РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1994 года по МПК F16B39/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к резьбовым соединениям.

Известно резьбовое соединение, содержащее стержень с резьбовой частью, гайку и шайбу с опорными поверхностями.

Недостатком известного резьбового соединения является невысокая надежность стопорения.

Это объясняется тем, что в соединении между поверхностями контакта происходит ослабление сил трения в процессе работы соединяемых деталей. Указанный недостаток наиболее характерен для соединений, подверженных знакопеременным нагрузкам, вибрациям и т. д.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является резьбовое соединение, которое содержит стержень с резьбовой частью, гайку и шайбу с непараллельными опорными поверхностями. Ввиду непараллельности опорных поверхностей шайбы, при затягивании соединения происходит подклинивание резьбы с одной стороны - кверху, с другой стороны - книзу относительно стержня. При подклинивании в витках резьбы возникает трение, тормозящее гайку.

Недостатком известного устройства, как и предыдущего, является невысокая надежность стопорения соединения.

Это объясняется жесткостью стержня болта, что не позволяет добиться в известном соединении достаточной упругости системы, амортизирующей нагрузку. Поэтому в соединении в процессе работы происходит ослабление сил трения, что приводит к самоотвинчиванию гайки.

Целью изобретения является повышение надежности стопорения соединения.

Эта цель достигается тем, что в резьбовом соединении, содержащем стержень с резьбовой частью, гайку и шайбу с непараллельными опорными поверхностями, стержень выполнен с цилиндрической полостью, причем глубина полости больше длины резьбовой части стержня.

На фиг. 1 представлен общий вид резьбового соединения до затяжки гайки; на фиг. 2 - то же, после затяжки гайки.

Соединение состоит из стержня (болта, шпильки) 1 с резьбовой частью 2, гайки 3 и шайбы 4 с непараллельными опорными поверхностями 5 и 6, расположенными под углом α друг к другу. Стержень 1 выполнен полым, имеет цилиндрическую полость 7 и головку 8. Глубина полости 7 больше длины резьбовой части 2 стержня. Полость 7 может быть выполнена сквозной, т. е. на всю длину стержня (болта). Между шайбой 4 и головкой 8 стержня расположены соединяемые детали 9 и 10.

Величина угла α характеризует непараллельность поверхностей 5 и 6 шайбы 4. Эта непараллельность выбирается исходя из условия обеспечения напряжений, не превышающих предела упругих деформаций стержня 1 и гайки 3. При этом в процессе затяжки соединения должно быть достигнуто полное прилегание гайки 3 к наклонной поверхности 5 шайбы 4 (фиг. 2).

Резьбовое соединение работает следующим образом.

Стержень 1 устанавливается в отверстия 11 соединяемых деталей 8 и 9. Затем устанавливается шайба 4, навинчивается гайка 3 и производится затягивание резьбового соединения. При этом гайка 3 входит в контакт с шайбой 4 в точке А. Затем затягивание соединения продолжается с поворотом гайки 3 относительно точки А до полного прилегания гайки к поверхности 5 шайбы 4. В процессе затягивания соединения, ввиду непараллельности опорных поверхностей 5 и 6 шайбы 4, происходит подклинивание резьбы стержня резьбой гайки с одной стороны вверх, с другой стороны вниз. Поэтому в стержне возникают изгибающие напряжения, которые нарастают в процессе поворота гайки 3 относительно точки А. Эти напряжения не должны превышать предела упругих деформаций при полной затяжке соединения, т. е. в момент прилегания поверхности 12 гайки к поверхности 5 шайбы.

Цилиндрическая полость 7 повышает упругость стержня по сравнению с неполным стержнем. При затяжке соединения наибольшие изгибающие напряжения в стержне возникают в его резьбовой части, расположенной под гайкой. Поэтому глубина цилиндрической полости 7 больше длины резьбовой части стержня, что способствует повышению его упругости. В свою очередь повышение упругости стержня повышает надежность стопорения.

Кроме того, ввиду повышенной упругости полого стержня, при затяжке соединения под действием изгибающих напряжений происходит изменение конфигурации поперечного сечения стержня в зоне расположения полости 7. Цилиндрическая форма деформируется в эллиптическую. Соответственно и витки резьбы стержня деформируются в эллиптическую форму, в то время как витки резьбы гайки сохраняют форму окружности. Это способствует повышению трения в резьбовых контактных поверхностях и заклиниванию гайки, что создает дополнительный эффект стопорения.

При разборке соединения отвинчивается гайка 3 и стержень 1 вынимается из отверстий 11 соединяемых деталей 9 и 10.

Острые контактные кромки гайки 3 можно притупить фаской (скруглением) 13.

Так как напряжения в соединении не превышают предела упругих деформаций, после развинчивания соединения стержень принимает свои первоначальные геометрические формы, что обеспечивает многократное применение изобретения.

Соединение может быть изготовлено из различных металлических и полимерных материалов.

Глубина полости 7, толщина стенки полой части стержня и непараллельность опорных поверхностей шайбы 4 выбираются с учетом типоразмеров соединения, материалов, из которых оно изготовляется, и условий эксплуатации.

Экономический эффект от применения изобретения достигается за счет повышения надежности стопорения. (56) Патент Франции N 723295, М. , кл. 47 А 11, 1931.

Сущность изобретения: соединение содержит стержень с резьбой, гайку, плоскую шайбу с опорными поверхностями. Опорные поверхности шайбы выполнены непараллельно друг другу, образуя угол α . Стержень выполнен полым и имеет цилиндрическую полость и головку. Между шайбой и головкой стержня расположены соединяемые детали. При затяжке соединения возникают дополнительные напряжения, повышающие эффект стопорения резьбового соединения за счет косой шайбы, подкладываемой под гайку. 2 ил.

РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, содержащее стержень с резьбовой частью, гайку и шайбу с непараллельными опорными поверхностями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности стопорения, стержень выполнен с цилиндрической полостью, причем глубина полости больше длины резьбовой части стержня.