Резьбовое соединение ответственных деталей
Владельцы патента RU 2680953:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова (ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ) (RU)
Изобретение относится к ответственным соединениям, используемым в машиностроении, и направлено на повышение прочностной надежности соединения. Узел резьбового соединения деталей машин содержит две соединяемые детали, в отверстиях которых установлена шпилька с втулкой и гайками. В пределах одной соединяемой детали шпилька имеет конический участок для установки цилиндрической неразрезной втулки с внутренней конической поверхностью, имеющий опорный торец, которая устанавливается по свободной посадке в отверстие большего диаметра, примыкающее к плоскости разъема, а в пределах другой детали шпилька имеет поясок для обеспечения расчетного зазора, с выборкой которого происходит упругий прогиб стержня и выравнивание поперечной нагрузки в групповом резьбовом соединении. 1 ил.
Изобретение относится к ответственным соединениям, используемым в машиностроении.
Известны резьбовые соединения деталей машин, в которых осуществляется соединение шпильками [1] (стр. 12 рис. 1.4. в).
При работе резьбового соединения со шпилькой, в условиях сложного нагружения имеет место значительный изгиб шпильки по всей длине, причем максимальные изгибающие напряжения приходятся на сечение резьбовой части, которое совпадает с первым витком, где имеет место значительные концентрации напряжений и которое разрушается, прежде всего, в данных соединениях [1].
Известен еще узел резьбового соединения деталей в котором, в одной из соединяемой детали выполнено коническое отверстие под посадку с натягом конической части шпильки, переходящее к плоскости разъема, а в другой детали выполнено цилиндрическое отверстие, в котором поясок шпильки поставлен с расчетным зазором [2].
Основными недостатками данного решения является необходимость обеспечения достаточно высокой точности соосности отверстий соединяемых деталей, а также трудоемкость изготовления и демонтажа соединения.
Цель изобретения - повышение прочностной надежности соединения путем уменьшения изгибающих напряжений под резьбовой частью, повышение равномерности распределения поперечной нагрузки в групповом резьбовом соединении, повышение жесткости соединения на сдвиг.
Поставленная цель достигается тем, что в пределах одной соединяемой детали шпилька имеет конический участок для установки цилиндрической не разрезной втулки с внутренней конической поверхностью имеющий опорный торец, которая устанавливается по свободной посадке в отверстие большего диаметра, примыкающее к плоскости разъема, а в пределах другой детали шпилька имеет поясок для обеспечения расчетного зазора, с выборкой которого происходит упругий прогиб стержня и выравнивания поперечной нагрузки в групповом резьбовом соединении.
На чертеже показан продольный разрез предлагаемого соединения (Фиг. 1).
Соединение содержит установленные в отверстия деталей 7 и 2 шпильку 3, втулку 4 с гайками 5 и 6.
В детали 2 выполнено цилиндрическое отверстие диаметром d5 примыкающее к плоскости разъема для установки цилиндрической втулки диаметром d4 с внутренней конической поверхностью по свободной посадке, для установки с натягом конической части шпильки 3 на участке . В детали 1 выполнено отверстие с диаметром d1, в котором поясок шпильки длиной 
и диаметром d2 установлен с расчетным зазором А.
При сборке соединения шпилька 3 со втулкой 4 свободно проходит через отверстие d1 детали 1, и входит в цилиндрическое отверстие диаметром d5, после чего производится затяг шпильки гайками 5 и 6 последовательно на рекомендуемое значение.
При работе группового резьбового соединения под действием поперечных нагрузок все крепежные детали деформируются как четырех опорные стержни с тремя защемленными участками и одной опорой длиной 
, которая существенно снижает изгиб резьбовой части шпильки в пределах детали 1. Поскольку шпилька 3 фиксировано в детали 2 как за счет посадки с натягом в конической части цилиндрической втулки 4, которая в свою очередь вдавливается в деталь 2, так и за счет гайки 5, вдавленной в деталь 2 от начального затяга, часть шпильки, расположенная в детали 2, перемещается как одно целое и полностью исключается изгиб резьбовой части. Выбор расчетного зазора А за счет упругого прогиба шпильки в пределах детали 1 способствует выравниванию поперечной нагрузки в групповом резьбовом соединении. При этом равномерность распределения поперечной нагрузки доходит до 1, что существенно повышает реальную прочность и жесткость соединения.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые и фланцевые соединения. - М.: Машиностроение, 1990 г. - 368 с.
2. Патент №2647720. Москва 19.03.2018 (прототип).
Узел резьбового соединения деталей машин, содержащий две соединяемые детали, в отверстиях которых установлена шпилька с втулкой и гайками, отличающийся тем, что в пределах одной соединяемой детали шпилька имеет конический участок для установки цилиндрической неразрезной втулки с внутренней конической поверхностью, имеющий опорный торец, которая устанавливается по свободной посадке в отверстие большего диаметра, примыкающее к плоскости разъема, а в пределах другой детали шпилька имеет поясок для обеспечения расчетного зазора, с выборкой которого происходит упругий прогиб стержня и выравнивание поперечной нагрузки в групповом резьбовом соединении.
