Узел резьбового соединения

Предлагаемый узел соединения относится к ответственным узлам, используемым в машиностроении. Узел соединения деталей машин содержит две соединяемые детали, цилиндрическую втулку и болт с гайкой. В детали, к которой примыкает гайка, выполнено отверстие для установки цилиндрической втулки под посадку болта без зазора, переходящее к цилиндрической расточке меньшего диаметра, примыкающей к плоскости разъема. На участке отверстия в другой детали болт установлен без зазора. В результате повышаются прочность и жесткость соединения, снижается трудоемкость изготовления узла. 1 ил.

 

Изобретение относится к ответственным узлам, используемым в машиностроении.

Известны узлы соединения сильнонагруженных деталей машин, в которых осуществляется соединение болтами, установленными в отверстия без зазоров и с зазорами [1] (стр.36, фиг.1.20 и 1.21).

В узле соединения, в котором болты устанавливают в отверстие без зазора, соединяемые детали должны совместно обрабатываться. Причем отверстия в соединяемых деталях калибрируют разверткой или растачивают совместно с большой точностью, а диаметр стержня болта выполняют с допуском, обеспечивающим заданную посадку.

Эти технологические операции весьма трудоемки, в особенности для крупногабаритных деталей, изготавливаемых нередко в разных городах. Сборка и разборка таких соединений приводит к задирам посадочных поверхностей отверстий деталей и шлифованных поверхностей болтов.

При расчете такого типа групповых болтовых соединений от совместного действия поперечных и осевых усилий принимают, что болты нагружены равномерно. Однако как показали экспериментальные исследования усталостной прочности металлических моделей с полнофакторным моделированием таких соединений, коэффициент равномерности распределения поперечной нагрузки находится в пределах 0,25-0,35 [2].

Эти недостатки существенно снижают эффективность использовании рассматриваемого узла соединения, являющегося весьма дорогостоящим, в особенности для крупногабаритных узлов машин.

При работе узла соединения, в котором болты установлены с зазором, имеет место значительный изгиб болта по всей длине, причем максимальные изгибные напряжения приходятся на сечение резьбовой части болта, которое совпадает с первым витком гайки, где имеют место значительные концентрации напряжений, и которое разрушается прежде всего в данных соединениях [2].

Известен еще узел соединения деталей машин, в котором в детали, к которой примыкает гайка, выполнено отверстие для установки цилиндрической втулки под посадку болта без зазора, а в другой детали выполнено отверстие, в котором болт установлен с расчетным зазором, выбираемым при сборке соединения [3].

Основным недостаткам данного решения является недостаточная жесткость соединения на сдвиг, а также необходимость обеспечения достаточно высокой точности соосности отверстий соединяемых деталей, что также трудновыполнимо в узле с групповым резьбовым соединением.

Цель изобретения - повышение усталостной прочности соединения путем уменьшения напряжения изгиба под резьбовой частью и под головкой болта, повышение равномерности распределения поперечной нагрузки в групповом болтовом соединении, повышение жесткости узла на сдвиг и существенное снижение трудоемкости изготовления узла.

Поставленная цель достигается тем, что в детали, к которой примыкает гайка, выполнено отверстие для установки цилиндрической втулки под посадку болта без зазора, переходящее к цилиндрической расточке меньшего диаметра, примыкающего к плоскости разъема, а на участке отверстия в другой детали болт установлен без зазора.

Узел содержит установленное в отверстие детали 2 втулку 3, деталь 1 и болт 4 с гайкой 5.

В детали 2 выполнено цилиндрическое отверстие с диаметром d₆ и высотой l₄ для установки втулки 3 диаметром d₅ с зазором Δ под посадку болта 4 без зазора. В детали 1 выполнено отверстие с диаметром d₃, в котором болт установлен без зазора.

При сборке соединения часть болта диаметром d₄ свободно проходит через отверстие d₃ детали 1 и входит в отверстие цилиндрической втулки 3 под посадку без зазора, одновременно участок болта с пояском диаметром d₃ плотно входит в отверстие детали 1 на участке l₃. Затем производится затяг болтов на заданное усилие натяга, обеспечивающее упругое вдавливание головки болтов 4 и гаек 5 в детали 1 и 3.

При работе соединения под действием поперечных нагрузок все болты деформируются как трехопорные стержни с двумя защемленными краями.

Защемление болта в сечении, совпадающем с опорной поверхностью головки, обеспечивается за счет упругого вдавливания головки болта 4 от затяга, а в детали 2 защемление болта обеспечивается как за счет посадки без зазора во втулке 3, так и за счет гайки, вдавленной в эту втулку, которая, в свою очередь, также упруго вдавливается в деталь 2 от затяга болта. При этом равномерность распределения поперечной нагрузки доходит до 1 и существенно повышается реальная прочность и жесткость соединения.

Использование предлагаемого узла соединения особенно эффективно в дорогостоящих машинах, передающих значительные мощности.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Иванов М.Н. Детали машин. М.: «Высшая школа», 1991 г. с.382.

2. Бугов Х.У. Фланцевые соединения. Расчет и проектирование. «Машиностроение» Л.о. 1975 г. 191 с.

3. Патент №2263828. Москва 10.11.2005 (прототип). Авторы: Бугов X.У., Егожев А.М. и др.

Узел соединения деталей машин, содержащий две соединяемые детали, цилиндрическую втулку и болт с гайкой, при этом в детали, к которой примыкает гайка, выполнено отверстие для установки цилиндрической втулки под посадку болта без зазора, переходящее к цилиндрической расточке меньшего диаметра, примыкающей к плоскости разъема, отличающийся тем, что на участке отверстия в другой детали болт установлен без зазора.