ВЫСОКОНАГРУЖЕННОЕ ТЕРМОЗАТЯГИВАЕМОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 2016 года по МПК F16B39/02 

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

Известны соединения элементов конструкций машин с помощью болтового [ГОСТ 7805-70. Межгосударственный стандарт. Болты с шестигранной головкой класса точности А. Конструкция и размеры] и шпилечного [Шпильки для деталей с гладкими отверстиями. Класс точности A. Конструкция и размеры] резьбовых соединений.

Недостатком таких конструкций является обеспечение моментов затяжки болтов, которые могут достигать очень больших величин. Такие моменты требуются для преодоления сил трения в резьбе и по опорной поверхности головки болта. Возникающие при этом большие контактные давления на трущихся поверхностях могут вызвать адгезионное схватывание, препятствующее дальнейшему закручиванию и откручиванию болта, и момент затяжки вызывает значительные дополнительные напряжения и деформации в теле болта.

Известен способ соединения элементов деталей машин с помощью сложного резьбового соединения «HYTORC», включающий промежуточную резьбовую втулку со шлицами под ключ и не требующий внешнего упора, что позволяет устранить дополнительные напряжения и деформации в теле болта при затягивании [Заявка на изобретение DE № 102009023518 (A1), МПК B25B 29/02, 2009 г.].

Недостатком такого решения является сложная в изготовлении конструкция, не позволяющая снизить момент закручивания для необходимой силы затяжки в сравнении с обычными резьбовыми соединениями.

Известно высоконагруженное термозатягиваемое болтовое соединение, в котором затяжка соединения осуществляется за счет деформации предварительно нагретого резьбового стержня - болта или шпильки - при его остывании [Заявка на изобретение (RU) №2011145073, МПК F16B 35/00, 2011 г.].

За прототип принята конструкция резьбового соединения, в котором резьба нагреваемого элемента - резьбового стержня выполнена с шагом, уменьшенным на величину относительного линейного расширения, соответствующего повышению температуры при предварительном нагреве, необходимого для обеспечения требуемого усилия затяжки [Заявка на изобретение CN №201110175158, 27.06.2011 г., номер публикации 102230490, дата публикации 02.11.2011 г., МПК B23P 11/02, F16B 35/00].

Недостатком такой конструкции является недостаточная надежность обеспечения необходимого усилия затяжки или заклинивания, в связи с трудностями прогнозирования изменения температуры резьбового стержня из-за теплопередачи в сопрягаемый резьбовой элемент, зависимой от соотношения масс резьбового соединения и времени завинчивания.

Задачей изобретения является повышение надежности термозатягиваемого резьбового соединения.

Это достигается тем, что на резьбовой стержень нанесено термоизоляционное покрытие, а резьба стержня выполнена с шагом меньшим на величину линейного удлинения, соответствующего расчетному повышению температуры, необходимому для обеспечения требуемого усилия затяжки.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид соединения, на фиг. 2 - сечение по А-А.

Конструкция высоконагруженного термозатягиваемого резьбового соединения включает соединяемый элемент 1 и соединяемый элемент 2, в резьбовое отверстие 3 которого ввинчен предварительно нагретый до необходимой температуры термонагревателем 4 резьбовой стержень 5 с резьбой 6, покрытой термоизолирующим покрытием 7.

Подготовку и сборку соединения осуществляют в следующей последовательности: определяют необходимое усилие затяжки; далее определяют величину удлинения, необходимую для обеспечения усилия затяжки резьбового стержня 5; затем определяют необходимое повышение температуры при нагреве и рассчитывают относительное увеличение шага резьбы резьбового стержня 5.

Изготовленный с расчетными параметрами и с нанесенным на резьбу 6 термоизолирующим покрытием 7 резьбовой стержень 5 нагревают до необходимой температуры, ввинчивают в резьбовое отверстие 3 соединяемого элемента 2 до плотного контакта с соединяемым элементом 1. При охлаждении резьбового стержня 5 происходит его деформация, обеспечивающая необходимое усилие затяжки.

Такая конструкция обеспечивает значительное повышение надежности высоконагруженного термозатягиваемого резьбового соединения.

Изобретение относится к области общего и специального машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства для обеспечения соединения высоконагруженных элементов механических конструкций. Техническим результатом является значительное повышение надежности высоконагруженного термозатягиваемого резьбового соединения. Высоконагруженное термозатягиваемое резьбовое соединение содержит соединяемые элементы, резьбовой стержень, резьба которого выполнена с шагом меньшим на величину линейного удлинения, соответствующего расчетному повышению температуры, необходимому для обеспечения требуемого усилия затяжки, и электронагревательный элемент. На резьбовой стержень нанесено термоизоляционное покрытие. 2 ил.

Высоконагруженное термозатягиваемое резьбовое соединение, содержащее соединяемые элементы, стержень с резьбой, выполненной с шагом меньшим на величину линейного удлинения, соответствующего расчетному повышению температуры, необходимому для обеспечения требуемого усилия затяжки, и электронагревательный элемент, отличающееся тем, что на резьбовой стержень нанесено термоизолирующее покрытие.