Самостопорящийся крепежный резьбовой элемент О.В.Соловьева Советский патент 1991 года по МПК F16B39/284 F16B35/04 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к резьбовым соединениям, и может быть использовано во всех отрлслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение долговечности и надежности резьбового соединения.

На фиг. 1 изображены пустотелые элементы резьбового соединения, разъемное состояние; на фиг. 2 - то же, нагруженное состояние; на фиг. 3 - резьбовое соединение с охватываемым элементом из сплошного металла и пустотелым охватывающим элементом, свободное (незатянутое) состояние; на фиг. 4 - то же, нагруженное состояние, на фи 5 - резьбовое соединение с пустотелым о вяшвлемым элементом и охватывающим из сплошного металла (полная шпилька устаноолена в корпусе)

Самостопорящийся крепежный резьбовой элемент имеет корпус с резьбовой частью и элементом под ключ. Корпус выполнен пустотелым с единой замкнутой оболочкой, у которой резьбовая часть выполнена выпуклой.

Охватываемый элемент 1, например болт, выполнен с выпуклой резьбовой частно 2. Охватывающий элемент 3, например гайка,- с выпуклой резьбовой частью 4. Каждый элемент может быть изготовлен минимум из двух заготовок, полученных штамповкой из листового металла и соединенных диффузионной сваркой, что способствует увеличению их механических свойств

В разъемном состоянии элемент 1 имеет максимальный диаметр резьбовой поверхности, равный ri+2h. где d - наружный номинальный диаметр данного типа резьбы, hi - максимальная величина выпуклости (фиг.1). Элемент 3 имеет минимальный диаметр резьбовой поверхности, равный DI - 2h2, где Di - внутренний номинальный диаметр резьбы, h2 - максимальная величина выпуклости.

Величина выпуклости hi резьбовой части 2 болта 1 находится в пределах 0 h 1 А1 , а величина выпуклости резьбовой час.и 4 гайки 3 в пределах 0 ha SA2 , где Дч и А2 - абсолютная максимальная величина допуска на наружный диаметр резьбы болта 1 и внутренний диаметр гай ки 3

Таким образом, величина выпуклости резьбовой части крепежного элемента в общем случае определяется из соотношения 0 h А, где h - величина выпуклости резьбовой части, равная половине абсолютной величины разницы между диаметром выпуклости и номинальным диаметром

резьбового элемента и выступам его резьбы, А- максимальная абсолютная величина допуска на диаметр резьбового элемента по выступам его резьбы.

Толщина Т стенки резьбовой части

оболочки определяется из соотношения 0,85 Т 1,55, где 5 - шаг резьбы, что обеспечивает деформируемость резьбовых поверхностей в необходимых пределах.

Причем для гаек, испытывающих на себе действие сжимающих сил, целесообразно применять нижнюю границу диапазона по толщине стенки.

При навинчивании гайки 3 на болт 1

происходит взаимное упругое деформирование резьбовых поверхностей 2 и 4 в радиальном направлении и образуется гарантированный натяг в резьбе, в пределах упругой деформации стенок. Рабочие поверхности витков болта 1 и гайки 3 прижимаются друг к другу максимальными выпуклостями. Обычно это витки в середине резьбовых поверхностей, при этом крайние к торцам витки, например, у гайки 3 остаются пока свободными (фиг. 3).

При затягивании первыми воспринимают осевую нагрузку Р витки в середине резьбовой поверхности 4 гайки 3 (фиг, 2 и 4), а не первые витки, как у известных конструкций.

Это дает существенный положительный эффект в части создания одинаковых условий работы и равномерного распределения нагрузки между всеми взаимодействующими витками. Далее по мере возрастания осевой

нагрузки Р и радиального деформирования стенок начинают воспринимать нагрузку крайние к торцовым поверхностям гайки 3 витки. Все больше начинает испытывать на себе гайка 3 действие сжимающих сил, которые увеличивают потенциальную энергию упругой деформации радиального сжатия О резьбовой поверхности 4 пропорционально нагрузке. Рабочие поверхности витков гайки 3 плотнее обхватывают

5 рабочие поверхности витков болта 1, что увеличивает трение по рабочим поверхностям в резьбе и исключает самоотвинчивание, повышая тем самым надежность соединения.

0Осевая нагрузка Р, в том числе и знакопеременная, действующая на болт 1, воспринимается радиальной упругой деформацией его стенок и через резьбу стенками гайки 3. Известно, что зкакопеременная на5 грузка вызывает изменение величины диаметра резьбовой поверхности болта 1. Резьбовая поверхность 4 гайки 3 после затяжки, обладая запасом потенциальной энергии радиального сжатия Q, отележивает и компенсирует изменения резьбового диаметрального размера болта 1, обеспечивая максимальную физическую площадь контакта между рабочими поверхностями витков. Это существенно снижа- ет удельное давление на рабочих поверхностях витков, повышает их контактную и усталостную прочность, что ведет к повышению долговечности и надежности соединения.

Компенсация погрешности изготовления и сборки, изменение геометрических размеров в зависимости от колебания температуры или в результате износа (истирания) обеспечивается прогибом выпуклостей резьбовых поверхностей 2 и 4. Сочетание упругости резьбовых поверхностей с коробчатой формой, выполненной в виде единой оболочки, значительно повышает несущую способность и долговечность резьбового соединения.

Таким образом, предлагаемая конструкция резьбового соединения, выполнен ная с гарантированным натягом в радиальном направлении в пределах упругой деформации стенок резьбовых поверхностей, более равномерно перераспределяет усилия от осевой нагрузки между витками, в результате чего увеличивлг к -1нпичг гd .

г

Фиг 2

кая площадь контакта и трение по рабочим поверхностям резьбы, что исключает самоотвинчивание, повышает долговечность и надежность соединения, а также существенно снижается масса конструкции

Формула изобретения Самостопорящийся крепежный резьбовой элемент, содержащий корпус с резьбовой частью и элементами под ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и надежности, корпус выполнен пустотелым с единой замкнутой оболочкой, у которой резьбовая часть выполнена выпуклой, при этом толщина Т стенки резьбовой части оболочки определяется из соотношения

0. 1,5S. где S - шаг резьбы, а величина h выпуклости - из соотношения

Л.

где h величина выпуклости резьбовой части, равная половине абсолютной величины разницы между диаметром выпуклости и номинальным диаметром резьбового элемента по выступам его резьбы,

Д- максимальная абсолютная величина допуска на диаметр резьбового элемента по вы- - нам e-Q ppjbt u

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к самостопорящлмсч 27,-2Л крепежным резьбовым элементам. Цель изобретения - повышение долговечности и надежности Резьбовой элемент содержит корпус с резьбовой частью и элементами под ключ Корпус выполнен пустотелым с единой замкнутой оболочкой, у которой резьбовая часть выполнена выпуклой При навинчивании гайки 3 на болт 1 происходит взаимное упругое деформирование резьбовых частей 4 и 2 в радиальном направлении и образуется га- рантиоовачннй в резьбе п ределах упругой деформации сгенок 5 ил Ё О N5 ГО О О ел

ФигЗ

ФиеЛ