СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПОВЫШЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ Российский патент 2021 года по МПК F16B2/06 F16B5/00 

Изобретение относится к ответственным узлам, используемым в машиностроении.

Известны узлы соединения снльнонагруженных деталей машин, в которых осуществляется соединение болтами, установленными в отверстия без зазоров и с зазорами [1] (стр. 36 фиг. 1.20 и 1.21).

В узле соединения, в котором болты устанавливают в отверстие без зазора, соединяемые детали должны совместно обрабатываться. Причем, отверстия в соединяемых деталях калибрируют разверткой или растачивают совместно с большой точностью, а диаметр стержня болта выполняют с допуском, обеспечивающим заданную посадку. Данные технологические операций весьма трудоемки, в особенности для крупногабаритных деталей, изготавливаемых нередко в разных городах. Сборка и разборка таких соединений приводит к задирам посадочных поверхностей отверстий деталей и шлифованных поверхностей болтов.

Эти недостатки существенно снижают эффективность использования рассматриваемого соединения, являющегося весьма дорогостоящим, в особенности для крупногабаритных узлов машин.

При работе соединения, в котором болты установлены с зазором, имеет место значительный изгиб болта по всей длине, причем максимальные изгибающие напряжения приходятся на сечение резьбовой части болта, которое совпадает с первым витком гайки, где имеет место значительные концентрации напряжений и которое разрушается прежде всего в данных соединениях [2].

Известен еще резьбовое соединение, в котором в одной соединяемой детали имеется отверстие большего диаметра, для установки опорной части шпильки, переходящее к меньшему диаметру и примыкающее к плоскости разъема, а в другой соединяемой детали шпилька имеет участок с большим диаметром, для обеспечения рекомендуемого радиального зазора [3].

Основным недостатком данного решения является недостаточная жесткость соединения на сдвиг, а также необходимость обеспечения достаточно высокой точности соосности отверстий соединяемых деталей, что также трудновыполнимо в групповом резьбовом соединении.

Цель изобретения - повышение усталостной прочности соединения путем уменьшения напряжения изгиба под резьбовой частью и под головкой болта, повышение жесткости соединения на сдвиг и равномерности распределения поперечной нагрузки в групповом болтовом соединении.

Поставленная цель достигается тем, что в детали, к которой примыкает гайка, имеется участок меньшего диаметра, для установки болта с рекомендуемым зазором, а в другой соединяемой детали выполнено отверстие большего диаметра, переходящее к отверстию меньшего диаметра на участке с закругленной поверхностью, вогнутой к оси болта, также имеющий на этом участке поверхность закругленной формы.

Соединение содержит деталь 1, деталь 2, болт 3 с гайкой 4.

В детали 2 выполнено цилиндрическое отверстие диаметром d₇ и высотой для установки болта с зазором Δ. В детали 1 выполнено отверстие с диаметром d₁ и высотой переходящее к отверстию диаметра d₅ на участке высотой с закругленной поверхностью, вогнутой к оси болта.

При сборке соединения, часть болта диаметром d₈ свободно проходит через отверстие d₅ детали 1, и входит в отверстие диаметра d₇ под посадку с зазором, одновременно участки болта с диаметрами d₂ и d₄ свободно входит в отверстие детали 1 на участке Затем производится затяжка болтов на заданное усилие. Головка болта имеет внутренний шестигранник под ключ.

При работе соединения под действием поперечных нагрузок все болты деформируются как трехопорные стержни с двумя защемленными краями.

Защемление болта в сечении, совпадающим с опорной поверхностью головки обеспечивается за счет упругого вдавливания головки болта 3 на участке высотой от затяжки, а в детали 2 защемление болта обеспечивается как за счет выборки зазора на участке высотой так и за счет гайки, упруго вдавленной в деталь 2 от затяжки болта. При этом равномерность распределения поперечной нагрузки доходит до 1 и существенно повышается реальная жесткость соединения.

Использование предлагаемого узла соединения особенно эффективно в дорогостоящих машинах, передающих значительные мощности.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Иванов М.Н. Детали машин. М.: «Высшая школа», 1991 г. с. 382.

2. Бугов Х.У. Фланцевые соединения. Расчет и проектирование. «Машиностроение» Л.о. 1975 г. 191 с.

3. Патент №2732942. Москва 24.09.2020 (прототип). Авторы: Егожев А.М. и др.

Предлагаемое резьбовое соединение относится к ответственным соединениям, используемым в машиностроении. В этих соединениях применяются, как правило, болты, установленные в отверстия на посадку без зазора. Недостатками такого соединения являются большие технологические трудности, связанные с необходимостью совместной расточки болтовых отверстий в крупных соединяемых деталях, а также значительная неравномерность работы болтов от крутящего момента, что снижает жесткость и прочность соединения. Целью настоящего изобретения является повышение прочности и жесткости соединения. Поставленная цель достигается тем, что в детали, к которой примыкает гайка, имеется участок меньшего диаметра для установки болта с рекомендуемым зазором, а в другой соединяемой детали выполнено отверстие большего диаметра, переходящее к отверстию меньшего диаметра на участке с закругленной поверхностью, вогнутой к оси болта, также имеющего на этом участке поверхность закругленной формы. 1 ил.

Резьбовое соединение деталей машин, содержащее две соединяемые детали и болт с гайкой, отличающееся тем, что в детали, к которой примыкает гайка, имеется участок меньшего диаметра для установки болта с рекомендуемым зазором, а в другой соединяемой детали выполнено отверстие большего диаметра, переходящее к отверстию меньшего диаметра на участке с закругленной поверхностью, вогнутой к оси болта, также имеющего на этом участке поверхность закругленной формы.