СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЗАТЯЖКИ И ОСЛАБЛЕНИЯ ВЫСОКОНАГРУЖЕННОГО РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F16B15/04 

Описание патента на изобретение RU2533705C1

Изобретение относится к области общего и специального машиностроения и может быть использовано во всех областях промышленного производства для соединения высоконагруженных элементов механических конструкций.

Известны способ и устройство механического резьбового соединения деталей машин с помощью пары «шпилька - гайка» [ГОСТ 22043-76 Шпильки для деталей с гладкими отверстиями. Класс точности А.] - аналог.

Недостатками таких способа и устройства являются увеличенные осевые (по сравнению с болтами) и неудобство разъема конструкции в связи с необходимостью снятия одной из соединяемых деталей со шпилек, что в условиях стесненного ограниченного пространства является проблематичным.

Известны способ и устройство механического разъема соединения с помощью болта [ГОСТ 7805-70 Болты с шестигранной головкой] - аналог.

Недостатками такого решения являются большие размеры диаметра болта для создания гарантированной затяжки в высоконагруженном соединении, исходя из условия прочности, по причине больших касательных напряжений, возникающих в болте от момента затяжки, а также трудность сборки и конструкции при эксплуатации, особенно в стесненных условиях ограниченного пространства.

Известна конструкция сложного дифференциального резьбового соединения, обеспечивающего закрепление деталей за счет промежуточной резьбовой втулки, имеющей внутреннюю и наружную резьбу с различным шагом, что позволяет обеспечить усилие затяжки за счет разности шага резьбы [Патент DE №102009023 518 (А1) от 02.12.2010] - аналог.

Недостатком такого устройства является сложность и трудоемкость соединения элементов конструкции в процессе эксплуатации.

Известна конструкция резьбового соединения, в котором дополнительное усилие затяжки создается с помощью нескольких домкратных болтов, ввинчиваемых через резьбовые отверстия по периферийной части головки основного болта [Патент US №6.537.031 В1 от 25.03.2003] - аналог.

Недостатками такого способа и устройства являются неравномерность затяжки и трудоемкость при последовательном закручивании дополнительных домкратных болтов, что сказывается на надежности затяжки из-за внецентренного неравномерного нагружения.

Известен также способ соединения, в котором сила затяжки резьбового соединения обеспечивается за счет набора шайб, выполненных из материала с эффектом памяти формы [А.С. СССР №1413320, МПК F16D 1/00, F16L 23/03, 1988 г.] - прототип.

Недостатком прототипа является сложность эксплуатации, например, данная конструкция не решает проблемы ослабления затяжки (откручивания) высоконагруженных резьбовых соединений, связанной с необходимостью создания большого момента.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности и снижения трудоемкости сборочно-разборочных операций при выполнении высоконагруженных резьбовых соединений путем уменьшения момента, необходимого для затяжки и ослабления резьбового соединения, снижающего касательные напряжения в болте или шпильке и его компенсации за счет увеличения или уменьшения дополнительных осевых сил.

Это достигается тем, что между головкой болта или гайкой шпильки и закрепляемой деталью устанавливается пара или несколько пар шайб, изготовленных из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ) и разделенных между собой термоизоляционными прокладками. Одна из шайб предварительно при температуре мартенситных превращений сплава с ЭПФ осаживается в осевом направлении и при индивидуальном контактном нагреве выше температуры обратного мартенситного превращения восстанавливает свое недеформированное состояние, чем и создает усилие затяжки. Вторая шайба предварительно при температуре мартенситных превращений сплава с ЭПФ деформируется по сечению в радиальном направлении и (при необходимости разборки) при индивидуальном контактном нагреве выше температуры обратного мартенситного превращения восстанавливает свое недеформированное состояние, чем и ослабляет усилие затяжки.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 представлена схема затяжки соединения, на фиг.2 - схема ослабления затяжки соединения.

Конструкция, реализующая способ затяжки и ослабления высоконагруженного резьбового соединения, включает соединяемую деталь 1 с цилиндрическим отверстием 2 и соединяемую деталь 3 с резьбовым отверстием 4, в которое ввинчен резьбовой стержень 5 (болт или шпилька) с фланцевой головкой 6 (головка болта или гайка шпильки), две шайбы 7 и 8, установленные под фланцевой головкой 6 (головкой болта или гайкой шпильки), на боковых поверхностях шайб 7 и 8 закреплены электрические нагреватели (ТЭНы) 9 и 10, а шайбы разделены термоизоляционной прокладкой 11. Шайбы 7 и 8 выполнены из материала с памятью формы и предварительно деформированы при температурах прямого мартенситного превращения - шайба 7 в осевом направлении, а шайба 8 - в радиальном по сечению направлении.

Способ осуществляется следующим образом. В цилиндрическое отверстие 2 детали 1 и в резьбовое отверстие 4 детали 3 завинчивают резьбовой стержень 5, под фланцевую головку 6 соосно устанавливают шайбы 7 и 8, с закрепленными на их боковых поверхностях ТЭНами 9 и 10, разделенные термоизоляционной прокладкой 11. Резьбовой стержень 5 (болт или шпилька) завинчивают до полного устранения зазора в стыках между шайбами 7 и 8 и поверхностями соединяемых деталей 1 и 3. Для затяжки резьбового соединения подают питание на ТЭН 9. При этом шайбу 7 из материала с памятью формы, которая предварительно при температуре прямого мартенситного превращения деформируется (осаживается) в осевом направлении на величину, превышающую расчетную вытяжку резьбового стержня 5, нагревают до температуры обратного мартенситного превращения, и шайба 7 стремится вернуться к форме, имевшейся до ее предварительной деформации, тем самым вызывая вытяжку резьбового стержня 5 и соответственно затяжку резьбового соединения.

Для ослабления резьбового соединения подают питание на ТЭН 10. Шайбу 8 из материала с памятью формы, которая предварительно при температуре прямого мартенситного превращения в радиальном направлении деформируется так, чтобы ее удлинение в осевом направлении превышало осадку шайбы 7, нагревают до температуры обратного мартенситного превращения, и шайба 8 стремится вернуться к форме, имевшейся до ее предварительной деформации, тем самым уменьшая вытяжку резьбового стержня 5 до нуля, и соответственно ослабляя затяжку резьбового соединения.

Похожие патенты RU2533705C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ 2013
  • Цхай Эдуард Борисович
  • Клопотов Анатолий Анатольевич
RU2537061C1
РАЗБОРНЫЙ УЗЕЛ 1992
  • Астахов Ю.Н.
  • Вакуленко С.Е.
  • Затульский Г.З.
  • Куник А.М.
  • Фаткуллина Л.П.
  • Ярных Л.В.
RU2091932C1
ВЫСОКОНАГРУЖЕННОЕ ТЕРМОЗАТЯГИВАЕМОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ 2015
  • Малыгин Владимир Иванович
  • Лобанов Николай Васильевич
  • Кремлёва Людмила Викторовна
RU2602478C1
БОЛТОВОЕ БЕЗЗАЗОРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ФЛАНЦЕВ 2020
  • Лебедько Дмитрий Николаевич
RU2740147C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ И СНИЖЕНИЯ НАГРУЗКИ НА ЕГО ВИТКИ У ОПОРНОГО ТОРЦА ГАЙКИ 2016
  • Цхай Эдуард Борисович
  • Столберов Лев Евгеньевич
  • Клопотов Анатолий Анатольевич
RU2618644C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ГАРАНТИРОВАННОЙ ЗАТЯЖКИ В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-РЕЗЬБОВОМ СОЕДИНЕНИИ ДЕТАЛЕЙ 2014
  • Лобанов Николай Владимирович
  • Малыгин Владимир Иванович
  • Васильев Андрей Владимирович
  • Титов Борис Николаевич
RU2568172C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГАРАНТИРОВАННОГО НАТЯГА В РАЗЪЕМНОМ РЕЗЬБОВОМ СОЕДИНЕНИИ ДЕТАЛЕЙ 2011
  • Рогов Владимир Александрович
  • Малыгин Владимир Иванович
  • Лобанов Николай Владимирович
  • Васильев Андрей Владимирович
  • Титов Борис Николаевич
RU2501988C2
СПОСОБ ЗАТЯЖКИ ВЫСОКОНАГРУЖЕННОГО РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ 2011
  • Малыгин Владимир Иванович
  • Лобанов Николай Владимирович
  • Васильев Андрей Владимирович
  • Угренюк Дмитрий Михайлович
  • Рохин Олег Викторович
RU2475651C1
Соединительное устройство 1987
  • Гудов Анатолий Тимофеевич
  • Диамент Леонид Рафаилович
  • Камаев Руслан Владимирович
  • Карелин Федор Романович
  • Ковнеристый Юлий Константинович
  • Матлахова Людмила Александровна
  • Паньшин Владимир Семенович
  • Федотов Сергей Герасимович
SU1434314A1
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ СИЛОВЫХ БОЛТОВ ИЛИ ШПИЛЕК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1993
  • Баскаков Л.В.
  • Дидук Г.А.
  • Лисянский А.С.
  • Лихачев В.А.
  • Тихомиров С.А.
  • Иванов С.А.
RU2087758C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЗАТЯЖКИ И ОСЛАБЛЕНИЯ ВЫСОКОНАГРУЖЕННОГО РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Изобретение относится к области общего и специального машиностроения и может быть использовано во всех областях промышленного производства для соединения высоконагруженных элементов механических конструкций. Способ и устройство затяжки и ослабления высоконагруженного резьбового соединения, состоящего из двух соединяемых деталей, резьбового стержня с фланцевой головкой и набора шайб из материала с эффектом памяти формы, разделенными термоизоляционными прокладками между собой и другими парами, одна из шайб предварительно деформируется в осевом направлении и при индивидуальном контактном нагреве создает усилие затяжки, а вторая предварительно деформируется по сечению в радиальном направлении и (при необходимости разборки) при индивидуальном контактном нагреве ослабляет усилие затяжки. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности и снижения трудоемкости сборочно-разборочных операций при выполнении высоконагруженных резьбовых соединений. 2 н. п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 533 705 C1

1. Способ затяжки и ослабления высоконагруженного резьбового соединения, заключающийся в последовательном нагреве каждой из набора шайб, выполненных из материала с эффектом памяти формы, до достижения необходимой величины затяжки, отличающийся тем, что между головкой болта (или гайкой шпильки) и закрепляемой деталью устанавливается пара или набор пар, разделенных термоизоляционной прокладкой, шайб из материала с эффектом памяти формы, одна из которых предварительно деформируется в осевом направлении и при индивидуальном контактном нагреве создает усилие затяжки, а вторая предварительно деформируется по сечению в радиальном направлении и (при необходимости разборки) при индивидуальном контактном нагреве ослабляет усилие затяжки.

2. Устройство затяжки и ослабления высоконагруженного резьбового соединения, состоящее из двух соединяемых деталей, содержащее резьбовой стержень с фланцевой головкой и набора шайб из материала с эффектом памяти формы, отличающееся тем, что набор шайб выполнен из пар, разделенных термоизоляционными прокладками между собой и другими парами, причем одна из пары шайб предварительно деформирована в осевом, а вторая, по сечению, в радиальном направлении.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2533705C1

СПОСОБ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ12 0
SU407100A1
US 0006126371 A1, 03.10.2000
WO 1995015443 A1, 08.06.1995
Резьбовое соединение 1975
  • Федоренко Николай Дмитриевич
  • Визенков Григорий Васильевич
SU530966A1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СТОПОРЕНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ 2009
  • Амирьянц Геннадий Ашотович
  • Фролов Александр Владимирович
RU2416041C2
Устройство для регистрации усилия затяжки резьбового соединения 1991
  • Горячев Олег Алексеевич
  • Агеев Анатолий Александрович
  • Маркелов Александр Евгеньевич
  • Зуперман Яков Абрамович
SU1808108A3
Фланцевое соединение 1986
  • Тихомирова Татьяна Владимировна
  • Михеев Юрий Семенович
  • Логвиненко Евгений Алексеевич
SU1413320A1
JP 2009138780 A, 25.06.2009
JP 0004102711 A, 03.04.1992

RU 2 533 705 C1

Авторы

Малыгин Владимир Иванович

Лобанов Николай Владимирович

Рохин Олег Викторович

Басакин Антон Викторович

Даты

2014-11-20Публикация

2013-05-20Подача