СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК F16B5/02 

Изобретение относится к области строительства, машиностроения и судостроения, в частности к соединению фланцев судовых валопроводов.

Известно соединение, в отверстиях фланцев которого установлены конические болты и полувтулки с цилиндрической наружной и конической внутренней поверхностями [1]
Из-за произвольного положения втулок относительно тела болта и между собой и отсутствия ограничителя их осевого перемещения невозможно обеспечить заданную посадку болтов в отверстиях и равномерное распределение нагрузки между болтами, что снижает надежность соединения.

Известно описанное [2] соединение, выбранное в качестве прототипа, содержащее установленный в отверстиях соединяемых деталей болт, на промежуточной части которого выполнен конический участок с большим основанием конуса со стороны головки, втулку с внутренней конической поверхностью и продольной прорезью, сопряженную с коническим участком болта и отверстиями соединяемых деталей, гайку и расположенный между гайкой и втулкой промежуточный элемент в виде монтажного кольца.

Свободное перемещение вокруг оси промежуточного элемента (монтажного кольца) между опорной поверхностью гайки и торцевой поверхностью конической втулки является причиной, препятствующей получению надежного соединения. Это объясняется тем, что в затяжных (разборных) конусных соединениях сдвигу (несущей способности соединения) препятствуют сила трения Т и осевая сила затяжки 3 (сила упругой реакции). Полная сила Р равна сумме названных ранее составляющих, а именно Р Т+3. В известном соединении из-за проскальзывания при затяжке промежуточного элемента (монтажного кольца) между поверхностью торца втулки и опорной поверхностью гайки сила трения Т в посадочных поверхностях будет иметь минимальное значение из-за отсутствия притирки конусных поверхностей втулки и болта. Посадка обеспечивается только за счет продольного перемещения втулки, и надежность соединения требует увеличения осевой нагружаемости в направлении от вершины конусности, что ведет к возникновению опасных для прочности напряжений в резьбе, особенно при многократных разборках-сборках. Кроме того, во-первых, из-за повышения требования к отклонениям диаметральных размеров конусов втулки и болта увеличиваются затраты на изготовление. Во-вторых, из-за отсутствия притирки при циклических нагрузках происходит наклеп и сваривание посадочных поверхностей, (что имело место на фланцевых соединениях валопроводов атомных ледоколов "Сибирь" и "Арктика"), что требует применения мощных съемных устройств.

Задачей изобретения является обеспечение высокой надежности соединения, снижение затрат при его изготовлении и эксплуатации и упрощение конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что в известном соединении, содержащем установленный в отверстиях соединяемых деталей болт, на промежуточной части стержня которого выполнен конический участок с большим основанием конуса со стороны головки, втулку с внутренней конической поверхностью и прорезью, сопряженную с коническим участком болта и отверстиями соединяемых деталей, гайку и промежуточный элемент, согласно изобретению, промежуточный элемент выполнен за одно целое с гайкой в виде выступа на ее опорной поверхности. Кроме того, обе сопрягаемые торцевые контактные поверхности конической втулки и выступа гайки или одна из них имеют насечку или рифления, а конические участки болта и втулки выполнены с конусностью от 1:10 до 1:25. Ввиду того что в заявляемой конструкции соединения промежуточный элемент выполнен за одно целое с гайкой в виде выступа на ее опорной поверхности, обеспечивается надежность соединения. Это объясняется тем, что при закручивании гайки происходит перераспределение усилий в суммарной составляющей Р= Т+3. Увеличивается составляющая сила трения за счет того, что при закручивании гайки втулка при контакте с промежуточным элементом получает еще дополнительно вращательное движение. Наличие же на обеих или на одной из контактируемых поверхностей насечки или рифления повышает качество притирки конических поверхностей болта и втулки. Раз возрастает составляющая сила трения, то, очевидно, может быть уменьшена нагрузка на резьбу. Кроме того, выполнение конусности в пределах от 1:10 до 1:25 облегчает операцию притирки и разъем соединения без использования сложных съемных устройств. Одновременно упрощается конструкция за счет сокращения количества деталей из-за выполнения промежуточного элемента за одно целое с гайкой.

Все вышесказанное доказывает причинно-следственную связь между совокупностью существенных признаков настоящего технического решения и достигаемым техническим результатом.

На фиг.1 показан общий вид соединения; на фиг.2 торец конической втулки с насечкой.

Соединение содержит болт 1, на промежуточной части которого выполнен конический участок 2, втулку 3 с прорезью, на торцевой поверхности 4 которой со стороны гайки 5 выполнена насечка. Болт 1 и втулка 2 вставлены в отверстия соединяемых фланцев 6 и 7. Между торцем втулки 3 и опорной поверхностью гайки расположен промежуточный элемент 8, выполненный за одно целое с гайкой 5 в виде выступа на ее опорной поверхности. Промежуточный элемент 8 входит в отверстие фланца 7.

Соединение работает следующим образом. При затягивании гайки 5 под действием промежуточного элемента 8 сначала происходит продольное перемещение втулки 3. Затем с ликвидацией зазоров между втулкой 3, конусной части болта 1 и отверстиями во фланцах 6 и 7 усиливается контакт торцевых поверхностей втулки 3 и выступа. При этом благодаря насечке на торце втулка 3 получает дополнительно вращательное движение, эффективность которого еще более заметна, если торцевая поверхность выступа также снабжена насечкой (получение притирки на большей площади). При этом повышается усилие, препятствующее сдвигу, и исключается наклеп посадочных поверхностей. Затяжка производится до устранения зазора между опорной поверхностью гайки 5 и плоскостью фланца 7.

Изобретение относится к области строительства, машиностроения и судостроения, в частности к соединению фланцев судовых валопроводов. Соединение содержит установленный в отверстиях соединяемых деталей болт, на промежуточной части стержня которого выполнен конический участок с большим основанием конуса со стороны головки, и втулку с прорезью, сопряженную с коническим участком болта и отверстиями соединяемых деталей, гайку и промежуточный элемент. Новым в соединении является выполнение промежуточного элемента за одно целое с гайкой в виде выступа на опорной поверхности гайки. Кроме того, обе торцевые контактные поверхности конической втулки и выступа гайки или одна из них имеют насечку или рифления, а конические участки болта и втулки выполнены с конусностью от 1:10 до 1:25. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Соединение, содержащее установленный в отверстиях соединяемых деталей болт с коническим участком на промежуточной части стержня, большее основание конуса которого расположено со стороны головки, втулку с внутренней конической поверхностью и продольной прорезью, сопряженную с коническим участком болта и стенками отверстий в соединяемых деталях, гайку, навинченную на болт, и промежуточный элемент, размещенный на болте между втулкой и гайкой в контакте с последними, отличающееся тем, что промежуточный элемент выполнен за одно целое с гайкой в виде выступа на ее опорной поверхности. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что по крайней мере одна из контактных поверхностей втулки и выступа гайки выполнена с насечкой или рифлениями. 3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что сопряженные конические поверхности болта и втулки выполнены с конусностью от 1 10 до 1 25.