СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ
CONNECTION OF DETAILS OF MACHINES OF INCREASED STRENGTH

Изобретение относится к ответственным узлам, используемым в машиностроении.
Известны узлы деталей машин, в которых соединение осуществляется шпильками [1] (стр. 12 рис. 1.4. в).
При работе резьбового соединения со шпилькой в условиях сложного нагружения имеет место значительный изгиб шпильки по всей длине, причем максимальные изгибные напряжения приходятся на сечение резьбовой части, которое совпадает с первым витком, где имеют место значительные концентрации напряжений и которое разрушается, прежде всего, в данных соединениях [1].
Известен еще узел соединения деталей машин в котором с одной стороны стержень шпильки имеет коническую часть для установки с натягом в коническое отверстие одной соединяемой детали, а в другой детали выполнено отверстие, в котором шпилька установлена с расчетным зазором [2].
Основными недостатками данного решения является необходимость обеспечения достаточно высокой точности соосности отверстий соединяемых деталей, а также трудоемкость изготовления и демонтажа соединения.
Цель изобретения - повышение усталостной прочности соединения путем уменьшения напряжения изгиба под резьбовой частью, повышение равномерности распределения поперечной нагрузки в групповом резьбовом соединении, повышение жесткости узла на сдвиг.
Поставленная цель достигается тем, что в одной соединяемой детали выполнено цилиндрическое отверстие большего диаметра, чем резьбовое, примыкающее к плоскости разъема и служащее опорой, для установки цилиндрической части шпильки, имеющий также опорный торец, а в другой детали выполнено отверстие с участком, в котором поясок шпильки установлен с компенсационным зазором, для выравнивания поперечной нагрузки в групповом резьбовом соединении, за счет упругого прогиба стержня шпильки.
Узел содержит деталь 1 и 2, шпильку 3 с головкой 4 под ключ и гайку 5.
1
2
3
4
2
В детали 1 выполнено цилиндрическое отверстие диаметром d и высотой , примыкающее к плоскости разъема, для установки цилиндрической части шпильки диаметром d по свободной посадке. В детали 2 выполнено отверстие с диаметром d, в котором поясок шпильки диаметром d установлен с компенсационным зазором Δ. При сборке соединения шпилька вворачивается в деталь 1 головкой 4 с созданием расчетных контактных напряжений в опорной части диаметром d. Затем устанавливается деталь 2 и производится затяжка гайки 5 на заданное усилие.
При работе группового резьбового соединения под действием поперечных нагрузок все крепежные детали деформируются как трех опорные стержни с двумя защемленными краями и одной опорой длиной , которая существенно снижает изгиб под резьбовой частью, находящейся в пределах детали 2. Выбор зазора Δ способствует выравниванию поперечной нагрузки за счет упругого прогиба стержня шпильки.
2
Поскольку шпилька 3 жестко фиксировано в детали 1 за счет создания дополнительных контактных напряжений в опорной части диаметром d, часть шпильки, расположенная в детали 1, перемещается как одно целое и полностью исключается изгиб резьбовой части. При этом равномерность распределения поперечной нагрузки доходит до 1 и существенно повышается реальная прочность и жесткость соединения.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые и фланцевые соединения. – М.: Машиностроение, 1990 г. - 368 с.
2. Патент №2388940. Москва 10.05.2010 (прототип).