Стопорящееся резьбовое соединение
Владельцы патента RU 2595589:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)
Изобретение относится к крепежным изделиям, исключающим самопроизвольное отвинчивание гайки, и может быть использовано в механизмах, испытывающих вибрационные, ударные нагрузки и тепловое воздействие. Изобретение предназначено для использования в силовых и энергетических машинах и установках авиационной техники. Стопорящееся резьбовое соединение, включающее болт с резьбовым стержнем и гайку. Гайка имеет на торцевой поверхности слой из композита, включающего полимерное связующее, устойчивое к длительному воздействию температуры до 600°С, и наполнитель из высокотвердых дисперсных частиц с эквивалентным диаметром 0,08-0,10 мм. Содержание наполнителя в композите составляет 50-60 мас.%. Технический эффект: повышение надежности стопорения резьбового соединения при нагрузках вибрационного, ударного характера, а также термического воздействия за счет увеличения площади контакта в резьбовом соединении между гайкой и деталью, а также уменьшение общей массы крепежных изделий в силовых, энергетических машинах и установках авиационной техники. 2 ил.
Изобретение относится к крепежным изделиям, исключающим самопроизвольное отвинчивание гайки, и может быть использовано в механизмах, испытывающих вибрационные, ударные нагрузки и тепловое воздействие.
Изобретение предназначено для использования в автомобильной, авиационной, машиностроительной, железнодорожной и других отраслях промышленности.
Преимущественно данное изобретение предназначено для использования в силовых и энергетических машинах и установках авиационной техники.
Известно стопорящееся крепежное соединение, включающее болт (шпильку) с гайкой и шайбой Гровера, см. книгу Орлова П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. - М: Машиностроение, 1988. С. 145-146, рис. 315.
Недостатком крепежного соединения с шайбой Гровера является ограниченность использования в случае знакопеременных нагрузок вибрационного и ударного действия.
Это объясняется тем, что при затяжке гайки шайба обеспечивает только локальное стопорение гайки относительно детали.
Известна также самоконтрящаяся гайка с отверстиями и вставленными в них пластмассовыми штифтами, см. RU Патент 2347119 МПК7 F16B 39/34, F16B 39/06, 2009.
При завертывании гайки нарезной стержень болта (шпильки) нарезает резьбу в пластмассовых штифтах, материал которых заполняет зазоры между резьбами гайки и болта.
Недостатком известного изобретения является ограниченность использования в результате ненадежности стопорения резьбового соединения от самопроизвольного отвинчивания гайки.
Указанный недостаток обусловлен использованием пластмассовых штифтов, которые теряют свои свойства при воздействии на них тепла, света, химических веществ и т.п.
Наиболее близким по технической сущности является стопорящееся резьбовое соединение, содержащее болт (шпильку) с гайкой и деформируемой пластмассовой шайбой, см. книгу Орлова П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие в 2-х книгах, Кн. 2. - М: Машиностроение, 1988. С. 148, рис. 338.).
При затяжке гайки шайба деформируется. Материал шайбы заполняет витки резьбы, обеспечивая стопорение гайки и герметичность соединения.
Недостатком данного технического решения является ограниченность использования резьбового соединения с указанным уплотнением резьбы.
Указанный недостаток обусловлен небольшой площадью контакта при уплотнении ограниченного числа витков резьбы полимерным материалом, низким коэффициентом трения пластмасс по стали, нестойкостью пластических масс к воздействию значительных нагрузок вибрационного, ударного и теплового характера.
Под действием тепла, выделяемого энергетическими машинами и установками, в пластических массах наблюдаются деструктивные реакции, при которых полимер радикально меняет свои свойства: изменяя молекулярную массу, строение и химические свойства.
Наложение вибрационных воздействий на резьбовое соединение приводит к возникновению момента сил раскручивания, превышающих момент сил трения в месте уплотнения витков резьбы.
При использовании в силовых и энергетических машинах и установках авиационной техники стопорящиеся резьбовые соединения обладают повышенной общей массой крепежных изделий.
Задачей изобретения является повышение надежности стопорения резьбового соединения при воздействии нагрузок вибрационного и ударного характера, в том числе в условиях термического воздействия, и уменьшение общей массы крепежных изделий в силовых, энергетических машинах и установках авиационной техники.
Техническая задача решается тем, что стопорящееся резьбовое соединение, включающее болт с резьбовым стержнем и гайку, в котором гайка имеет на торцевой поверхности слой из композита, включающего полимерное связующее, устойчивое к длительному воздействию температуры до 600°С, и наполнитель из высокотвердых дисперсных частиц с эквивалентным диаметром 0,08-0,10 мм и содержанием в композите 50-60 мас.%.
Решение технической задачи позволяет повысить надежность стопорения резьбового соединения при нагрузках вибрационного, ударного характера, а также термического воздействия за счет увеличения площади контакта в резьбовом соединении между гайкой и деталью, а также значительно уменьшить общую массу крепежных изделий в силовых, энергетических машинах и установках авиационной техники.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 представлен общий вид резьбового соединения; на фиг. 2 - вид А.
Стопорящееся резьбовое соединение включает: болт (шпильку) с резьбовым стержнем 1, гайку 2. Гайка 2 имеет на торцевой поверхности слой из композита, включающего полимерное связующее, устойчивое к длительному воздействию температуры до 600°С, и наполнитель из высокотвердых дисперсных частиц с эквивалентным диаметром 0,08-0,10 мм и содержанием в композите 50-60 мас.%.
Резьбовой стержень болта (шпильки) введен в отверстие детали 3.
В качестве связующего можно использовать, например, кремнийорганические полимеры (кремнийорганические эмали). Второй компонент композита с содержанием в композите 50-60 мас.% - это высокотвердые дисперсные частицы с эквивалентным диаметром 0,08-0,10 мм.
В качестве второго компонента композита могут быть использованы дисперсные частицы с эквивалентным диаметром dэкв, равном 0,08-0,10 мм, полученные, например, на стадии заточки (шлифовки) режущегося инструмента с твердосплавной напайкой абразивным шлифовальным инструментом (эльбором).
Нижняя граница диапазона второго компонента композита 50 мас.% обусловлена тем, что ниже 50 мас.% уменьшается число активных центров и удельная межфазная поверхность контакта гайки и детали.
Верхняя граница диапазона второго компонента композита 60 мас.% обусловлена тем, что выше 60 мас.% происходит перераспределение частиц по поверхности при завертывании гайки, что может привести к неравномерному распределению силовых факторов по площади контакта.
Стопорящееся резьбовое соединение работает следующим образом.
Гайку 2 с нанесенным на торцовую поверхность тонкого слоя композита толщиной, равной эквивалентному диаметру высокопрочной дисперсной частицы, навинчивают на резьбовой конец болта (шпильки) 1 до контакта с поверхностью детали 3. При вращении гайки 2 высокотвердые частицы совершают перемещение, оставляя на поверхностях гайки 2 и детали 3 микроскопические борозды. Поверхности насыщаются абразивными частицами, обеспечивая равномерное распределение сил трения по поверхности контакта.
Отсутствие шайбы в резьбовом соединении уменьшает общую массу изделия, что важно при использовании такого стопорящегося резьбового соединения в силовых и энергетических машинах и установках авиационной техники для снижения общей массы крепежных изделий.
Гайку 2 можно использовать многократно.
Таким образом, совокупность признаков заявляемого объекта позволяет повысить надежность стопорения резьбового соединения при нагрузках вибрационного, ударного характера, а также термического воздействия за счет увеличения площади контакта в резьбовом соединении между гайкой и деталью, а также позволяет значительно уменьшить общую массу крепежных изделий в силовых, энергетических машинах и установках авиационной техники.
Стопорящееся резьбовое соединение, включающее болт с резьбовым стержнем, гайку, отличающееся тем, что гайка имеет на торцевой поверхности слой из композита, включающего полимерное связующее, устойчивое к длительному воздействию температуры до 600°С, и наполнитель из высокотвердых дисперсных частиц с эквивалентным диаметром 0,08-0,10 мм и содержанием в композите 50-60 мас.%.
