Узел соединения деталей машин

Изобретение относится к ответственным узлам, используемым в машиностроении. Узел соединения деталей машин содержит две соединяемые детали, шпильку с гайками, полимерный наполнитель с уплотнителем. В одной соединяемой детали выполнено коническое отверстие под посадку с натягом конической части шпильки, переходящее к плоскости разъема. В другой детали выполнено цилиндрическое отверстие, в котором большее основание конической части шпильки установлено с зазором и заканчивается радиусной канавкой для уплотнителя, а пространство между плоскостью разъема и уплотнителем заполнено полимерным уплотнителем - композитным материалом. В результате повышается усталостная прочность соединения, повышается жесткость соединения на сдвиг, упрощается сборка и разборка соединения. 1 ил.

 

Изобретение относится к ответственным узлам, используемым в машиностроении.

Известны узлы соединения деталей машин, в которых осуществляется соединение болтами, установленными в отверстия без зазора [1] (стр.36 фиг.1.20).

В узле соединения, в котором болты устанавливают в отверстие без зазора, соединяемые детали должны совместно обрабатываться. Причем отверстия в соединяемых деталях калибруют 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, что существенно снижает точность регламентируемой посадки в соединениях и как результат снижает равномерность распределения поперечной нагрузки.

Известен еще узел соединения деталей машин, в котором в детали, к которой примыкает гайка, выполнено болтовое отверстие под посадку болта без зазора, а в другой детали выполнено отверстие, в котором болт установлен с расчетным зазором, на протяжении зазора стержень болта имеет два участка, конический и цилиндрический, заканчивающийся радиусной канавкой для уплотнителя и буртиком, а в пространстве между плоскостью разъема и уплотнителем создано упругое основание из полимерного материала [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 усталостной прочности соединения, повышение жесткости соединения на сдвиг, а также улучшение технологичности при разборке и сборке.

Поставленная цель достигается тем, что в одной из соединяемых деталей выполнено коническое отверстие под посадку с натягом конической части шпильки, переходящее к плоскости разъема, а в другой детали выполнено цилиндрическое отверстие, в котором большее основание конической части шпильки установлено с зазором и заканчивается радиусной канавкой для уплотнителя, а пространство между плоскостью разъема и уплотнителем заполнено полимерным наполнителем - композитным материалом.

На чертеже показан продольный разрез предлагаемого узла соединения.

Узел содержит установленные в отверстия деталей 1 и 2 шпильку 3 с гайками 6 и 7, полимерный наполнитель 4 и прокладку 5.

В детали 2 выполнено коническое отверстие с диаметрами d₃ и d₄ под посадку шпильки 3 с натягом, большее основание конуса примыкает к плоскости разъема на участке . B детали 1 выполнено отверстие с диаметром d₁, в котором шпилька установлена по свободной посадке.

По всей длине шпилька имеет коническую поверхность для уменьшения трудоемкости при разборке соединения. Со стороны большего основания шпильки диаметром d₂ на расстоянии от плоскости разъема шпилька имеет радиусную канавку для установки упругой прокладки 5.

При сборке соединения шпилька 3 свободно проходит через отверстие d₁ детали 1 и плотно входит в коническое отверстие под посадку с натягом детали 2, после чего производится затяг шпильки гайками 6 и 7. После затяжки шпильки полость между телом шпильки и отверстием в детали 1 диаметром d₁ заполняется композитным материалом. Герметичность полости со стороны гайки 7 обеспечивается за счет упругой прокладки 5.

При работе соединения под действием поперечных нагрузок происходит небольшой сдвиг за счет упругой деформации композитного материала и тела шпильки длиной . Поскольку шпилька 3 фиксирована в детали 2 как за счет посадки с натягом, так и за счет гайки, вдавленной в деталь 2 от начального затяга, часть болта, расположенная в детали 2, перемещается как одно целое и полностью исключается изгиб резьбовой части. Также исключается изгиб резьбовой части со стороны гайки 7 после заполнения свободной полости длиной композитным материалом.

Применение композитного наполнителя с высокими механическими характеристиками повышает равномерность распределения поперечной нагрузки в групповом болтовом соединении до 1, что существенно повышает реальный запас прочности и жесткости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Иванов М.Н., Финагенов В.А. Детали машин. М.: Высшая школа, 2002 г., с.407.

2. Патент №2293225. Москва 10.02.2007 (прототип).

Узел соединения деталей машин, содержащий две соединяемые детали, шпильку с гайками, полимерный наполнитель с уплотнителем, отличающийся тем, что в одной 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 большее основание конической части шпильки установлено с зазором и заканчивается радиусной канавкой для уплотнителя, а пространство между плоскостью разъема и уплотнителем заполнено полимерным уплотнителем - композитным материалом.