконано штампуванням із зменшеною висотою; - висота шестигранного заглиблення головки гвинта відносно діаметра гвинта складає h=0,33...0,37dr; 6549 - заглиблення по периметру шестигранника виконано збільшеним з розміром під ключ відносно діаметра гвинта, що складає S=0,75...0,85dr; - випукле дно шестигранного заглиблення гвинта виконано у вигляді кульового сегменту з радіусом основи відносно діаметра гвинта R=0,913...0,918dr і плавним стиком з боковими гранями шестигранного заглиблення. Зазначенні суттєві ознаки необхідні і достатні у всіх випадках використання вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора. Завдяки тому, що потайна конусна головка гвинта виконана із збільшеною висотою, яка відносно діаметра гвинта складає H=0,77...0,81dr, a шестигранне заглиблення її виконано штампуванням із зменшеною висотою, яка відносно цього ж діаметра гвинта складає h=0,33...0,37dr, при цьому заглиблення по периметру шестигранника виконано збільшеним з розміром під ключ відносно діаметра гвинта, що складає S=0,75...0,85dr, то небезпечний переріз буде мати збільшену дільницю, утворену по нормалі до твірної потайної конусної головки між нею і шестигранним заглибленням в місці, віддаленому на величину різниці висот (H-h) під місця спряження циліндричної частини гвинта з конічною частиною головки гвинта, а при затягуванні гвинтів крутний момент забезпечить гарантійно-щільний стик між фланцями лопатки і хвостовика. Під час пуску барабана ротора осьового вентилятора при експлуатації його утворений стик зберігається. Діючі навантаження рівномірно розподіляються між гвинтами, що кріплять лопатку до хвостовика, а розтягальне зусилля, що виникає в гвинтах і додаткове розтягальне зусилля викликає виникнення напруг зрізу. Сумарні максимальні напруги, що дають не небезпечний переріз не перевищують рівень допустимих напруг, що буде впливати на підвищення експлуатаційної' надійності вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора і відповідно на підвищення безпеки праці обслуговуючого персоналу. У випадку, якщо висоту потайної конусної головки гвинта відносно його діаметра приймати H0,85dr, то дільниця небезпечного перерізу зменшиться. Крутний момент при затягуванні гвинтів збільшиться настільки, що приведе до їх перетяжки і стик між лопаткою і хвостовиком буде настільки щільним, що приведе до руйнування головки гвинта ще до пуску осьового вентилятора, а в самій головці виникнуть напруги, що будуть перевищувати рівень допустимих напруг. Внаслідок цього вузол кріплення робочої лопатки осьового вентилятора буде непридатним для його використання в осьовому вентиляторі. Завдяки тому, що випукле дно шестигранного заглиблення виконано у вигляді кульового сегменту з радіусом основи відносно діаметра гвинта R=0,913 ..0,918dr і плавним стиком з боковими гранями шестигранного заглиблення, то дія сумарних максимальних напруг на небезпечний переріз буде зменшеною з урахуванням коефіцієнта чутливості до концентрації напруг д о , що буде сприяти підвищенню міцності головки гвинта, а це буде в свою чергу сприяти підвищенню експлуатаційної надійності вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора і за рахунок цього підвищиться безпека праці обслуговуючого персоналу. У випадку, якщо дно шестигранного заглиблення виконано у вигляді кульового сегменту з радіусом основи відносно діаметра гвинта R0,918dr, то також не буде плавного стику дна заглиблення з боковими його гранями, що викличе необхідність збільшення периметру шестигранного заглиблення - розміру під ключ і збільшення крутного моменту, а це приведе до перезатягування гвинта і руйнування його. Такий вузол кріплення робочої лопатки осьового вентилятора буде непридатним для його використання. Суттєвість корисної моделі поясняється кресленнями, де: - на Фіг.1 зображений загальний вигляд вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора в поздовжньому розрізі; - на Фіг.2 - виносний елемент А Фіг.1 з місцевим розрізом; - на Фіг.З - вид Б Фіг.1; - на Фіг 4 - гвинт з потайною конусною головкою в диметрічній проекції з місцевим розрізом. Вузол кріплення робочої лопатки осьового вентилятора має лопатку 1, яка за допомогою шести гвинтів з'єднана із хвостовиком 2. Гвинт виконаний у вигляді нарізного стержня 3 і потайної конусної головки 4. Основа лопатки І виконана у вигляді фланця 5, в якому є шість крізних отворів 6. Верх 6549 ня частина останніх має конічну форму, в кожній із яких розміщується потайна конусна головка 4 гвинта. Головка 4 гвинта виконана збільшеною висотою Н, що складає 0,77...0,81 діаметра гвинта dr. В головці 4 гвинта є шестигранне заглиблення 7 під ключ з випуклим дном 8, виконаним штампуванням. Заглиблення 7 виконано зменшеною висотою h, що складає 0,33...0,37 діаметра гвинта drВнаслідок такого виконання головки 4 гвинта і заглиблення 7 відносно прототипа збільшується дільниця перерізу (небезпечний переріз), утворена по нормам до твірної потайної конусної головки 4 між нею і шестигранним заглибленням 7 в місці, віддаленому на величину різниці висот (Н-h) від місця спряження циліндричної частини гвинта з конусною частиною головки 4 гвинта. Шестигранне заглиблення 7 виконано по периметру збільшеним 3 розміром під ключ S рівним 0,75...0,85 діаметра гвинта dp. Випукле дно 8 заглиблення 7 виконано у вигляді кульового сегменту з радіусом основи R рівним 0,913.-.0,918 діаметра гвинта dr і плавним стиком з боковими гранями шестигранного заглиблення 7. Хвостовик 2 має фланець 9, в якому виконано шість нарізних отворів 10 для з'єднання фланця 5 лопатки 1 з фланцем 9 хвостовика 2 за допомогою гвинтів з потайною конусною головкою 4 і нарізним стержнем 3. Гвинти затягують за допомогою торцевого ключа, відповідно по формі повному профілю заглиблення 7 в головці 4 гвинта, забезпечуючи рівномірне зусилля затягування гвинтів одним із відомих способів. При затягуванні гвинтів крупний момент забезпечить гарантійнощільний стик між фланцем 5 лопатки 1 і фланцем 9 хвостовика 2. Зібрану таким чином лопатку 1 з хвостовиком 2 розміщують у відповідній по формі розточці барабана 11 ротора осьового вентилятора з попередньо укладеною в неї тарілчастою пружиною 12 і фіксують відносно барабана 11 ротора гайкою 13. Аналогічно роблять складання останніх вузлів кріплення робочої лопатки осьового вентилятора для наступного пуску вентилятора. Вузол кріплення робочої лопатки осьового вентилятора працює наступним чином Під час пуску барабана 11 ротора осьового вентилятора до виходу його на постійну швидкість обертання на лопатку 1 робочого колеса діють наступні навантаження: відцентрова сила, динамічний згинальний момент, обумовлений інерційними навантаженнями І згибальний момент, обумовлений впливом ваги деталей, що обертаються. Навантаження від відцентрової сили рівномірно розподіляються між шістьма гвинтами, що кріплять лопатку 1 до хвостовика 2. В кожному із гвинтів виникає осьове розтягальне зусилля, яке на збільшеній дільниці перерізу (небезпечний переріз), утвореному по нормалі до твірної потайної конусної головки 4 між нею і шестигранним заглиблен 8 ням 7 в місці, віддаленому на величину різниці висот (H-h) від місця спряження циліндричної частини гвинта з конічною частиною головки 4 гвинта, розкладається на дві складові - нормальне і тангенціальне, які викликають виникнення відповідно нормальних і дотичних напруг зрізу. Додаткове розтягальне зусилля викликане змінним по величині згибальним моментом, обумовленим вагою деталей, що обертаються навантажує гвинт вузла кріплення додатковим розтягальним зусиллям. Це зусилля викликає виникнення нормальних і дотичних напруг зрізу. Сумарні максимальні напруги, що діють на небезпечний переріз гвинта не перевищують рівень допустимих напруг, завдяки значно великим розмірам небезпечного перерізу і внаслідок того, що випукле дно 8 заглиблення 7 головки 4 гвинта виконано у вигляді кульового сегменту з радіусом основи відносно діаметра гвинта R=0,913...0,918dr і плавним стиком з боковими гранями шестигранного заглиблення 7, що значно сприяє підтриманню міцності цього перерізу. У зв'язку з тим, що відсутність розкриття стику між лопаткою 1 і хвостовиком 2 залежить від крутного моменту при затягуванні гвинтів, від цього ж моменту залежить і величина навантаження на гвинт, яка буде тим меншою, чим більшим буде крупний момент при затягуванні, а це зменшить внутрішні напруги у гвинтах, що суттєво знизить додаткове навантаження у гвинтах. Таким чином таке виконання вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора забезпечить гарантійно-щільний стик між лопаткою і хвостовиком при затягуванні гвинтів і збереженні його, як при пуску та і при експлуатації" осьового вентилятора і за рахунок цього підвищиться безпека праці обслуговуючого персоналу. Застосування корисної моделі, що заявляється, дасть можливість підвищення експлуатаційної надійності вузла кріплення робочої лопатки осьового вентилятора за рахунок забезпечення можливості утворення гарантійно-щільного стику між лопаткою і хвостовиком при затягуванні гвинтів, пуску та експлуатації' осьового вентилятора шляхом збільшення крутного моменту при затягуванні гвинтів з потайною конусною головкою, що має шестигранне заглиблення під ключ із створенням напруг в місці спряження циліндричної частини гвинта з конусною частиною, що не перевищують рівень допустимих напруг, в зв'язку з тим, що відносно діаметра гвинта потайну конусну головку гвинта виконано збільшеної висоти, а шестигранне заглиблення її виконано зменшеної висоти із збільшеним параметром по периметру шестигранника під ключ і з дном у вигляді кульового сегменту з плавним стиском його з боковими гранями заглиблення. 6549 10 fl(2 1) і ФІГ. 2 Б (2 1) 7 Фіг. 4 Комп'ютерна верстка Д Шеверун Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вуп Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП'Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1 м К и і в - 4 2 , 01601