Резьбовое соединение деталей с выравниванием нагрузки по виткам резьбы



Резьбовое соединение деталей с выравниванием нагрузки по виткам резьбы
Резьбовое соединение деталей с выравниванием нагрузки по виткам резьбы
Резьбовое соединение деталей с выравниванием нагрузки по виткам резьбы

 


Владельцы патента RU 2412381:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" (RU)

Изобретение относится к машиностроению, к разъемным крепежным соединениям, а точнее к резьбовым. Резьбовое соединение включает в себя трехступенчатую гайку, болт и опорную втулку. Между гайкой и соединяемой деталью установлена опорная втулка. Гайка выполнена трехступенчатой, с равными по высоте ступенями, две из которых имеют внутреннюю резьбу и представляют собой усеченные конусы с наклоном образующей конуса к оси гайки, соответственно под углами 10±3° на нижней ступени и 40±5° на средней ступени, а третья ступень представляет собой кольцевой выступ, являющийся опорным, причем диаметр средней части гайки обеспечивает равную податливость тел болта и гайки в середине резьбового участка и рассчитывается по следующей формуле: , где Dр - диаметр резьбы, dр - диаметр резьбовых впадин на болте, Ев и Ег - модули упругости материалов болта и гайки. В результате увеличивается прочность резьбового соединения. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, к разъемным крепежным соединениям, а точнее к резьбовым.

Известно стандартное резьбовое соединение типа болт-гайка [1, стр.11, рис.5а]. Гайка в нем выполнена в виде шестигранной призмы. Тело гайки по всей высоте имеет одинаковую толщину стенки. Недостатком такой конструкции гайки является значительная неравномерность распределения нагрузки по ее виткам. 34% всей нагрузки приходится на первый виток, в то время как на шестой виток приходится всего 7%.

Известно резьбовое соединение типа стяжка [1, стр.92, рис.106, а - прототип]. Тело гайки по всей высоте имеет одинаковую толщину стенки. Гайка вставляется в отверстие соединяемой детали, опираясь кольцевым выступом на ее торец, при этом осевая нагрузка прикладывается к гайке сверху, вследствие чего обе резьбовые детали испытывают растяжение. Распределение нагрузки по виткам резьбы при этом частично выравнивается. Недостатком такой конструкции является то, что соединяемая деталь должна иметь отверстие большего диаметра, для размещения в нем тела гайки, что делает невозможным использование соединения типа стяжка для замены стандартных резьбовых соединений типа болт-гайка.

Задачей настоящего изобретения является разработка резьбового соединения с конструкцией гайки, выравнивающей распределение нагрузки по виткам, делая его примерно постоянным, обеспечивающим большую прочность.

Резьбовое соединение включает в себя трехступенчатую гайку, болт и опорную втулку. Сущность изобретения состоит в том, что между гайкой и соединяемой деталью установлена опорная втулка, при этом гайка выполнена трехступенчатой, с равными по высоте ступенями, две из которых имеют внутреннюю резьбу и представляют собой усеченные конусы с наклоном образующей конуса к оси гайки соответственно под углами 10±3° на нижней ступени и 40±5° на средней ступени, а третья ступень выполнена цилиндрической с двумя участками, один из которых является опорным кольцевым выступом, а второй выполнен шестигранным j для завинчивания гайки ключом. При этом, в середине резьбового участка податливость тела гайки равна податливости тела болта

βвг,

,

где βв и βг - податливости тел болта и гайки, Dг - диаметр средней части гайки, Dр - диаметр резьбы, dр - диаметр резьбовых впадин на болте, Eв и Ег - модули упругости материалов болта и гайки. Диаметр средней части гайки рассчитывается по следующей зависимости:

.

Предлагаемое резьбовое соединение показано на фиг.1, 2 и 3. На фиг.1 и фиг.2 изображено резьбовое соединение в сборе (разрез и вид сверху), а на фиг.3 - гайка резьбового соединения.

Резьбовое соединение включает в себя болт 1, трехступенчатую гайку 2 и опорную втулку 3, которая устанавливается между гайкой 2 и соединяемой деталью 4. Гайка 2 выполнена трехступенчатой, с равными по высоте ступенями, нижняя ступень 5 имеет внутреннюю резьбу и представляет собой усеченный конус с наклоном образующей конуса к оси гайки под углом 10±3°, средняя ступень 6 имеет внутреннюю резьбу и представляет собой усеченный конус с наклоном образующей конуса к оси гайки под углом 40±5°, верхняя ступень 7 выполнена цилиндрической с двумя участками, один из которых является опорным кольцевым выступом, а второй выполнен шестигранным для завинчивания гайки ключом.

Работает соединение следующим образом: при повороте ключом гайки 2 она, опираясь на втулку 3, принуждает болт 1 к его движению вверх и тем самым сжимает между собой соединяемые детали 4 и 4'.

Использование опорной втулки реализует схему нагружения типа «стяжка» (болт и гайка растянуты). Рассчитанный по формуле диаметр средней части гайки обеспечивает равную податливость тел болта и гайки в середине резьбового участка, профиль гайки, составленный из усеченных конусов с наклоном образующей конуса к оси гайки соответственно под углами 10±3° на нижней ступени и 40±5° на средней ступени, является приближенным к гиперболическому, вследствие чего и обеспечивается выравнивание нагрузки на витках болта и гайки и тем самым достигается большая прочность резьбового соединения.

Источники информации

1. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые соединения. Библиотека конструктора. М., Машиностроение, 1973.

Резьбовое соединение деталей с выравниванием нагрузки по виткам резьбы, включающее в себя гайку и болт, отличающееся тем, что между гайкой и соединяемой деталью установлена опорная втулка, при этом гайка выполнена трехступенчатой с равными по высоте ступенями, две из которых имеют внутреннюю резьбу и представляют собой усеченные конусы с наклоном образующей конуса к оси гайки соответственно под углами 10±3° на нижней ступени и 40±5° на средней ступени, а третья ступень представляет собой кольцевой выступ, являющийся опорным, причем диаметр средней части гайки обеспечивает равную податливость тел болта и гайки в середине резьбового участка, и рассчитывается по следующей формуле:

где Dр - диаметр резьбы, dр - диаметр резьбовых впадин на болте, Eв и Ег - модули упругости материалов болта и гайки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к общему машиностроению, приборостроению и может быть использовано, в частности, при монтаже различного технологического оборудования, предназначенного для изготовления полупроводниковых слоев, или элементов такого оборудования, а также различного оборудования для проведения исследований или используемого в иных целях.

Изобретение относится к узлам крепления и способам крепления компонентов конструкций. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к крепежным элементам, предназначенным для крепления петельного элемента к раме или створке. .

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано в судостроении и самолетостроении. .

Изобретение относится к корпусу для электрического устройства. .

Изобретение относится к области машиностроения. .

Изобретение относится к средствам крепежа. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при тяжелых и динамических нагрузках. .

Изобретение относится к гайкам, в частности к гайкам для винтовых домкратов, а также к стяжным устройствам, оборудованным такими гайками. .

Изобретение относится к гидравлическим инструментам и может быть использовано для натяжения резьбовых элементов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в соединениях, подверженных воздействию циклически изменяющихся механических и температурных нагрузок, вибраций, например , в летательных аппаратах.

Изобретение относится к машиностроению . .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке фланцевых соединений. .

Изобретение относится к технологии сборки соединений с помощью болтов, в частности высокопрочных, затяжку которых на заданную величину осевого усилия выполняют с высокой точностью.
Наверх