Резьбовое соединение деталей Российский патент 2018 года по МПК F16B5/02 

Описание патента на изобретение RU2670950C9

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в соединениях высоконагруженных элементов.

Известно «Резьбовое соединение конструктивных элементов» [RU 154681, опубликовано 27.08.2015, МПК F16B 39/30 (2006.01)]. Резьбовое соединение конструктивных элементов включает соединяемые конструктивные элементы и стягивающий их упругий ввертный болт, размещенный в соответствующих отверстиях соединяемых конструктивных элементов. Болт имеет на нарезном конце трапецеидальную резьбу, а головка болта выполнена с увеличенной опорной поверхностью, при этом твердость материала болта выше твердости материла сопряженного с ним конструктивного элемента.

Известно «Резьбовое соединение деталей» [RU 2399801, опубликовано 20.09.2010, МПК F16B 5/02 (2006.01)], содержащее соединяемые детали и шайбу, имеющие соосные отверстия, а также резьбовой стержень, установленный в этих отверстиях, и элементы для обеспечения взаимодействия концов этого стержня с соединяемыми деталями и прижатия их друг к другу. Резьбовой стержень установлен в отверстии одной из соединяемых деталей с большим зазором, чем в отверстии другой детали. Указанная шайба установлена между соединяемыми деталями, при этом, по меньшей мере, поверхность этой шайбы, контактирующая с той из соединяемых деталей, в отверстии которой резьбовой стержень установлен с большим зазором, снабжена заостренным зубом, расположенным по спиральной линии, витки которой закручены вокруг центра отверстия шайбы. Материал указанной шайбы имеет более высокую твердость, чем материал детали в месте контакта с поверхностью шайбы, снабженной заостренным зубом.

Указанные технические решения не обеспечивают равнопрочность резьбового соединения и обладают сложностью конструкции.

Наиболее близким по технической сущности является соединение шпилькой [«Резьбовые соединения: Учебно-методическое пособие», Волжанова О.А. - Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2012. 63 с., стр. 36-37, рис. 30, электронная версия по ссылке http://elibrary.udsu.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/10034/2012627new.pdf] Шпилька представляет собой стержень, имеющий резьбу на обоих концах. Одним концом шпилька на всю длину резьбы ввинчивается в глухое (несквозное) отверстие с резьбой в детали 1. На другой конец навинчивают гайку, под которую подкладывают шайбу. Таким образом, прижимают друг к другу скрепляемые детали.

Данное техническое решение обладает недостаточной прочностью в поперечном направлении резьбового соединения, а также наличие зазора между шпилькой и закрепляемой деталью может привести к смещению деталей.

Технической проблемой, которую решает предлагаемое изобретение, является создание равнопрочного во всех направлениях и простого по конструкции резьбового соединения деталей.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении прочности резьбового соединения в поперечном направлении и достижении самоцентровки соединяемых деталей относительно шпильки.

Сущность предлагаемого резьбового соединения деталей заключается в том, что оно содержит первую деталь, вторую деталь, в которых выполнены соосные отверстия, отверстие во второй детали выполнено сквозным и имеет диаметр больший, чем диаметр резьбового отверстия в первой детали, шпильку, имеющую резьбу на обоих концах, установленную в отверстия первой и второй деталей. Одним концом шпилька ввинчена в отверстие первой детали, а на втором конце шпильки навинчена гайка, причем между гайкой и второй деталью установлена шайба.

Новым в предлагаемом изобретении является то, что в сквозном отверстии второй детали на шпильке установлен витой элемент, выполненный из проволоки в виде двух пружин разного наружного диаметра с одинаковым шагом витка и диаметром проволоки, вкрученных друг в друга, причем диаметр отверстия во второй детали, диаметр шпильки и диаметр проволоки выбирают из соотношения:

dшп+4dпрв>dотв>dшп+3dпрв, где

dотв - диаметр отверстия во второй детали,

dшп - диаметр шпильки,

dпрв - диаметр проволоки,

кроме того часть шпильки, расположенная в сквозном отверстии второй детали, выполнена без резьбы.

На Фиг. 1 изображено резьбовое соединение деталей в разрезе в незатянутом состоянии.

На Фиг. 2 изображено резьбовое соединение деталей в разрезе в затянутом состоянии.

На Фиг. 3 изображено резьбовое соединение деталей в аксонометрической проекции в незатянутом состоянии.

На Фиг. 4 изображено резьбовое соединение деталей в аксонометрической проекции в затянутом состоянии.

Резьбовое соединение деталей содержит первую деталь (1), с резьбовым отверстием (2), вторую деталь (3), со сквозным отверстием (4), шпильку (5), первую пружину (6), вторую пружину (7), шайбу (8), гайку (9).

В первой детали (1) и второй детали (3), выполнены соосные отверстия (2) и (4), причем отверстие (4) во второй детали (3) выполнено сквозным и имеет диаметр больший, чем диаметр отверстия (2) в первой детали (1). Отверстие (2) в первой детали (1) выполнено резьбовым. Шпилька (5), установлена в отверстия (2), (4) первой и второй деталей (1), (3). Одним концом шпилька (5) ввинчена в отверстие (2) первой детали (1), а на втором конце шпильки (5) навинчена гайка (9). Между гайкой (9) и второй деталью (3) установлена шайба (8). В сквозном отверстии (4) второй детали (3) на шпильке (5) соосно установлены первая пружина (6) и вторая пружина (7). Пружины (6), (7) выполнены с одинаковым шагом витка, диаметром проволоки и разными наружными диаметрами, причем первая пружина (6) имеет больший наружный диаметр, чем наружный диаметр второй пружины (7). Первая (внутренняя) пружина (6) вкручена во вторую (внешнюю) пружину (7). Средняя часть шпильки (5), находящаяся в сквозном отверстии (3) второй детали (4), выполнена без резьбы.

Монтаж резьбового соединения осуществляется следующим образом.

Одним концом шпилька (5) на всю длину резьбы ввинчивается в резьбовое отверстие (2) первой детали (1). В отверстие (4) второй детали (3) вставляют витой элемент. Витой элемент собран из первой и второй пружин (6), (7) при условии одинакового шага витка пружин (6), (7) и одинакового диаметра проволоки, причем наружный диаметр первой (внутренней) пружины (6) должен быть больше внутреннего диаметра второй (внешней) пружины (7), чтобы обеспечить вкручивание первой пружины (6) во вторую пружину (7). На шпильку (5) надевают вторую деталь (3) с витым элементом. На второй конец шпильки (5) навинчивают гайку (9), под которую подкладывают шайбу (8).

В момент затяжки гайки (9) происходит заполнение объема между шпилькой (5) и отверстием (4) второй детали (3), что компенсирует допуск на центровку деталей (1), (3) относительно шпильки (5). Заполнение объема происходит в результате деформации двух пружин (6), (7). В момент затяжки гайки (9) пружины (6), (7) воздействуют друг на друга, результатом чего является изменение их диаметров в радиальном направлении. Первая (внутренняя) пружина (6) уменьшается в диаметре, до размера при котором внутренний диаметр пружины (6) станет равным диаметру шпильки (5) (dшп). Вторая (внешняя) пружина (7) увеличивается в диаметре, до размера при котором ее наружный диаметр станет равным диаметру отверстия (4) (dотв). Схематично на фигурах 1 и 2 изображено изменение положения пружин (6), (7) при затяжке соединения.

Для обеспечения оптимального заполнения объема пружинами диаметры отверстия (4), диаметр шпильки (5) и диаметр проволоки пружин (6), (7) (dпрв) выбирают в соответствии со следующей зависимостью:

dшп+4dпрв>dотв>dшп+3dпрв.

Внутренние диаметры первой d1пр и второй d2пр пружин (6), (7) можно выбрать из следующих диапазона:

d1пр≥dшп, 15d1пр≥d2пр≥d1пр.

Шаг первой и второй пружин (6), (7) (Н) выбирают в интервале

1,7dпрв≥Н≥1,3dпрв

А высоту пружин Lпр относительно высоты детали со сквозным отверстием Lотв: 1,3Lотв≥Lпр≥1,1Lотв.

Таким образом, происходит выборка зазоров при помощи пружин (6), (7), приводящая к компенсации несоосности отверстия второй детали (3) относительно шпильки (5).

При затяжке соединения до упора, за счет деформаций первой и второй пружин (6), (7), исключается радиальный зазор между отверстием (4) второй детали (3) и шпилькой (5), в результате чего получается соединение, близкое по нагрузоспособности резьбовому соединению без зазора. При этом увеличивается допускаемая поперечная нагрузка.

По результатам испытаний допускаемая поперечная нагрузка на резьбовое соединение увеличивается в 2-4 раза по сравнению с прототипом. Кроме того существенно снижаются требования к точности выполнения межцентровых расстояний при выполнении нескольких точек соединений за счет компенсации пружинами допусков на координаты совмещаемых отверстий. Таким образом достигается заявляемый технический результат.

Похожие патенты RU2670950C9

название год авторы номер документа
ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР "ПУСТОТЕЛЫЙ ГОЛЫШ" (ЦВПГ) (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2012
  • Эскин Изольд Давидович
  • Безводин Владимир Алексеевич
  • Ермаков Александр Иванович
  • Паровай Федор Васильевич
RU2534850C2
ГАЙКА САМОСТОПОРЯЩАЯСЯ ПРУЖИННАЯ 2003
  • Хохряков А.Б.
  • Образцов Д.И.
RU2257495C2
СПОСОБ ЗАТЯЖКИ ВЫСОКОНАГРУЖЕННОГО РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ 2011
  • Малыгин Владимир Иванович
  • Лобанов Николай Владимирович
  • Васильев Андрей Владимирович
  • Угренюк Дмитрий Михайлович
  • Рохин Олег Викторович
RU2475651C1
Накладной кондуктор для сверления отверстий в деталях 1980
  • Слепнев Борис Андреевич
SU942905A1
ФИЛЬТР ДЛЯ СКВАЖИН 2014
  • Эскин Изольд Давидович
  • Паровай Федор Васильевич
  • Ермаков Александр Иванович
RU2553874C1
Крепежный элемент стопорного резьбового соединения и стопорное резьбовое соединение с его использованием 2020
  • Мельников Михаил Борисович
RU2743320C1
Крепежный элемент стопорного резьбового соединения и стопорное резьбовое соединение с его использованием 2021
  • Мельников Михаил Борисович
RU2755107C1
ФИЛЬТР ДЛЯ ЗАКАЧКИ ВОДЫ В СКВАЖИНЫ 2014
  • Эскин Изольд Давидович
  • Ермаков Александр Иванович
  • Паровай Федор Васильевич
RU2567307C1
Крепежный элемент стопорного резьбового соединения и стопорное резьбовое соединение с его использованием 2021
  • Мельников Михаил Борисович
RU2755105C1
Штемпельный станок-полуавтомат 1990
  • Ершов Сергей Тимофеевич
SU1781085A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 670 950 C9

Реферат патента 2018 года Резьбовое соединение деталей

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в соединениях высоконагруженных элементов. Резьбовое соединение деталей содержит первую деталь с резьбовым отверстием, вторую деталь со сквозным отверстием, шпильку, первую пружину, вторую пружину, шайбу, гайку. В первой детали и второй детали выполнены соосные отверстия, причем отверстие во второй детали выполнено сквозным и имеет диаметр больший, чем диаметр отверстия в первой детали. Отверстие в первой детали выполнено резьбовым. Шпилька установлена в отверстия первой и второй деталей. Одним концом шпилька ввинчена в отверстие первой детали, а на втором конце шпильки навинчена гайка. Между гайкой и второй деталью установлена шайба. В сквозном отверстии второй детали на шпильке соосно установлены первая пружина и вторая пружина. Пружины выполнены с одинаковым шагом витка, диаметром проволоки и разными наружными диаметрами, причем первая пружина имеет больший наружный диаметр, чем наружный диаметр второй пружины. Первая пружина вкручена во вторую пружину. Средняя часть шпильки, находящаяся в сквозном отверстии второй детали, выполнена без резьбы. Технический результат заключается в повышении прочности резьбового соединения в поперечном направлении и достижении самоцентровки соединяемых деталей относительно шпильки. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 670 950 C9

Резьбовое соединение деталей, содержащее первую деталь, вторую деталь, в которых выполнены соосные отверстия, причем отверстие во второй детали выполнено сквозным и имеет диаметр больший, чем диаметр резьбового отверстия в первой детали, шпильку, имеющую резьбу на обоих концах, установленную в отверстия первой и второй деталей, причем одним концом шпилька ввинчена в отверстие первой детали, а на втором конце шпильки навинчена гайка, причем между гайкой и второй деталью установлена шайба, отличающееся тем, что в сквозном отверстии второй детали на шпильке установлен витой элемент, выполненный из проволоки в виде двух пружин разного наружного диаметра с одинаковым шагом витка и диаметром проволоки, вкрученных друг в друга, причем диаметр отверстия во второй детали, диаметр шпильки и диаметр проволоки выбирают из соотношения

dшп + 4dпрв > dотв > dшп + 3dпрв,

где dотв - диаметр отверстия во второй детали,

dшп - диаметр шпильки,

dпрв - диаметр проволоки,

кроме того часть шпильки, расположенная в сквозном отверстии второй детали, выполнена без резьбы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2670950C9

US 2015330435 A1, 19.11.2015
US 2002066246 A1, 06.06.2002
КОНУСНЫЙ ЗАМОК 2015
  • Столбов Владимир Михайлович
RU2585212C1

RU 2 670 950 C9

Авторы

Зайченко Иван Иванович

Урусбиев Измаил Умарович

Исай Денис Сергеевич

Карпов Михаил Вячеславович

Даты

2018-10-25Публикация

2017-12-19Подача