Узел резьбового соединения



Узел резьбового соединения
Узел резьбового соединения

 


Владельцы патента RU 2450175:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования КАБАРДИНО-БАЛКАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.М. КОКОВА (RU)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидромашиностроению, и может быть использовано для соединения валов гидротурбин с валами гидрогенераторов и направлено на повышение жесткости конструкции и усталостной прочности соединения путем уменьшения напряжения изгиба под резьбовой частью шпильки. Узел резьбового соединения машин, преимущественно гидромашин, содержит установленные в отверстиях соединяемых деталей шпильки с гайками, цилиндрические втулки, выполненные с внутренним коническим отверстием и радиальной односторонней прорезью вдоль оси, через которые проходят шпильки. Цилиндрические втулки установлены в пределах цилиндрических выточек соединяемых деталей и выполнены с внутренним коническим отверстием, сопрягающимся без зазора с наружной конической частью шпилек, меньшее основание которой направлено в сторону резьбовой части стержней шпилек. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидромашиностроению, и может быть использовано для соединения валов гидротурбин с валами гидрогенераторов, валов с рабочими колесами гидротурбин и рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Известны конструкции узлов резьбовых соединений, в которых болты установлены в отверстиях соединяемых деталей с зазором и без зазора [1].

В случае установки болтов с зазором они должны создавать силу трения на поверхности стыка, превышающую внешнюю нагрузку на величину запаса прочности, и обеспечить неподвижность соединения. Недостатками конструкции являются низкие несущая способность и долговечность, особенно при действии вибрационных нагрузок, при которых сила трения практически не реализуется.

В случае установки болтов без зазора их рассчитывают на срез и смятие в предположении равномерного их нагружения. Для обеспечения плотной посадки необходима совместная расточка отверстий в соединяемых деталях и высокая точность изготовления стержней болтов. Эти технологические операции весьма трудоемки, что приводит к значительным затратам при изготовлении и монтаже узлов соединений. Вторым недостатком этой конструкции является неравномерное распределение сдвигающих усилий в групповом фланцевом соединении при изготовлении деталей по переходной посадке скольжения [2]. Реализация более плотной посадки практически исключается из-за значительного возрастания трудоемкости этой операции для группового резьбового соединения крупного узла машин.

Известен еще узел соединения деталей машин (прототип), содержащий установленные в отверстиях соединяемых деталей цилиндрические втулки и шпильки с гайками [3]. Цилиндрические втулки, выполненные с внутренним коническим отверстием и радиальной односторонней прорезью вдоль оси, установлены в пределах цилиндрических выточек одной соединяемой детали на посадке с зазором. Стержни шпилек от резьбовой части до конца сопряжения со втулками выполнены коническими.

Однако в этой конструкции изгибная жесткость шпилек, установленных в отверстиях с зазором по всей толщине одной соединяемой детали от опорной поверхности гайки до плоскости стыка, незначительна. Кроме того, максимальные изгибные напряжения приходятся на сечение резьбовой части шпилек, совпадающее с первым витком гайки, где имеют место значительные концентрации напряжений, и которое, прежде всего, разрушается в узлах соединениях. Вследствие этого снижается усталостная прочность всего узла соединения.

Цель изобретения - повышение жесткости конструкции и усталостной прочности соединения путем уменьшения напряжения изгиба под резьбовой частью шпилек.

Поставленная цель достигается тем, что цилиндрические втулки установлены в пределах цилиндрических выточек соединяемых деталей и выполнены с внутренним коническим отверстием, сопрягающимся без зазора с наружной конической частью шпилек, меньшее основание которой направлено в сторону резьбовой части стержней шпилек.

На фиг.1 показан продольный разрез узла резьбового соединения, а на фиг.2 - цилиндрическая втулка.

Узел резьбового соединения (фиг.1) содержит установленные в отверстиях соединяемых деталей 1 и 2 шпильки 4 с гайками 5 и 6. Цилиндрические втулки 3, выполненные с внутренним коническим отверстием 9 и радиальной односторонней прорезью 10 вдоль оси (фиг.2), установлены в пределах цилиндрических выточек 11 и 12 соединяемых деталей 1 и 2 на участке l1 предварительно с минимальным зазором (в пределах 10-50 мкм). Наружная коническая часть 7 стержней шпилек 4 от резьбовой части до цилиндрического участка 8 сопрягается без зазора с внутренним коническим отверстием 9 цилиндрических втулок 3. Стержни шпилек 4 в пределах цилиндрического участка 8 установлены в отверстиях соединяемых деталей 1 и 2 с зазором Δ в диапазоне 1…2 мм.

При затяжке гаек 5 и 6 узла резьбового соединения цилиндрические втулки 3 под действием внутренних давлений от наружной конической части 7 стержней шпилек 4 легко расширяются в радиальном направлении и защемляются в цилиндрических выточках 11 и 12 соединяемых деталей 1 и 2 на участке l1. При этом выбирается минимальный зазор между наружным диаметром d цилиндрических втулок 3 и цилиндрическими выточками 11 и 12 соединяемых деталей 1 и 2, образуя посадку с натягом. Таким образом, в этой конструкции обеспечивается защемление наружной конической части 7 стержней шпилек 4 и цилиндрических втулок 3 в цилиндрических выточках 11 и 12, а также защемление опорных поверхностей гаек 5 и 6 в соединяемых деталях 1 и 2. Вследствие этого наиболее опасное сечение резьбовой части шпилек 4, совпадающее с первым витком гаек 5 и 6, не изгибается. Изгибные напряжения передаются только на цилиндрический участок 8 на длине l2, где площадь сечения стержней шпилек 4 максимальная и за счет этого повышается жесткость конструкции.

При работе узла резьбового соединения внешняя нагрузка будет передаваться равномерно на все цилиндрические втулки 3, защемленные посадкой с натягом в цилиндрических выточках 11 и 12, а также на шпильки 4 за счет их жесткого защемления по сопрягаемым коническим поверхностям и защемления опорных поверхностей гаек 5 и 6 в соединяемых деталях 1 и 2. Равномерному распределению внешней нагрузки способствует также симметричность конструкции относительно плоскости стыка соединяемых деталей.

Таким образом, в предлагаемом узле повышаются жесткость конструкции и усталостная прочность всего соединения.

Источники информации

1. Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высшая школа. 1991 - 383 с.

2. Бугов А.У. Фланцевые соединения. Расчет и проектирование. - Л.: Машиностроение. Л. О. 1975 - 191 с.

3. Патент на изобретение №2319868 «Узел соединения деталей машин», Бугов Х.У., Апажев А.К., Демьянов В.А. и др. 20.03.2008 г. (прототип).

Узел резьбового соединения машин, преимущественно гидромашин, содержащий установленные в отверстиях соединяемых деталей шпильки с гайками, цилиндрические втулки, выполненные с внутренним коническим отверстием и радиальной односторонней прорезью вдоль оси, через которые проходят упомянутые шпильки, отличающийся тем, что цилиндрические втулки установлены в пределах цилиндрических выточек соединяемых деталей и выполнены с внутренним коническим отверстием, сопрягающимся без зазора с наружной конической частью шпилек, меньшее основание которой направлено в сторону резьбовой части стержней шпилек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к узлу летательного аппарата и касается крыла и фюзеляжа летательного аппарата, оснащенного средствами молниезащиты. .

Изобретение относится к узлам крепления и способам крепления посредством упомянутых узлов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения деталей или сборочных единиц различных машин. .

Изобретение относится к крепежным элементам. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения деталей, одна из которых имеет односторонний доступ. .

Изобретение относится к соединению панелей и к способу их соединения. .

Изобретение относится к крепежным устройствам. .

Изобретение относится к сборочной системе облегченных плит, в частности ячеистых панелей, и направлено на снижение количества деталей системы и на возможность легкой установки соединительного элемента

Изобретение относится к прокладке, снижающей фреттинг-износ, и к узлам крепления, в которых используется прокладка, и направлено на снижение стирания контактных поверхностей узлов, подвергающихся мелкой вибрации

Изобретение относится к соединительной системе с всесторонним силовым замыканием и способу соединений и направлено на возможность регулировать независимо друг от друга силы предварительного натяжения на подлежащих затяжке составных частей

Изобретение относится к области машиностроения и авиадвигателестроения и может быть использовано для соединения вращающихся деталей ротора газотурбинного двигателя авиационного и наземного применения

Изобретение относится к области общего и специального тяжелого машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства для обеспечения соединения высоконагруженных элементов механических конструкций, и направлено на повышение производительности и снижение трудоемкости соединения элементов конструкции без использования сложных затягивающих устройств

Изобретение относится к разъемным средствам крепления объектов на стержнях в области строительства и направлено на повышение надежности соединения

Изобретение относится к семейству устройств крепления с переменной конусностью. Семейство устройств крепления элементов с предварительно выполненными в них цилиндрическими отверстиями, при этом каждое устройство содержит: винт, выполненный вокруг оси и содержащий усеченный конусный стержень и головку, втулку, выполненную с возможностью захождения в нее стержня винта, при этом втулка выполнена вокруг той же оси и содержит цилиндрическую наружную поверхность и усеченную конусную внутреннюю поверхность, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, два устройства, втулки которых до посадки с натягом имеют одинаковый наружный диаметр и разную степень конусности внутренней поверхности. Технический результат заявленного изобретения заключается в том, что при помощи трех или четырех контрольных наборов устройств одинакового наружного диаметра можно затягивать элементы любой толщины, не меняя диаметра отверстия соединяемых элементов. 23 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к болтовым соединениям тонкого листа с толстым, и направлено на повышение прочности соединения. Болтовое соединение тонкого листа с толстым, включающее тонкий лист, выполненный с отверстием для прохождения болта, и толстый лист, выполненный с отверстием большего диаметра, в которое завальцованы кромки тонкого листа, шайбы, болт и гайку. Между шайбой и тонким листом установлено С-образное кольцо высотой больше чем или равной трем толщинам тонкого листа и толщиной менее или равной полуразности диаметров отверстий в толстом и тонком листах. Торец кольца со стороны тонкого листа закруглен по радиусу, равному толщине тонкого листа. 3 ил.

Изобретение относится к области общего и специального тяжелого машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства для обеспечения соединения высоконагруженных элементов механических конструкций. Устройство для создания гарантированного натяга в разъемном резьбовом соединении деталей, состоящем из двух соединяемых деталей, содержащее резьбовой стержень с фланцевой головкой, отличающееся тем, что оно снабжено проставочным кольцом и домкратными болтами с развитой опорной поверхностью, а проставочное кольцо расположено между фланцевой головкой и соединяемой деталью и выполнено с антифрикционным покрытием, причем фланцевая головка выполнена с концентрично расположенными резьбовыми отверстиями, в которых установлены домкратные болты, упирающиеся опорной поверхностью в проставочное кольцо, при этом домкратные болты снабжены датчиками напряжений, электрически связанными со световыми индикаторами, распложенными в головках домкратных болтов, а фланцевая головка выполнена в виде звездочки или многогранника под ключ. Что позволяет достичь повышения производительности и снижения трудоемкости соединения элементов конструкции за счет исключения использования сложных затягивающих устройств-гайковертов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх