Устройство для исследования распределения нагрузки в резьбе

 

Iiii 576445

ОПИСАНИЕ

ИЗОВРЕТ ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз СоветскихСоциалистических

Республик т

i (6I) Дополнительное к авт. свид-ь (22) Заявлено 19.02.76 (2 I) 2325302/27 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. - F 16В 35/00

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.882(088.8) (43) Опубликовано 15 10.77. Бюллетень № 38 (45) Дата опубликования описания 24.10.77 (72) Автор изобретения

В. В. Менг (71) Заявитель

Таллинский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

НАГРУЗКИ В РЕЗЬБЕ

Г Ударственный комитет (23) Приор е

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в заводских и научно-исследовательских лабораториях, занимающихся расчетом и конструированием ответственных резьбовых соединений во всех отраслях машиностроения.

Известно устройство для исследования распределения нагрузки в резьбе, состоящее из опорной плиты, пространственной модели гайки, опирающейся на плиту, шпильки сплошного сечения и узла ее нагружения (IJ.

Картину напряжений, возникающих в гайке при ее нагружении, исследуют оптическим методом. Используемый при этом метод «замораживания» дает возможность получения картины напряжений в резьбовых деталях. Метод

«замораживания» состоит из нагружения опытной модели из оптически активного органического стекла, выдержки под нагрузкой при повышенной температуре, разрезки модели на фрагменты и последующего изучения картины напряжений на поляризационном микроскопе.

Недостатки указанного известного устройства состоят в невозможности установления количественного распределения нагрузки в резьбе в связи с тем, что в процессе «замораживания» пространственной модели происходит выравнивание распределения нагрузки в резьбовом соединении вследствие ползучести материала. Неизбежные nci a ieH>

Известно также устройство для исследования распределения нагрузки в резьбе, в котором измеряются деформации резьбовых деталей с помощью тензометрии, содержащее опорную плиту, опытную гайку, опирающуюся на плиту, шпильку сплошного сечения и узел ее нагружения (2J. Для определения деформаций на наружную поверхность гайки наклеены тензодатчики, соединенные с измерительным прибором.

25 Данное устройство по своей технологической сущности и достигаемому эффекту наиболее близ o к изобретению.

Недостатком этого известного устройства является малая точность замеров распределе3р ния нагрузки в резьбовом соед|шении. Из-за

576445 сложной геометрии резьбового соед!щения установление взаимосвязи деформаций и иапря>кенпй в резьбовых деталях представляет до сих пор нерешенную, весьма сложную математическую и техническую задачу, В связи с этим исследования на тснзометрических устройствах, основанные иа допущении определенной связи деформаций (например пя наружной поверхности гайки) с расирсделсш!см нагрузки в резьбе»е имеет достаточного оооснования. Задачу сводят к подбору такого теоретического закона распределеш!я пагрузки, при котором расчетные и экспериментальные деформации имеют наименьшее расхо>кдение. Найден).ы!! таким образом «теоретический закон» распределения нагрузки принимается за достовериый. При этом вопрос о соответствии принятого теоретического закона действительному, существующему 13 реаль1!03 рсзьбовом соединении, OcTBCTcl! откры ГЫ31, Я К t) СТО)1 HlPI 0 13,; СЪ)сlll! ПР5! М Ы( (ко,li! 1(сгвсiiill>lc) псслсдо!3!!!!В5! I)ttcltPcäcJIPllIi5t 11!)Гp i">к!1 13 рс.>ьбс liс Ilpпi)Од1!. Ilcl>.

11слью изоорс 1 111151 5!Вляс1ся ИОВышсll!lc точности исследования распределения иагруз1<И В PPBI>OOBOM СОСДПIIС111!11.

Это достигается тем, что устройство снабжено телескопическим винтом, выполненным в виде нескольких соосно расположенных ваЛ!ilезьбОВЪ|м ВИТко vl II3 каждой втулке, опорными площадками втулок, установленными псрпендикул яр но оси винта, стойками для установки площадок, симмc гричио располояс)lиым!! ВокруГ 13интя и прОХОдящими через опорную плиту, мерными распорными втулка>яи дл) установкll площадок одна относительно д1>уго!! и фикс:.)тор!!Ой шайбой вяла, ycT tttcBJICIIIlott на втулке, прилегяЦСй 1< ИСПЬ!Т>>Е>i0il Г!1йКС, I!Pit Э1 ОМ 1<3>l<ДЫil 1!B уз ioв liat py>iIII0,1ttcll В Виде ияГр> >па lощей Гайки, Iияибы, тарельчатой пружины и подшипника, установленного между гайкой и шайбой.

На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого устройства; на фиг. 2 — продольный разрез телескопического винта; на фиг. 3 — схема соединения типа «болт †гай: а»; иа фиг. 4-- опытная гайка в разрезе с изображением захода и сбега витка резьбы (разрезы по А — А и Б — Б); на фиг. 5 — схема

ИЯГРУ>1:,СИИЯ BHTI

Устройство состоит из жесткой опор.!ой

I1 J 1i ò I>I 1, >! е ты р сх с и м м ет р 1! >! н 0 р (! с и 0 л О? к е !3ных стоек 2, проходящих через опорную плиту и опорные плоигадки 3, 4, 5 и б, мерных

9 а спор иых BT > ioi< 7, 8 и 9, 011!>IT!105 Bitt

fI3I р1 я !10)ИИх ГЯС1< 17, 18, 19, 20 11 21; шайб

11, 23, 24, 25 и 26 и упорных подшипников 27, 28, 29, 30 и 31. Усилия c>!

)о

15 и

),) зо

З5

-)о

21 передаются через шайбы 22, 23, 24, 25 и 26 и упорные подшипники 27, 28, 29, 30» 31 на витки тслескопического винта, выполненные заодно на пяти валиках и гтулках 32, 33, 34, 35 и Зб. Поло>кение витков при навинченной па них опытиой гайке 10 фиксируется фиксаторной шайбой 37. Пя концы стоек 2 иавпнчсиы гайки 38, при загяжкс коTOpûê обеспечивается необходимая жесткость устройства.

Усилия сжатия пружин оиредсляк)тся llo тярировочным крив)!м изменением расстояний

ve»кно также использовать тензодатчики, если их наклеить на одну из тарелок пакета пружин). Ввиду незначительных усилий поворот нагружающих гаек 17, 18, 19, 20 и 21 при нагруяении пруяпн осуществляется вру !иу;0 с помощью штырсвого ключа, Вставляемого В радиальные о1-!

3С!)СТИЯ ГЯСК., I ë я изме!)си и я д(())О!р )> !! Ии)! и;! (Jtt1>tTIt ct0

11! !) к 10 lit! кл(ив!! 10ТсН 1 спзод!)т>i!! 1<1!, и:3 мсис

Ill!(- c0t)PGT1IBJtcl1115I котоРых фикси!1)3 cTcil л!О бым измерителем сити)сских д формаций.

Последовательность работы ИЯ устройстве следующая.

Перед испытанием устройство разбирают и из него извлекают телескопический винт.

Сначала разбирают узел нагруження второго витка, Для этого отвиичива!от гайку 17> вынимают упорный подшипник 27, шайбу 22 и пакет тарельчатых пружин 12. Затем отвинчивают гайки 38, снимают опорную пло1цадку 3 и 13 Ой! жс иослед013атс.1ьitocT11 (гайка 18 -упорный подшипник 28 — -шайба 23-пакет тарельчатых пружин 13) разбирают узел иагру>кения первого Витка. Далее, снимая поочередно опорные площадки 6, 5, 4 и распориыс Втулки 9 и 8,;!иалогично разбнра!от узлы нагру>кения третьего, четвертого и пятого витков. После чего сиимают фиксаторную шайбу 37 и вынимают из опорной плиты

1 телескопический винт (позиции 34, 35, Зб, 32 и 33 фиг. 1 и 2). После разборки на телескопический винт наворачивают эксперимент",.ëüíólo гайку 10 с шайбой 11 (см. фиг. 2) и с помощью лысок на концах витков 32 и Зб (см. фиг. 1) витки винта затягивают до стыка между собой. (Для коптроля правильного взаимного располояения витков в гайке служат также технологические штифтовые отверстия, в которые при сборке вставляют специальные штифты с подвижными посадками).

Затем на резьбовую часть винта 34 наворачивают фи«саторную шайбу 37 с четырьмя отверстиями под стойки 2 и закрепляют на

11с31 иеподви кин — опорная площадка) с помощью распорных втулок 8 и 9 и гаек 38 собирают узлы нагружения витков 34, 35 и Зб. Аналогично собирают узлы иагружения витков 33 и 32.

Опытное исследование распределения нагрузки в резьбовом соединении состоит из двух этапов. II3 первом этапе опытную гайку иагру кают усилием Q ввинченной в нее шпилькой сплошного сечения (см. фиг. 3). Относительныс деформации па поверхности тела гайки определяются через разности отсчетов прибора элсктрической схемы тензодатчиKoI3 до и после иагружсиия. Па втором этапе та жс гайка с датчика.;ш монтируется совмесг 10 с тслескопическия винтом (фиг. 5), а сго витки, начиная с первого, нагружаются в соответствии с принятым законом распределения нагрузки так, чтобы

Ql Q2 > ЯЗ+ Q4+ Q5 — Q где Ql ... Qq — нагрузки, соответственно на

1... 5 виток телескопического винта. (По общепринятому порядку нумерация витков производится от опорной поверхности гайки:

1-й виток — поз. 33, 2-ой виток — поз. 32, 3-й виток — поз. 36, 4-й виток — поз. 35, 5-й виток — поз. 34). Вычисляя вновь относительные деформации и сравнивая их с предыдущими (первый этап), судят о достоверности того или иного закона распределения нагрузки по виткам рсзьбь1.

Путем 110100(>3 наг!>узок Q... Q5 ivlo>lcHo 3%1пиричсски найти точное распределение нагрузки, соответствующее относительным деформациям опытной гайки при нагружении ее шпилькой, имеющей сплошное сечение.

Следует отметить, что при прочих равных условиях, точность исследования будет тем выше, чем больше будет разница в модулях упругости матерна 1013 витков телескопического винта и гайки. Удо!3летворптсльные результаты получаются, если Е1/Е )3, где Е1, Е. —— модули упругости 13Tepiiaла витков телескопического винт!1 и гайки соответственно.

Предлагаемое устройстзо даст воз "ложность выявить действительный закон распределения нагрузки в резьос и за счет разработки конструкции с более равномерным распрсделсиием нагрузки увеличить прочность и улучи. ить качество резьбового соединения.

Формула изобретения . стройство для исследования распределения нагрузки в резьбе, содержащее опорную плиту, узлы нагружеьи1я и опытную гайку с

Il31 ICBHHbI3III Н3 НСС TC 1130.!11 ЧИК;i>ill, СОСДИне1шыми с измеритсльным прибором, о т л ич à 10 щ с е с я Tc ì, что, с целью повышения точности и достоверности пзмерени!1, оно сиабжеHQ телескопическим винтом, выпо 111c HHI>l>t в виде нескольких соосно расположенных B(tликов и Втулок с резьоовым Витком 113 ка>кдой втулке, опорными площадками втулок, 25 установленными перпендикулярно оси винта, стойками для установки площадок, симметрично расположенными вокруг винта и проходящими через опорную плиту, мерными распорными втулками для установки площа30 док одна относительно другой и фиксаториой шайбой вала, усгановлениой на втулке, прилежащей в испытуемой гайке, при этом каждый из $3;IQB и;1грг>ксн!13 смоитир013313 свооодных 0Т 1311Т140;3 концах в11лиlсов и Вту35 ioic и выполнен в виде иагружающсй гайки, Ill31IОы, таРсчьчаToй ПPj >кllнhl 11 пОДШ1lпниl 3, установленного между r3iiicoii и шайбой.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

40 1. И. A. Биргер. Расчет резьбовых соединений, М., 1959 r., с. 134 — 137.

2. Сборник ВН1ЛИМАШ, серия С вЂ” IX, «Полимеры в машинах», М., 1971 г., с. 58 — 74.

) ,4 - йпа5еонуто 6 — D по5елпуто

Д!я

Фиг. 4

Составитель А. Шаповаленко

Редактор Н. Хлудова Техред А. Камышникова Корректор Л. Орлова

Подписное

Заказ 2724/4 Изд. ¹ 806 Тираж 1154

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2