Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы



Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы
Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы
Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы
Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы
Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы
Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы
Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы

 


Владельцы патента RU 2470198:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" (ФГБОУ ВПО"МГИУ") (RU)

Изобретение относится к машиностроению, к подвижным резьбовым соединениям. Резьбовое соединение включает в себя ходовой винт и гайку. Гайка имеет переменный средний диаметр резьбы, закон изменения которого различен для первых и последних ее витков. Приращение на среднем витке является точкой пересечения зависимостей. Закон изменения приращения среднего диаметра резьбы для первых витков представляет собой кубическую функцию, которая описывается следующей формулой:

где D2 - средний диаметр резьбы; D2ст - средний диаметр резьбы по стандарту; D - наружный диаметр резьбы; D1 - внутренний диаметр резьбы; Dг - наружный диаметр тела гайки; z - координата гайки по высоте; Н - высота гайки; Р - шаг резьбы; α - угол профиля резьбы; Qп - осевая сила при прямом ходе; Qо - осевая сила при обратном ходе (реверсе); Е - модуль упругости материала гайки; µ - коэффициент Пуассона материала гайки. Обеспечивается оптимальная износостойкость соединения. 4 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, к подвижным резьбовым соединениям.

Известна конструкция резьбового соединения с выравниванием нагрузки по виткам, включающая в себя трехступенчатую гайку, болт и опорную втулку, в котором в целях выравнивания нагрузки ступени гайки имеют коническую форму, а средняя часть имеет расчетный диаметр из обеспечения условий равной податливости тел болта и гайки [патент РФ, №2412381, F16B 5/02, F16B 31/04].

Однако данная конструкция применима только к неподвижным резьбовым соединениям.

Известно резьбовое соединение, в котором резьба гайки имеет переменный средний диаметр [1, с.100, рис.4.31 - прототип]. За счет изменения среднего диаметра резьбы по высоте гайки, в соответствии с законом параболы для конкретного значения осевой силы, между витками болта и гайки образуются переменные зазоры, компенсирующие неравномерность деформации тел болта и гайки и выравнивающие нагрузку по виткам. Такая конструкция может быть применена и к подвижным нереверсивным резьбовым соединениям для выравнивания нагрузки. Недостатком такой конструкции является то, что она не может быть применима к реверсивным подвижным резьбовым соединениям, так как при реверсе изменяется направление взаимодействия витков, а следовательно, и распределение нагрузки. Поэтому наличие увеличенных зазоров в соответствии с равномерным распределением нагрузки приведет к образованию меньшей площади соприкосновения витков при обратном ходе и, как следствие, - к повышенному изнашиванию.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение заключается в разработке подвижного резьбового соединения с конструкцией гайки, обеспечивающей оптимальный для реверсивных механизмов закон распределения нагрузки по виткам в целях обеспечения оптимальной износостойкости соединения.

Резьбовое соединение включает в себя ходовой винт и гайку. Сущность изобретения состоит в том, что гайка имеет переменный средний диаметр резьбы, закон изменения которого различен для первых и последних ее витков, при этом приращение на среднем витке является точкой пересечения зависимостей, а закон изменения приращения среднего диаметра резьбы для первых витков представляет собой кубическую функцию, которая описывается следующей формулой:

где D2 - средний диаметр резьбы; D2ст - средний диаметр резьбы по стандарту; D - наружный диаметр резьбы; D1 - внутренний диаметр резьбы; Dг - наружный диаметр тела гайки; z - номер витка; Н - высота гайки; Р - шаг резьбы; α - угол профиля резьбы; Qп - осевая сила при прямом ходе; Qо - осевая сила при обратном ходе (реверсе); Е - модуль упругости материала гайки; µ - коэффициент Пуассона материала гайки.

Предлагаемое резьбовое соединение показано на фиг.1, 2, 3, и 4. На фиг.1 изображено резьбовое соединение в сборе (разрез с изображением профиля резьбы), на фиг.2 - пример закона изменения приращения среднего диаметра резьбы гайки в зависимости от номера витка по ее высоте - ΔD2=f(z); на фиг.3. показан пример оптимального закона интенсивности распределения нагрузки по виткам гайки для реверсивного винтового механизма q=f(z), а на фиг.4 - увеличенное изображение профиля резьбы.

Резьбовое соединение включает в себя ходовой винт 1 и гайку 2. Гайка 2 выполнена с переменным средним диаметром, изменяющимся по ее высоте для витков, работающих при реверсе, по закону параболы в соответствии с формулой (4.57) [1, с.101], а для витков, работающих при прямом ходе, - по закону кубической функции (1), учитывающим нагрузку, как при прямом, так и при обратном ходе.

Работает соединение следующим образом: при вращении ходового винта 1 происходит контакт витков ходового винта 1 и гайки 2, вынуждая гайку 2 совершать поступательное движение вдоль оси (в случае незакрепленной гайки 2), или же вынуждая ходовой винт 1 совершать винтовое движение с вращением вокруг своей оси и перемещением вдоль нее (в случае закрепленной гайки).

Использование переменного среднего диаметра резьбы по высоте гайки 2 создает между витками ходового винта 1 и гайки 2 переменные радиальные зазоры, что приводит к образованию переменных осевых зазоров и, как следствие, к более благоприятному распределению нагрузки по виткам, за счет компенсации неравномерности деформации тела гайки. Расчет приращения среднего диаметра резьбы гайки 2 при прямом ходе в соответствии с законом (1) обеспечивает оптимальное распределение нагрузки по виткам гайки 2 с учетом реверса механизма, полученное линейной регрессией рассчитываемой усредненной характеристики распределений нагрузки при прямом и обратном ходе. Такая характеристика распределения нагрузки обеспечивает снижение износа средних витков по сравнению с характеристикой, получаемой с использованием симметричного параболического закона изменения среднего диаметра резьбы, и в целом способствует минимальному износу всех витков гайки 2 в течение работы механизма. Таким образом, сокращается период приработки соединения, и обеспечивается оптимальная его износостойкость.

Источники информации

1. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые и фланцевые соединения. М.: Машиностроение, 1990. 368 с.

Подвижное резьбовое соединение с выравниванием нагрузки по виткам резьбы, включающее в себя ходовой винт и гайку, отличающееся тем, что гайка имеет переменный средний диаметр резьбы, закон изменения которого различен для первых и последних ее витков, при этом приращение на среднем витке является точкой пересечения зависимостей, а закон изменения приращения среднего диаметра резьбы для первых витков представляет собой кубическую функцию, которая описывается следующей формулой:

где D2 - средний диаметр резьбы;
D2ст - средний диаметр резьбы по стандарту;
D - наружный диаметр резьбы;
D1 - внутренний диаметр резьбы;
Dг - наружный диаметр тела гайки;
z - координата гайки по высоте;
H - высота гайки;
Р - шаг резьбы;
α - угол профиля резьбы;
Qп - осевая сила при прямом ходе;
Qо - осевая сила при обратном ходе (реверсе);
Е - модуль упругости материала гайки;
µ - коэффициент Пуассона материала гайки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, а именно сборно-разборным резьбовым соединениям машин, механизмов, конструкций, работающих в условиях сложных комплексных нагрузок со знакопеременными составляющими и высокими требованиями к надежности.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гайкам. .

Изобретение относится к крепежным устройствам. .

Изобретение относится к крепежным элементам. .

Изобретение относится к крепежным элементам. .

Изобретение относится к способу изготовления пустотелых элементов, таких как гайки, для закрепления на состоящих обычно из листового материала деталях, в частности изготовления пустотелых элементов, по меньшей мере, по существу, квадратного или прямоугольного внешнего контура, за счет отрезания отдельных элементов от профиля в виде прутка или рулона после предварительного вырубания отверстий в профиле, при необходимости с последующим выполнением резьбового цилиндра с использованием комбинированного инструмента последовательного действия с несколькими рабочими позициями, в которых осуществляется соответствующая обработка.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ракетной технике при проектировании конструкции корпуса твердотопливных двигателей, например для газогенераторов, рулевых приводов маршевых двигателей, тормозных двигателей или для пороховых аккумуляторов давления для разделения между собой маршевых ступеней ракеты, когда требуется максимальное совершенство конструкции двигателей специального назначения (ДСН).

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для преобразования вращательного движения в поступательное. .

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 резьбовым крепежным элементам. .

Винт // 2381391
Изобретение относится к крепежным элементам, а именно к винтам. .

Болт // 2361125
Изобретение относится к крепежным элементам. .

Изобретение относится к винтам для завинчивания в твердые материалы. .

Изобретение относится к крепежным элементам. .

Изобретение относится к резьбовому соединению между резьбовой охватываемой деталью и резьбовой охватывающей деталью, применимому ко всем типам резьбовых соединений
Наверх