RU172373U1 - Highly loaded threaded connection of marine engineering - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области общего и специального тяжелого машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства для обеспечения соединения высоконагруженных элементов механических конструкцийЦелью полезной модели является снижение изгибных напряжений в шпильке (болте) при затяжке.Новый технический результат от реализации данной конструкции заключается в том, что снижение изгибных напряжений в болте (шпильке) осуществляется за счет того, что опорная сферическая поверхность болта (гайки шпильки) и сферическая поверхность шайбы выполнены с антифрикционными покрытиями, а опорная поверхность шайбы с фрикционным покрытием, с тем, чтобы момент сил трения на нижней поверхности шайбы превосходил момент сил трения на сферической поверхности болта (гайки шпильки). 1 илл.The utility model relates to the field of general and special heavy engineering and can be used in all areas of industrial production to ensure the connection of highly loaded elements of mechanical structures. The purpose of the utility model is to reduce bending stresses in the stud (bolt) during tightening. A new technical result from the implementation of this design is that the reduction of bending stresses in the bolt (stud) is due to the fact that the supporting spherical surface of the bolt (stud nut) and the spherical surface of the washer is made with antifriction coatings, and the supporting surface of the washer with a friction coating so that the moment of friction on the lower surface of the washer exceeds the moment of friction on the spherical surface of the bolt (stud nut). 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области общего и специального тяжелого машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства и строительства для обеспечения соединения высоконагруженных элементов механических конструкций.The utility model relates to the field of general and special heavy mechanical engineering and can be used in all areas of industrial production and construction to ensure the connection of highly loaded elements of mechanical structures.

Известно устройство механического разъемного соединения деталей с помощью пары «шпилька-гайка», включающее ввинченную одним концом в одну деталь шпильку, установленную на нее другую деталь и гайку, навинченную на другой конец шпильки [ГОСТ 22043-76 Шпильки для деталей с гладкими отверстиями. Класс точности А. Конструкция и размеры].A device for the mechanical detachable connection of parts using a pair of “stud-nut”, including a screw screwed at one end into one part, another component mounted on it and a nut screwed on the other end of the stud [GOST 22043-76 Studs for parts with smooth holes. Accuracy class A. Construction and dimensions].

Недостатком такого устройства для высоконагруженных механических конструкций является вероятность ослабления соединения во время эксплуатации. Это обусловлено тем, что при затяжке с помощью гидравлических или механических ключей усилие, приложенное на конце рычага ключа, вызывает не только вращение болта (гайки шпильки) вокруг оси, но и поперечное смещение головки болта (гайки шпильки) по опорной плоскости, что в свою очередь приводит к возникновению изгибных напряжений в теле болта (шпильки) и неравномерности давлений в витках резьбы. Следствием дополнительных напряжений в болте (шпильке) и резьбе может быть ослабление затяжки резьбового соединения в процессе эксплуатации за счет релаксации напряжений, связанной с пластическими деформациями, в первую очередь, в резьбе. Указанные негативные явления возникают не только из-за затяжки ключом, но и как следствие неперпендикулярности опорной поверхности болта (гайки шпильки) оси резьбы [Биргер И. А., Иосилевич Г. Б. Резьбовые и фланцевые соединения. – М.: Машиностроение 1990 г.].The disadvantage of such a device for highly loaded mechanical structures is the probability of loosening the connection during operation. This is due to the fact that when tightening with hydraulic or mechanical wrenches, the force applied at the end of the wrench lever causes not only the rotation of the bolt (stud nut) around the axis, but also the lateral displacement of the bolt head (stud nut) along the supporting plane, which the turn leads to the occurrence of bending stresses in the body of the bolt (stud) and the uneven pressure in the threads. The result of additional stresses in the bolt (stud) and thread can be a weakening of the tightening of the threaded connection during operation due to relaxation of stresses associated with plastic deformations, primarily in the thread. These negative phenomena arise not only due to tightening with a key, but also as a result of the non-perpendicularity of the bolt surface (stud nut) of the thread axis [Birger I. A., Iosilevich G. B. Threaded and flange connections. - M.: Mechanical Engineering 1990].

Известно устройство для компенсации неперпендикулярности опорной поверхности болта (гайки шпильки) оси резьбы путем установки шайбы со сферической поверхностью под опорную (сферическую) поверхность головки болта (гайки шпильки), выбранное в качестве прототипа [Биргер И. А., Иосилевич Г. Б. Резьбовые и фланцевые соединения. – М.: Машиностроение 1990 г.]. A device is known for compensating for the non-perpendicularity of the support surface of a bolt (stud nut) of the thread axis by installing a washer with a spherical surface under the support (spherical) surface of the bolt head (stud nut), selected as a prototype [Birger I. A., Iosilevich G. B. Rezbovye and flange connections. - M.: Mechanical Engineering 1990].

Недостатком этого устройства является то, что оно не гарантирует отсутствия поперечного смещения головки болта (гайки шпильки) при затяжке ключом в случае, если момент трения по сферической поверхности шайбы окажется больше, чем момент трения на ее плоской опорной поверхности и при затяжке шайба начнет вращаться вместе с болтом (гайкой шпильки), скользя по поверхности стягиваемой детали.  The disadvantage of this device is that it does not guarantee that there is no lateral displacement of the bolt head (stud nut) when tightening with a wrench if the friction moment on the spherical surface of the washer is greater than the friction moment on its flat bearing surface and when tightening the washer starts to rotate together with a bolt (stud nut), sliding on the surface of the part being pulled together.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение изгибных напряжений в шпильке (болте) и неравномерности нагружения витков резьбы при затяжке.The task to which the utility model is directed is to reduce the bending stresses in the stud (bolt) and the uneven loading of the thread turns during tightening.

Поставленная задача достигается тем, что опорная сферическая поверхность болта (гайки шпильки) и сферическая поверхность шайбы выполнены с антифрикционными покрытиями, а опорная поверхность шайбы - с фрикционным покрытием, с тем, чтобы момент сил трения на нижней поверхности шайбы превосходил момент сил трения на сферической поверхности болта (гайки шпильки). The problem is achieved in that the supporting spherical surface of the bolt (stud nuts) and the spherical surface of the washer are made with antifriction coatings, and the supporting surface of the washer is made with friction coating so that the moment of friction on the lower surface of the washer exceeds the moment of friction on the spherical surface bolts (stud nuts).

Конструкция устройства изображена на фиг.1 и состоит из стягиваемых детали 1 и детали 2 с резьбовым отверстием, вкручиваемого в резьбовое отверстие болта или шпильки 3 со сферической поверхностью 4 на нижней части головки (или гайки навернутой на шпильку), между болтом и стягиваемой деталью размещается шайба 5 со сферической поверхностью, сопрягаемой с соответствующей поверхностью на болте (гайке шпильки), в нижней части шайбы имеется плоская поверхность 6 сопрягаемая с деталью 1. На сферическую поверхность шайбы 5 нанесено антифрикционное покрытие, а на поверхность 6 шайбы 5 нанесено фрикционное покрытие.The design of the device is shown in Fig. 1 and consists of a contractible part 1 and part 2 with a threaded hole, screwed into the threaded hole of a bolt or stud 3 with a spherical surface 4 on the bottom of the head (or a nut screwed onto the stud), located between the bolt and the contracted part a washer 5 with a spherical surface mating with the corresponding surface on the bolt (stud nut), in the lower part of the washer there is a flat surface 6 mating with part 1. An antifriction coating is applied to the spherical surface of the washer 5 Covered, and on the surface 6 of the washer 5 is applied friction coating.

Работа устройства осуществляется в следующей последовательности: болт 3 (или шпилька с накрученной гайкой) с одетой на него шайбой 5 через отверстие детали 1 вкручивается в резьбовое отверстие детали 2; болт предварительно затягивается при этом происходит самовыравнивание оси болта по оси резьбового отверстия за счет скольжения шайбы 3 по детали 1; при окончательной затяжке болта 3 шайба 5 за счет больших сил трения на поверхности 6 остается неподвижной, а вращение болта 3 происходит за счет скольжения сферической поверхности головки по сферической поверхности шайбы 5.The operation of the device is carried out in the following sequence: a bolt 3 (or a stud with a screwed-in nut) with a washer 5 dressed on it is screwed into the threaded hole of part 2 through the hole of part 1; the bolt is pre-tightened with self-alignment of the axis of the bolt along the axis of the threaded hole due to the sliding of the washer 3 on the part 1; when the bolt 3 is finally tightened, the washer 5 due to the large friction forces on the surface 6 remains stationary, and the rotation of the bolt 3 occurs due to the sliding of the spherical surface of the head along the spherical surface of the washer 5.

Положительный эффект от реализации данной конструкции заключается в том, что сила затяжки, приложенная на рычаге ключа, уравновешивается силой трения покоя на поверхности 6 шайбы 5 и не вызывает изгиба болта и соответствующей неравномерности нагружения витков резьбы.A positive effect from the implementation of this design is that the tightening force applied to the lever of the key is balanced by the rest friction force on the surface 6 of the washer 5 and does not cause the bend of the bolt and the corresponding uneven loading of the threads.

Claims (1)

Высоконагруженное резьбовое соединение судового машиностроения, состоящее из соединяемых деталей, болта (шпильки с гайкой) и шайбы, отличающееся тем, что опорная сферическая поверхность болта (гайки шпильки) и сферическая поверхность шайбы выполнены с антифрикционными покрытиями, а опорная поверхность шайбы - с фрикционным покрытием. A highly loaded threaded joint of marine engineering, consisting of joined parts, a bolt (stud with nut) and a washer, characterized in that the supporting spherical surface of the bolt (stud nut) and the spherical surface of the washer are made with antifriction coatings, and the supporting surface of the washer is friction coated.

Images