RU2479760C1

RU2479760C1 - Connection device of part by means of axle

Info

Publication number: RU2479760C1
Application number: RU2011135412/12A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Константинов; Борис Александрович Крестинин
Original assignee: Дмитрий Юрьевич Константинов; Борис Александрович Крестинин
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-04-20
Also published as: RU2011135412A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: connection device of parts by means of an axle includes fixed and swinging parts with end operating gaps between them, with concentrically located mounting holes and an axle located in those holes and rigidly fixed on fixed or swinging parts. Concentrically located mounting holes and an axle located in those holes and rigidly fixed on swinging or fixed parts are made in the form of a threaded connection with formation of end operating gaps between fixed and swinging parts.

EFFECT: eliminating the friction between end surface of parts at provision of sufficient reliability of the connection.

2 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, к устройствам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию машин, для соединения деталей осью, а именно к разборным соединениям двух деталей, одна из которых совершает качательные эксплуатационные движения на оси относительно второй неподвижно закрепленной детали, и в конструкциях, у которых отсутствуют подшипники трения скольжения или качения как отдельная деталь. В подобных устройствах функцию подшипника трения скольжения выполняют сама ось и внутренние поверхности отверстий качающейся или неподвижной деталей.The claimed invention relates to mechanical engineering, to devices that ensure the normal operation of machines, for connecting parts by an axis, namely, collapsible connections of two parts, one of which makes oscillating operational movements on the axis relative to the second fixed component, and in structures that do not have bearings sliding or rolling friction as a separate part. In such devices, the function of the sliding friction bearing is performed by the axis itself and the internal surfaces of the openings of the swinging or stationary parts.

За прототип принято устройство соединения деталей осью, содержащее неподвижную и качающуюся детали с торцевыми эксплуатационными зазорами между ними, с концентрично расположенными монтажными отверстиями и расположенную в этих отверстиях неподвижно закрепленную на неподвижной или качающейся деталях ось. См., например, патент России №2208721 от 20.07.2003 г., на «Устройство соединения деталей осью», МПК: F16B 21/00, 21/02, принятый в качестве прототипа.The prototype is a device for connecting parts with an axis, containing a fixed and oscillating part with end operational gaps between them, with concentrically located mounting holes and an axis located in these holes fixed on a fixed or oscillating part. See, for example, Russian patent No. 2208721 of 07.20.2003, on the "Device connecting parts with an axis", IPC: F16B 21/00, 21/02, adopted as a prototype.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства соединения деталей осью, являются следующие: заявляемое устройство соединения деталей осью содержит неподвижную и качающуюся детали с торцевыми эксплуатационными зазорами между ними, с концентрично расположенными монтажными отверстиями и расположенную в этих отверстиях неподвижно закрепленную на неподвижной или качающейся деталями ось.The essential features of the prototype, which coincide with the essential features of the claimed device for connecting parts with an axis, are as follows: the claimed device for connecting parts with an axis contains fixed and oscillating parts with end operational gaps between them, with concentrically located mounting holes and located in these holes fixed on a fixed or swinging axis details.

Недостатком известного устройства являются наличие трения между торцевыми поверхностями неподвижной и качающейся деталями, большая материалоемкость и увеличенная масса устройства, большие затраты труда из-за большого количества входящих в устройство трудоемких при изготовлении деталей.A disadvantage of the known device is the presence of friction between the end surfaces of the stationary and swinging parts, high material consumption and increased mass of the device, high labor costs due to the large number of labor-consuming parts involved in manufacturing the device.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство соединения деталей осью, является устранение трения между торцевыми поверхностями неподвижной и подвижной деталями, снижение материалоемкости и массы устройства, уменьшение затрат труда при изготовлении устройства и его сборке из-за уменьшения количества входящих в устройство деталей.The technical problem, which is aimed by the claimed device for connecting parts with an axis, is to eliminate friction between the end surfaces of the stationary and moving parts, reduce material consumption and mass of the device, reduce labor costs in the manufacture of the device and its assembly due to a decrease in the number of parts included in the device.

Для достижения названного технического результата в заявляемом устройстве соединения деталей осью концентрично расположенные монтажные отверстия и расположенная в этих отверстиях неподвижно закрепленная на неподвижной или качающейся деталях ось выполнены в виде резьбового соединения с образованием торцевых эксплуатационных зазоров между неподвижной и качающейся деталями.To achieve the named technical result in the inventive device for connecting parts by an axis, concentrically located mounting holes and an axis located in these holes fixed on a fixed or swinging part are made in the form of a threaded connection with the formation of end operational gaps between the fixed and swinging parts.

Отличительными признаками заявляемого устройства соединения деталей осью является то, что концентрично расположенные монтажные отверстия и расположенная в этих отверстиях неподвижно закрепленная на неподвижной или качающейся деталях ось выполнены в виде резьбового соединения с образованием торцевых эксплуатационных зазоров между неподвижной и качающейся деталями.Distinctive features of the inventive axle connecting device is that the concentrically mounted mounting holes and the axis located in these holes fixed on the stationary or swinging parts are made in the form of a threaded connection with the formation of end operational gaps between the stationary and swinging parts.

Заявляемое устройство соединения деталей осью может использоваться в механизмах, передающих движение от привода к исполнительному органу с помощью тяг, изменяющих или преобразующих движение этих тяг, например, в качалках систем управления летательными аппаратами.The inventive device for connecting parts with an axis can be used in mechanisms that transmit movement from the drive to the executive body using rods that change or transform the movement of these rods, for example, in rocking systems for aircraft control systems.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The essence of the invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - вид сбоку на устройство, использующее угловую фиксацию от поворота оси с помощью шплинта, с вертикальным фронтальным разрезом,figure 1 is a side view of a device using angular fixation from rotation of the axis using a cotter pin, with a vertical frontal section,

на фиг.2 - вид по стрелке «А» на фиг.1.figure 2 is a view along arrow "A" in figure 1.

Устройство соединения деталей осью (см. фиг.1) состоит из неподвижной детали 1, качающейся детали 2 и оси 3. Неподвижная деталь 1 выполнена, например, в виде двухрожковой вилки с опорами 4 и 5, соединенных между собой основанием 6, закрепленным на неподвижной опоре 7. Монтажные отверстия 8 - в вильчатой опоре 4, 9 - в вильчатой опоре 5 и 10 - в качающейся детали 2 выполнены и расположены концентрично и вместе с осью 3, проходящей сквозь эти отверстия, образуют разъемное резьбовое соединение. Для устранения трения между торцами качающейся детали 2 и торцами вильчатых опор 4 и 5, направленных в сторону качающейся детали 2, предусмотрен торцевой эксплуатационный зазор «В», который может быть одинаков с двух торцов качающейся детали 2, а может быть и различным, исходя из условий эксплуатации устройства. Т.к. ось 3 выполнена с резьбой, осевое перемещение ее в процессе эксплуатации возможно только после углового поворота в резьбовом соединении. Устранив угловой поворот оси 3, устраняется и осевое ее перемещение. Для устранения углового поворота оси 3 в монтажных концентрических отверстиях 8, 9, и 10 применено, например, шплинтовое соединение, как имеющее наименьшее количество деталей, и поэтому менее материалоемкое, более простое в изготовлении, сборке, регулировке, эксплуатации и разборке. Шплинтовое соединение (см. фиг.2) содержит шплинт 11, помещенный в одно из отверстий 12 вильчатой опоры 4 неподвижной детали 1 и торцевой паз 13, выполненный на фиксируемой части оси 3.The device for connecting parts with an axis (see Fig. 1) consists of a fixed part 1, a swinging part 2 and an axis 3. The fixed part 1 is made, for example, in the form of a two-arm fork with supports 4 and 5, interconnected by a base 6, mounted on a fixed support 7. Mounting holes 8 - in the fork support 4, 9 - in the fork support 5 and 10 - in the swinging part 2 are made and arranged concentrically and together with the axis 3 passing through these holes form a detachable threaded connection. To eliminate friction between the ends of the swinging part 2 and the ends of the fork supports 4 and 5 directed towards the swinging part 2, an end operational gap “B” is provided, which may be the same from the two ends of the swinging part 2, and may be different, based on operating conditions of the device. Because the axis 3 is made with a thread, its axial movement during operation is possible only after angular rotation in the threaded connection. Eliminating the angular rotation of the axis 3, eliminates its axial movement. To eliminate the angular rotation of the axis 3 in the mounting concentric holes 8, 9, and 10, for example, a cotter pin is used, as having the smallest number of parts, and therefore less material-intensive, easier to manufacture, assemble, adjust, operate and disassemble. The cotter pin connection (see Fig. 2) contains a cotter pin 11, placed in one of the holes 12 of the fork support 4 of the fixed part 1 and the end groove 13, made on the fixed part of the axis 3.

Устройство соединения деталей осью работает следующим образом.The device connecting parts with an axis works as follows.

Для устранения трения между торцами вильчатых опор 4 и 5 неподвижной детали 1 и торцами качающейся детали 2 нужно между ними выполнить зазор «В» еще в процессе нарезания резьбы. Для этого обработанные отверстия, подготовленные для нарезания резьбы в качающейся детали 2 и вильчатых опорах 4 и 5 неподвижной детали 1, располагают концентрично, причем качающуюся деталь 2 размещают в среднем своем эксплуатационном положении относительно неподвижной детали 1. Между торцами вильчатых опор 4 или 5 и качающейся детали 2 размещают технологическую прокладку толщиной «В» или той толщины, которая соответствует зазору между торцами вильчатых опор 4 или 5 и качающейся деталью 2 в ее среднем эксплуатационном положении, закрепляют неподвижно все детали в таком положении и нарезают резьбу насквозь в монтажных отверстиях 8 - в вильчатой опоре 4, 9 - в вильчатой опоре 5 и 10 - в качающейся детали 2 со стороны расположения будущего фиксатора углового поворота оси 3. После удаления резьбонарезного инструмента из резьбовых отверстий 8, 9, 10, не разбирая скрепленных деталей, вместо него завинчивают ось 3 на необходимую для ее фиксации глубину в вильчатую опору 4, качающуюся деталь 2, вильчатую опору 5 неподвижной детали 1 и извлекают технологическую прокладку толщиной «В». Сборка готова к установке шплинта. При селективной сборке все детали поступают на сборочный участок по отдельности, но обязательно со своей технологической прокладкой толщиной «В», примененной при нарезании резьбы в этих деталях. При сборке устройства без технологической прокладки величина зазора «В» будет изменяться как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения его, точно на величину, кратную шагу примененной в устройстве резьбы. Технологическая прокладка толщиной «В» согласует место захода резьбы на торце качающейся детали 2 с резьбой на неподвижной детали 1. Без использования технологической прокладки при нарезании резьбы и выдерживания заданной величины зазора лишь с одной стороны качающейся детали 2 можно изменять положение места захода резьбы на торце качающейся детали 2 путем обработки ее торца, обращенного к вильчатой опоре 4, т.е. навстречу завинчивающейся оси 3. При этом величина зазора между торцом качающейся детали 2 и торцом опоры 5 будет автоматически увеличиваться тоже на величину толщины снимаемого слоя обработанного торца качающейся детали 2. Для примененного шплинтового соединения (см. фиг.2), например, в наружной выступающей части вильчатой опоры 4 неподвижной детали 1 выполнены шесть сквозных отверстий 12, а на торцевой фиксируемой части оси 3 выполнены, если они не нарушают условия прочности фиксируемой части оси 3, два крестообразно расположенных торцевых паза 13 под шплинт 11. Такое сочетание количества сквозных отверстий и крестообразно расположенных пазов позволяет фиксировать угловое положение оси 3 шплинтом 11 через каждые 30°. Торцевые пазы 13 изготавливаются для размещения в них шплинта 11, но их можно использовать и при завинчивании оси 3 отверткой с увеличенной толщиной ее лезвия. При эксплуатации устройства его качающаяся деталь 2 отклоняется от своего обычно среднего положения в обе стороны. На практике этот угол отклонения не превышает ±30, (суммарный угол 60°). При увеличении этих углов значительно возрастает синусная ошибка, т.е. одинаковые дискретные линейные управляющие перемещения тяги, соединенной с выходным звеном (на чертеже не изображены), качающейся детали 2 вызывают неодинаковые дискретные углы поворота качающейся детали 2. И наоборот, управляющие одинаковые дискретные углы поворота качающейся детали 2 вызывают неодинаковые дискретные линейные перемещения выходного звена качающейся детали 2 и тяги. Из-за этого возникают сложности при автоматизации процесса эксплуатации устройства. Качающаяся деталь 2 при отклонении на угол ±30° получает линейное перемещение вдоль оси 3 по ее резьбе, если это не противоречит условиям эксплуатации устройства, то это перемещение составит:To eliminate friction between the ends of the fork supports 4 and 5 of the fixed part 1 and the ends of the swinging part 2, a gap “B” must be made between them even during threading. To do this, the machined holes prepared for threading in the swinging part 2 and the fork supports 4 and 5 of the fixed part 1 are arranged concentrically, and the swinging part 2 is placed in their average operating position relative to the fixed part 1. Between the ends of the forked supports 4 or 5 and the swinging parts 2 place a technological gasket with a thickness of "B" or the thickness that corresponds to the gap between the ends of the fork supports 4 or 5 and the swinging part 2 in its average operating position, All the parts are motionless in this position and cut the thread through the mounting holes 8 - in the fork support 4, 9 - in the fork support 5 and 10 - in the swinging part 2 from the location of the future fixture for angular rotation of the axis 3. After removing the threading tool from the threaded holes 8, 9, 10, without disassembling the fastened parts, instead of it, screw the axis 3 to the depth necessary for its fixation in the fork support 4, the swinging part 2, the fork support 5 of the fixed part 1 and remove the process gasket with a thickness of "B". Assembly ready to install cotter pin. During selective assembly, all parts enter the assembly section separately, but with their own technological thickness “B”, used when threading these parts. When assembling the device without technological laying, the size of the gap "B" will change both in the direction of decreasing and in the direction of increasing it, exactly by an amount multiple of the step of the thread used in the device. Technological gasket with a thickness of "B" matches the place of thread entry at the end of the swinging part 2 with the thread on the stationary part 1. Without using the technological gasket when cutting the thread and maintaining the specified clearance value, only on one side of the swinging part 2, you can change the position of the thread entry point at the end of the swing details 2 by processing its end facing the fork support 4, i.e. towards the screw axis 3. In this case, the gap between the end of the swinging part 2 and the end of the support 5 will also automatically increase by the thickness of the removed layer of the machined end of the swinging part 2. For the cotter pin (see figure 2), for example, in the outer protruding six through holes 12 are made of the forked support part 4 of the fixed part 1, and on the end fixed part of the axis 3 are made, if they do not violate the strength conditions of the fixed part of the axis 3, two cross-shaped end aza 13 the pin 11. Such a combination and number of through holes arranged crosswise grooves allows to fix the angular position of the locking pin 11 axes 3 every 30 °. The end grooves 13 are made to accommodate the cotter pin 11, but they can also be used when screwing the axis 3 with a screwdriver with an increased thickness of its blade. During operation of the device, its swinging part 2 deviates from its usually middle position in both directions. In practice, this deviation angle does not exceed ± 30, (total angle 60 °). As these angles increase, the sine error increases significantly, i.e. identical discrete linear control movements of the thrust connected to the output link (not shown in the drawing) of the swinging part 2 cause uneven discrete rotation angles of the swinging part 2. And vice versa, controlling identical discrete angles of rotation of the swinging part 2 cause uneven discrete linear movements of the output link of the swinging part 2 and traction. Because of this, difficulties arise when automating the operation of the device. Swinging part 2 when deflected by an angle of ± 30 ° receives linear displacement along axis 3 along its thread, if this does not contradict the operating conditions of the device, then this displacement will be:

где t - шаг, применяемой в соединении резьбы, мм;where t is the step used in the connection of the thread, mm;

360° - угол, соответствующий одному полному шагу применяемой в соединении резьбы, град.360 ° - the angle corresponding to one full step used in the thread connection, deg.

При выбранном, например, шаге резьбы t=1,5 мм линейное перемещение качающейся детали 2 вдоль оси 3 составит ±0,125 мм или суммарное перемещение 0,25 мм. Соответственно, и эксплуатационный торцевой зазор «В» будет изменяться от своего минимального значения до максимального, с одной стороны качающейся детали 2 и торцом вильчатой опоры, например, 4 и от максимального значения до минимального своего значения между торцом вильчатой опоры, например, 5 и качающейся деталью 2. При уменьшении шага применяемой в устройстве резьбы эти линейные перемещения качающейся детали 2 вдоль оси 3 будут еще меньше. Для устранения трения между подвижными и неподвижными деталями все эти перемещения обязательно должны быть меньше величины эксплуатационного торцевого зазора «В». В известных устройствах для выдерживания эксплуатационного торцевого зазора «В» применялись шайбы необходимой толщины, которые изменяли площадь поверхностей трения торцов рядом расположенных подвижных и неподвижных деталей, но не устраняли его. В заявляемом устройстве эксплуатационный торцевой зазор есть, шайб нет, трения торцов рядом расположенных подвижных и неподвижных деталей нет.With a selected, for example, thread pitch t = 1.5 mm, the linear movement of the swinging part 2 along axis 3 will be ± 0.125 mm or the total displacement of 0.25 mm. Accordingly, the operational end gap "B" will vary from its minimum value to the maximum, on one side of the swinging part 2 and the end of the fork support, for example 4, and from the maximum value to its minimum value between the end of the fork support, for example 5, and swing detail 2. When reducing the step used in the device thread, these linear movements of the swinging part 2 along the axis 3 will be even smaller. To eliminate friction between moving and stationary parts, all these movements must necessarily be less than the value of the operational end gap "B". In known devices for maintaining the operational end gap “B” washers of the required thickness were used, which changed the surface area of the friction of the ends of the adjacent moving and stationary parts, but did not eliminate it. In the claimed device, there is an operational end gap, there are no washers, there is no friction of the ends of the adjacent moving and stationary parts.

Способов фиксации оси от ее углового поворота много, см., например, книгу П.И.Орлова «Основы конструирования» в 3-х книгах, книга 3-я, М.: «Машиностроение», 1977 г. 6П5.3 066 УДК 621.01.001.2. (031), стр.259-260, рис.494-502. Все эти способы фиксации более трудоемки в изготовлении и не всегда существует возможность нарезать резьбу в подвижных или неподвижных деталях устройства для размещения в ней винта, удерживающего фиксатор оси или саму ось от ее углового поворота. Из-за этого применение шплинта из мягкого материала или упругого шплинта более предпочтительно.There are many ways to fix an axis from its angular rotation, see, for example, P.I.Orlov’s book “Fundamentals of Designing” in 3 books, 3rd book, M .: “Mechanical Engineering”, 1977. 6P5.3 066 UDC 621.01.001.2. (031), pp. 259-260, fig. 494-502. All these methods of fixation are more laborious in manufacturing and it is not always possible to cut threads in moving or stationary parts of the device to place a screw in it that holds the axis retainer or the axis itself from its angular rotation. Because of this, the use of a cotter pin made of soft material or an elastic cotter pin is more preferable.

Кроме вильчатой двухопорной конструкции неподвижной детали 1 может применяться и одноопорная конструкция неподвижной детали 1. Тогда качающаяся деталь 2 будет консольно располагаться на оси 3, закрученной в опору неподвижной детали 1 с необходимым эксплуатационным торцевым зазором «В». Средства фиксации оси 3 от углового поворота можно располагать как на качающейся детали 2, так и на неподвижной детали 1. При расположении основания 6 и неподвижной опоры 7 перпендикулярно оси 3 в конструкции только с одной опорой, например 5, неподвижной детали 1, когда резьба в опоре 5 проходит и через основание 6, а фиксируемый конец оси 3 направлен в сторону неподвижной опоры 7, средства фиксации оси 3 от ее углового поворота можно располагать как на основании 6, так и на неподвижной опоре 7 одноопорной конструкции устройства.In addition to the forked two-support structure of the fixed part 1, the single-support structure of the fixed part 1 can also be used. Then the swinging part 2 will be cantilevered on the axis 3, twisted into the support of the fixed part 1 with the necessary operational end gap "B". The means of fixing the axis 3 from the angular rotation can be located both on the swinging part 2 and on the fixed part 1. When the base 6 and the fixed support 7 are located perpendicular to the axis 3 in the structure with only one support, for example 5, the fixed part 1, when the thread is the support 5 also passes through the base 6, and the fixed end of the axis 3 is directed towards the fixed support 7, the means for fixing the axis 3 from its angular rotation can be located both on the base 6 and on the fixed support 7 of the single-bearing device design.

Для уменьшения накопления грязи и посторонних предметов меньших профиля резьбы из эксплуатационной среды, окружающей устройство, на двух участках оси 3 после нарезания резьбы срезают полный профиль резьбы диаметральными канавками шириной, равной ширине максимальных эксплуатационных торцевых зазоров «В», и в местах, где будут располагаться эти зазоры в собранном устройстве.To reduce the accumulation of dirt and foreign objects with a smaller thread profile from the operating environment surrounding the device, in two sections of axis 3, after cutting the thread, cut the entire thread profile with diametrical grooves of a width equal to the width of the maximum operational end clearances "B", and in places where they will be located these gaps in the assembled device.

Заявляемое устройство может применяться, когда нежелательно трение по торцам неподвижной и качающейся деталей, а осевое перемещение качающейся детали при работе не влияют на эксплуатацию всего механизма, например на колесном транспорте, в узлах подвески листовых, витых цилиндрических рессор или амортизаторов к корпусу транспортного средства.The inventive device can be used when friction at the ends of the stationary and swinging parts is undesirable, and the axial movement of the swinging part during operation does not affect the operation of the entire mechanism, for example, on wheeled vehicles, in suspension nodes of sheet, twisted cylindrical springs or shock absorbers to the vehicle body.

Claims

Устройство соединения деталей осью, содержащее неподвижную и качающуюся детали с торцевыми эксплуатационными зазорами между ними, с концентрично расположенными монтажными отверстиями и расположенную в этих отверстиях неподвижно закрепленную на неподвижной или качающейся деталях ось, отличающееся тем, что концентрично расположенные монтажные отверстия и расположенная в этих отверстиях неподвижно закрепленная на неподвижной или качающейся деталях ось выполнены в виде резьбового соединения с образованием торцевых эксплуатационных зазоров между неподвижной и качающейся деталями. A device for connecting parts with an axis, comprising a fixed and swinging part with end operational gaps between them, with concentric mounting holes and an axis located in these holes fixed to the fixed or swinging parts, characterized in that the concentric mounting holes and fixed in these holes the axis fixed on stationary or swinging parts is made in the form of a threaded connection with the formation of end operational the gaps between the stationary and swinging parts.