Устройство для исследования распределения нагрузки в резьбе Советский патент 1979 года по МПК F16B33/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано взаводских и научно-исследовательских лабораториях, занимающихся расчетом и конструированием ответственных резьбовых соединений или исследгованием распределения нагрузки между кольцевыми выступами арматуры в армированных пластмассовых изделиях, используемых во всех отраслях машиностроения, а также для исследования распределения нагрузки между зубьями елочных хвостовых соединений рабочих лопаток турбин в энергомашиностроении.

Известно устройство для исследования распределения нагрузки в витках резьбовых, деталей, содержащее опорную плиту, опираю щуюся на нее опытную гайку, шпильку, узел нагружения и наклеенные на гайку тензодатчики 1.

Недостатки указанного известного устройства состоят в его недостаточной точности.

Известно также устройство для исследования распределения нагрузки в резьбе, содержащее жесткую опорную плиту, четыре симметрично расположенные стойки, проходящие через опорную плиту и опорные площадки, расположенные параллельно опорной плите, узлы нагружения, опытную гай ку и телескопический винт, выио шейный в виде нескольких соосно расположенных валиков и втулок с резьбовым витком на каждой втулке и валике. Узлы нагружения состоят из тарированных тарельчатых пружин, нагружающих гаек, щайб и опорных подшипников 2. Положение витков при над винченной на них опытной гайке фиксируется фиксаторной шайбой. На концы стоек навинчены гайки, при затяжке которых обеспечивается необходимая жесткость устройства.

Опытное исследование распределения нагрузки в резьбовом соединении с помощью данного устройства состоит из двух этапов. На первом этапе опытную гайку нагружают усилием ввинченной в нее щпильки сплошного сечения. Относительные деформации на поверхности тела опытной гайки определяются с помощью наклеенных на нее тензодатчиков. На втором этапе опытную гайку нагружают витками телескопического витка и сравнением деформации гайки устанавливают наиболее достоверное распределение нагрузки в резьбе.

Недостатком указанного известного устройства является невозможность его использования при дискретной схеме исследования распределения нагрузки в резьбе, так как.в этом случае реальное резьбовое соединение заменяется условным, состоящим кз винта и гайки с замкнутыми плоскими кольцевыми витками. Наряду с непрерывной схемой расчета дискретная схема, впервые предложенная Н. Е. Жуковским, также имеет широкое распространение, а в некоторых случаях - и преимущества перед непрерывной. Испытания по дискретной схеме могут полнее выявить ее достоинства и недостатки.

Цель изобретения - повыщение точности исследования распределения нагрузки в резь бе по дискретной схеме - достигается тем, что телескопический винт и опытная гайка выполнены с замкнутыми плоскими кольцевыми витками.

На фит. 1 представлен продольный разрез описываемого устройства; на фиг. 2 - продольный разрез телескопического винта по А-А; на фиг. 3 - схема соединения «болт-гайка ; на фиг. 4 - опытная гайка в разрезе; на фиг. 5 - схема нагружения витков телескопического винта.

Устройство состоит из жесткой опорной плиты 1, четырех симметрично расположенных стоек 2, проходящих через опорную плиту 1 и опорные .площадки 3, 4, 5 и 6, мерных распорных втулок 7, 8 и 9, опытной гайки 10, опирающейся через щайбу 11 на опорную плиту 1. Узлы нагружения состоят из тарированных тарельчатых пружин 12, 13, 14, 15 и 16, нагружающих гаек 17, 18, 19, 20 и 21, щайб 22, 23, 24, 25 и 26 и упорных подшипников 27, 28, 29, 30 и 31. Усилия сжатия пружин 12, 13, 14, 15 и 16 при повороте гаек 17, 18, 19, 20 и 21 передаются через щайбы 22, 23, 24, 25 и 26 и упорные подшипники 27, 28, 29, 30, 31 на витки телескопического винта, выполненные заодно на пяти соосных валиках и втулках 32, 33, 34, 35 и 36, сопряженных между собой подвижными посадками. На концы стоек 2 навинчены гайки 37, при затяжке которых обеспечивается необходимая жесткость устройства.

Усилия сжатия определяют с помощью та рировочных кривых по изменениям расстояний между шайбами 22, 23, 24, 25, 26 и опорными площадками 3, 1, 4, 5 и 6 соответственно (для контроля усилия сжатия можно также использовать тензодатчики, если их наклеить на одну из тарелок пакета пружин). Ввиду незначительных усилий, поворот нагружающих гаек 17, 18, 19, 20 и 21 при нагружении пружин осуществляется вручную с помощью щтыревого ключа, вставляемого в радиальные отверстия гаек.

Для измерения деформации на опытной гайке 10 наклеиваются тензодатчики с одинаковыми параметрами и расположением. Изменение сопротивлений тензодатчиков - фиксируется с помощью любого измерителя статических деформаций.

Последовательность работ на устройстве следующая.

Перед испытанием устройство разбирают и из него извлекают телескопический 0 винт. Для этого сначала разбирают узел нагружения 2-ого витка, для чего отвинчивают гайку 17, вынимают упорный подщипник 27, щайбу 22 и пакет тарельчатых пружин 12. Затем отвинчивают гайки 37, снимают опорную площадку 3 и в той же последовательности (гайка 18 - упорный подшипник 28 - шайба 23 - пакет тарельчатых пружин 13) разбирают узел нагружения 1-ого витка. Далее, снимая поочередно опорные площадки 6, 5, 4 и распорные втулки 9 и 8, аналогично разбирают узлы нагружения 3-го, 4-го и 5-го витков, после чего вынимают из опорной плиты телескопический винт (позиции 34, 35, 36, 32 и 33, фиг. I и 2). Затем телескопический винт монтируется совместно с опытной гайкой 10 и вместе с щайбой 11 устанавливается на опорной плите 1. Для монтажа опорной гайки 10 на телескопический винт ее разрезают по диаметральной плоскости и половинки склеивают на телескопическом винте (в случае 0 тонкостенных конструкций или материалов гаек с небольшим модулем упругости, сборка их с телескопическим винтом может быть осуществлена за счет поперечных деформаций). Затем ставят стойки 2 и в одинаковой последовательности (гайка-упорный подшипник - опорная шайба - пакет тарельчатых пружин - опорная площадка) с помощью распорных втулок 8 и 9 гаек 37 собирают узлы нагружения витков 34, 35 и 36. Аналогично собирают узлы нагружения- витков 33 и 32.

Опытное исследование распределения нагрузки в резьбовом соединении включает два этапа. Н первом этапе опытную гайку 10 нагружают осевым статическим усилием Q с помощью шпильки сплошного се чения. Для этого опытную гайку 10 предварительно разрезают по диаметральной плоскости и половинки склеивают на шпильке (при тонкостенных конструкциях или материалах гаек с небольшим модулем упруQ гости сборка их со шпилькой сплошного сечения может быть осуществлена за счет поперечных деформаций).

При испытаниях относительные деформации на поверхности тела опытной гайки 10 определяются через разности отсчетов прибора электрической схемы тензодатчиков до и после нагружения. Во втором испытании витки опытной гайки 10 нагружаются, начиная с первого, витками телескопического винта в соответствии с принятым законом распределения нагрузки так, чтобы

Qi + Q2+Q3+Q4+Qs Q где Qi.-.Qs - нагрузки, соответственно на 1....5 витки телескопического винта (по общепринятому порядку нумерация витков производится от опорной поверхности гайки, т. е.:

1 -ый виток - позиция 33, 2-ой виток - позиция 32, 3-ий виток - позиция 36, 4-ый виток - позиция 35, 5-ый виток - позиция 34).

Опр)еделяя вновь относительные деформации и сравнивая их с предыдущими (в первом испытании), судят о достоверности того или иного закона распределения нагрузки по виткам резьбы.

Настоящее изобретение существенно упрощает конструкцию телескопического вин та устройства для исследования распределения нагрузки в резьбе и снижает трудоемкость его изготовления. При этом повыщается точность исследования по дискретной схеме.

Формула изобретения

Устройство для исследования распределения нагрузки в резьбе, содержащее опорную плиту, узлы нагружения, опытную гайку с наклеенными тензода;чиками, телескопический винт, стойки, расположенные вокруг винта и проходящие через опорную плиту, мерные втулки, фиксаторную щайбу, установленную на втулке, принадлежащей к испытуемой гайке, причем каждый из узлов нагружения выполнен в виде нагружающей гайки, шайбы, устанозленного между ними подшипника и тарельчатой пружины, отличающееся тем, что, с целью повышения точности исследования распределения

5 нагрузки в резьбе по дискретной схеме, телескопический винт и опытная гайка выполнены с замкнутыми кольцевыми плоскими витками.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

0

1.Сборник «Полимеры в машиностроении, М,, 1971, с. 58-64,

2.Заявка № 2325302/25-27,

кл. F 16 В 33/00, 27.08.76. по которой принято положительное решение о выдаче ав5торского свидетельства.