RU2223837C2 - Method of making flat washer for threaded joint - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; threaded joints. SUBSTANCE: working surface of washer engageable with bolt or nut is formed as section of symmetrical curvilinear convex surface with vortex at washer axis, in form of truncated cone for example. Then, this surface is subjected to plastic deformation by setting between rigid parallel surfaces of press. After deformation, washer is calibrated by mechanical treatment for obtaining required sizes and roughness. EFFECT: reduced wear of washer end face at repeated use in heavily-loaded threaded joints. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к резьбовым соединениям деталей машин, конкретно к шайбам. The invention relates to the field of engineering, namely to threaded connections of machine parts, specifically to washers.

Известны способы изготовления металлических шайб с плоскими торцами, непараллельными между собой или выполненными в форме усеченного конуса (см.кн. : Биргер И. А., Иосилевич Г.Б. "Резьбовые соединения", М., Машиностроение, 1973, рис. 168 и 204). Known methods for the manufacture of metal washers with flat ends that are not parallel to each other or made in the form of a truncated cone (see book: Birger I.A., Iosilevich GB "Threaded connections", M., Engineering, 1973, Fig. 168 and 204).

Недостатком указанных конструкций, обусловленным способом изготовления металлических шайб, является их использование преимущественно для компенсации перекосов деталей, а также ограниченное применение в практических сферах производства,
Известны также способы изготовления плоских металлических шайб с параллельными торцами (см.кн.: Гельфанд М.Л., Ципенюк O.К. "Сборка резьбовых соединений", М., Машиностроение, с.11, рис.4), широко применяемые в резьбовых соединениях. Однако существенный недостаток подобных шайб, изготовленных методом штамповки или механической обработки из заготовки, заключается в износе рабочего торца при сборке соединения путем приложения к гайке крутящего момента, в невозможности вследствие износа использования шайбы многократно, в особенности при затяжке гайки до значения осевой нагрузки в стержне винта, например, диаметром 20-52 мм до 15...20 тc.The disadvantage of these designs, due to the method of manufacturing metal washers, is their use mainly to compensate for distortions of parts, as well as limited use in practical areas of production,
There are also known methods of manufacturing flat metal washers with parallel ends (see book: Gelfand M.L., Tsipenyuk O.K. "Assembling threaded joints", M., Mechanical Engineering, p.11, Fig. 4), widely used in threaded connections. However, a significant drawback of such washers made by stamping or machining from a workpiece is the wear of the working end when assembling the joint by applying torque to the nut, and the impossibility of using the washer many times, especially when tightening the nut to the axial load in the screw shaft , for example, with a diameter of 20-52 mm to 15 ... 20 tc.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа изготовления шайбы, не имеющей указанных недостатков. The technical problem to which the invention is directed is the development of a method of manufacturing a washer that does not have these drawbacks.

Технический результат от реализации изобретения заключается в уменьшении износа рабочего торца шайбы при многократном ее использовании для тяжелонагруженных резьбовых соединений. The technical result from the implementation of the invention is to reduce wear of the working end of the washer when it is used repeatedly for heavily loaded threaded joints.

Средство достижения указанного технического результата состоит в том, что в известном способе, заключающемся в механической обработке заготовки плоской шайбы для резьбового соединения, рабочую поверхность шайбы, контактирующую с болтом или гайкой, формируют в виде участка симметричной криволинейной выпуклой поверхности с вершиной на оси шайбы, например, в виде усеченного конуса, в дальнейшем эту поверхность пластически деформируют путем осадки меду жесткими плоскими параллельными поверхностями, например, пресса, затем калибруют механической обработкой до необходимых размеров и шероховатости. The means for achieving the indicated technical result consists in the fact that in the known method consisting in machining a blank washer for a threaded joint, the working surface of the washer in contact with the bolt or nut is formed as a portion of a symmetrical curved convex surface with a vertex on the axis of the washer, for example , in the form of a truncated cone, further this surface is plastically deformed by precipitation of honey with rigid flat parallel surfaces, for example, a press, then the fur is calibrated machining to the required size and roughness.

Сущность изобретения заключается в том, что контактное давление между рабочими торцами гайки и шайбы вдоль радиуса распределено неравномерно (см. кн.: Гельфанд М.Л., Ципенюк Я.И., Кузнецов О.К. "Сборка резьбовых соединений", М., Машиностроение, гл. 10, п.2, с. 230). Это установлено теоретически с применением пространственной теории упругости (см.: "Bull. JSME", 1985, V. 28, 238, р. 586-593) и подтверждено экспериментально (см.: Голубев Г.А. "Вестник машиностроения", 1989, 8, с.15-17) при помощи специального устройства (Голубев Г.А. и др. Авт.св. 1626079, кл. G 01 B 5/30, опубл. 07.02.91, бюлл. 5). Установлено, что максимальное значение контактного давления имеет место вблизи отверстия в шайбе, а минимальное - на ее периферии. Наблюдающаяся на практике картина износа шайбы многократного применения хорошо коррелирует с распределением давления по радиусу: наибольший износ наблюдается вблизи отверстия шайбы. The essence of the invention lies in the fact that the contact pressure between the working ends of the nut and washer is not evenly distributed along the radius (see the book: Gelfand M.L., Tsipenyuk Y.I., Kuznetsov OK, “Assembly of threaded connections”, M. , Engineering, Ch. 10, p. 2, p. 230). This was established theoretically using the spatial theory of elasticity (see: "Bull. JSME", 1985, V. 28, 238, p. 586-593) and experimentally confirmed (see: Golubev GA "Vestnik mashinostroeniya", 1989 , 8, pp. 15-17) using a special device (Golubev G.A. et al. Avt. St. 1626079, class G 01 B 5/30, publ. 07.02.91, bull. 5). It was established that the maximum value of contact pressure occurs near the hole in the washer, and the minimum - at its periphery. The observed pattern of wear of reusable washers correlates well with the pressure distribution over the radius: the greatest wear is observed near the washer hole.

Применение предлагаемого изобретения позволяет обеспечить выравнивание давления по радиусу на площади рабочего торца, что повышает его несущую способность, уменьшает износ и повышает долговечность шайбы. The application of the invention allows for equalizing the pressure along the radius on the area of the working end, which increases its bearing capacity, reduces wear and increases the durability of the washer.

Известно, что минимизация износа может быть достигнута путем регулирования величины поверхностной деформации (см.кн.: Протопопов Б.В. "Теоретические основы оценки качества поверхностей трения, упрочненных пластическим деформированием". Трение, износ и смазочные материалы. Труды Международной научной конференции, Ташкент, 22-26.05.85, т.3, 4.2, 1985, с. 80-87). Деформационное упрочнение поверхности сопровождается увеличением ее твердости, усталостной прочности, износостойкости. It is known that minimizing wear can be achieved by regulating the magnitude of surface deformation (see book: Protopopov BV "Theoretical foundations for assessing the quality of friction surfaces hardened by plastic deformation. Friction, wear and lubricants. Proceedings of the International Scientific Conference, Tashkent , 22-26.05.85, v. 3, 4.2, 1985, p. 80-87). The strain hardening of the surface is accompanied by an increase in its hardness, fatigue strength, and wear resistance.

Конструкция шайбы представлена на фиг.1 (продольный разрез), а этапы, характеризующие способ ее изготовления, показаны на фиг.2 (продольный разрез заготовки после обработки рабочей поверхности) и фиг.3 (продольный разрез после пластического деформирования). The design of the washer is shown in FIG. 1 (longitudinal section), and the steps characterizing the method of its manufacture are shown in FIG. 2 (longitudinal section of the workpiece after processing the work surface) and FIG. 3 (longitudinal section after plastic deformation).

Предлагаемый способ изготовления металлической плоской шайбы реализуется следующим образом. Торцовой поверхности заготовки посредством, например, механической обработки придают форму усеченного конуса с осью на оси шайбы, опирающегося на периферийную часть шайбы. Конкретные размеры конуса (высота, угол при вершине конуса) подбираются экспериментальным путем в зависимости от механических свойств материала шайбы, ожидаемых осевых нагрузок в резьбовом соединении, кратности сборки соединения и других факторов. Затем заготовку (фиг. 2) пластически деформируют путем осадки между жесткими параллельными плоскими поверхностями инструмента, например пресса (фиг.3), после чего механической обработкой доводят размеры и шероховатость шайбы до необходимых значений (фиг.1). The proposed method of manufacturing a metal flat washer is implemented as follows. The end surface of the workpiece, for example, by machining, is shaped into a truncated cone with an axis on the axis of the washer resting on the peripheral part of the washer. The specific dimensions of the cone (height, angle at the top of the cone) are selected experimentally, depending on the mechanical properties of the washer material, the expected axial loads in the threaded joint, the multiplicity of assembly of the joint, and other factors. Then the workpiece (Fig. 2) is plastically deformed by settling between the rigid parallel flat surfaces of the tool, such as a press (Fig. 3), after which the dimensions and roughness of the washer are adjusted to the required values by machining (Fig. 1).

Процесс изготовления шайбы современными приемами обработки не представляет технических трудностей. The manufacturing process of the puck with modern processing methods does not present technical difficulties.

Полученная таким образом шайба имеет прочностные характеристики рабочего торца, неравномерно распределенные по радиусу: с максимальным значением твердости и других характеристик прочности вблизи отверстия шайбы, с минимальным - на ее периферии. Thus obtained, the washer has the strength characteristics of the working end, unevenly distributed along the radius: with a maximum value of hardness and other strength characteristics near the hole of the washer, with a minimum at its periphery.

Подобная шайба может использоваться многократно в резьбовых соединениях тяжелого машиностроения, атомной технике, судостроении и проч. A similar washer can be used repeatedly in threaded joints of heavy engineering, nuclear engineering, shipbuilding, etc.

Claims (1)

Способ изготовления плоской шайбы для резьбового соединения, заключающийся в механической обработке заготовки, отличающийся тем, что рабочую поверхность шайбы, контактирующую с болтом или гайкой, формируют в виде участка симметричной криволинейной выпуклой поверхности с вершиной на оси шайбы, например, в виде усеченного конуса, в дальнейшем эту поверхность пластически деформируют путем осадки между жесткими плоскими параллельными поверхностями, например, пресса, затем калибруют механической обработкой до необходимых размеров и шероховатости.A method of manufacturing a flat washer for a threaded connection, which consists in machining a workpiece, characterized in that the working surface of the washer in contact with a bolt or nut is formed as a section of a symmetrical curved convex surface with a vertex on the axis of the washer, for example, in the form of a truncated cone, Further, this surface is plastically deformed by settling between rigid flat parallel surfaces, for example, a press, then calibrated by machining to the required dimensions and Ovate.

Images