СТОПОРНЫЙ БОЛТ ЗЕМЛЯКОВА ДЛЯ СКВОЗНОГО РЕЗЬБОВОГО ОТВЕРСТИЯ
ZEMLYAKOV LOCKING BOLT USED FOR THROUGH THREADED HOLE

Изобретение относится к машиностроительной технике и может быть использовано для осуществления резьбового стопорения различных деталей и узлов в машинах и аппаратах, в строительных конструкциях и в другой технике, работающей в условиях сильной и долговременной вибрации, например в шпало-рельсовых конструкциях, в локомотивной технике, авиационной технике, в автомобильной и тракторной, в судостроительной и в другой, например в конструкциях, собираемых на космических орбитах.
Известна обычная конструкция резьбового соединения, в котором резьбовой элемент - болт вставляют в соосное сквозное отверстие, выполненное в поджимаемой детали и в корпусе. Для выполнения такого разъемного крепления на резьбовой стержень болта со стороны внутренней полости корпуса устанавливают шайбу, а поверх шайбы навинчивают прижимную гайку и осуществляют затяжку [1].
Недостатком крепления болта в таком сквозном отверстии является то, что стопорение резьбового стержня болта невозможно осуществить в самом резьбовом отверстии. Стопорение болта можно осуществить лишь на той его части, которая выступает за пределы резьбового отверстия в сторону полости корпуса. Для чего используют гайку, которую требуется установить на резьбовой стержень болта со стороны полости корпуса. А такой вариант возможен, если в полость корпуса есть доступ, а если его нет, то установить гайку на резьбовой стержень просто невозможно.
Наиболее близким к заявляемому изобретению известным техническим решением, принятым за прототип, является «Самоконтрящийся болт» [2], выполненный с полиамидными (вулканизированными фибровыми) пробками или кольцами в резьбовом стержне. Такая конструкция самоконтрящегося болта позволяет установить и застопорить болт в сквозном резьбовом отверстии. Такой болт позволяет обеспечить возможность разъемного поджатия детали к корпусу, имеющему закрытую полость, исключая необходимость установки гайки со стороны полости.
Недостатком конструкции такого известного болта является то, что при наличии больших нагрузок или вибраций вставные полиамидные пробки или кольца приходится периодически заменять. Кроме того, при нагружении соединений усилиями в плоскости стыка пробки и кольца из полиамида и фибры лишь несколько увеличивают мощность колебаний до самоотвинчивания. Но самовывинчивание болта не исключено.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении надежного стопорения болта в сквозном резьбовом отверстии корпуса с обеспечением поджатия прикрепляемой к корпусу детали без установки на резьбу полиамидных вкладышей или гайки.
Это достигается тем, что стопорный болт для сквозного резьбового отверстия имеет шестигранную головку и резьбовой стержень, который размещен в сквозном резьбовом отверстии корпуса, к которому головкой болта поджата деталь, при этом стопорный болт выполнен из основного стандартного болта, вдоль оси которого в его головке и в его резьбовом стержне выполнено основное отверстие, а в торцевом конце его резьбового стержня выполнено дополнительное отверстие с меньшим диаметром, при этом основное отверстие снабжено метрической резьбой, по которой ввинчен распорный болт, имеющий шестигранную головку и стержень с метрической резьбой, торцевой конец стержня распорного болта выполнен коническим, с углом конуса от 45 до 90°, вдоль резьбового стержня основного болта со стороны его торцевого конца вдоль оси выполнены сквозные радиальные пазы на глубину t, в интервале от 50 до 100% от длины резьбового стержня, под головку распорного болта установлена и поджата к плоской поверхности головки основного болта пружинная шайба, при этом коническому торцевому концу распорного болта обеспечен упор в переходную кромку дополнительного отверстия в резьбовом стержне основного болта с обеспечением разжима секторов основного резьбового стержня, образованных его пазами, грани головки распорного болта охвачены гранями шестигранного отверстия многогранной шайбы, одна сторона которой поджата к торцевой плоской поверхности шестигранной головки основного болта, а диаметральный размер между межгранных углов многогранной шайбы и диаметральный размер между межгранных углов шестигранной головки основного болта одинаковы, рабочая толщина λ многогранной шайбы больше, чем толщина пружинной шайбы, поверх граней головки основного болта и граней многогранной шайбы установлена и жестко поджата термоусадкой термоусадочная трубка или колпачок.
Количество сквозных радиальных пазов в резьбовом стержне основного болта может быть от 1 до 6. Рабочая толщина λ многогранной шайбы может превышать толщину пружинной шайбы на 10-100% от толщины пружинной шайбы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид болта с осевым разрезом, установленного в сквозное отверстие корпуса. На фиг.2 изображено сечение А-А с фиг.1. На фиг.3 изображена многогранная шайба. На фиг.4 изображено сечение Б-Б с фиг.3. На фиг.5 изображена многогранная шайба с числом граней больше шести.
Стопорный болт для сквозного резьбового отверстия выполнен из шестигранной головки 1 и резьбового стержня 2, который размещен в сквозном резьбовом отверстии корпуса 3, к которому головкой болта поджата деталь 4. Вдоль оси основного болта в его головке 1 и в его резьбовом стержне 2 выполнено основное отверстие 5, а в торцевом конце 6 его резьбового стержня 2 выполнено дополнительное отверстие 7 с меньшим диаметром. Основное отверстие 5 снабжено метрической резьбой 8, по которой ввинчен распорный болт 9, имеющий шестигранную головку 10 и стержень с метрической резьбой 11. Торцевой конец 12 стержня 11 распорного болта 9 выполнен коническим с углом конуса от 45 до 90°. Вдоль резьбового стержня 2 основного болта со стороны его торцевого конца 6 вдоль оси выполнены сквозные радиальные пазы 13 на глубину t в интервале от 50 до 100% от длины резьбового стержня. Под головку 10 распорного болта 9 установлена и поджата к плоской поверхности 14 головки основного болта 1 пружинная шайба 15. Коническому торцевому концу распорного болта 12 обеспечен упор в переходную кромку 16 дополнительного отверстия 7 в резьбовом стержне 2 основного болта с обеспечением разжима секторов 17 основного резьбового стержня 2, образованных его пазами 13. Грани 18 головки 10 распорного болта 9 охвачены гранями 19 шестигранного отверстия 20 многогранной шайбы 21, одна сторона 22 которой поджата к торцевой плоской поверхности 14 шестигранной головки 1 основного болта. Диаметральный размер µ между межгранных углов многогранной шайбы 21 и диаметральный размер между межгранных углов шестигранной головки 1 основного болта одинаковы, рабочая толщина λ многогранной шайбы 21 больше, чем толщина пружинной шайбы 15. Поверх граней головки основного болта и граней 23 многогранной шайбы 21 установлена и жестко поджата термоусадкой термоусадочная трубка 24 или колпачок.
Устройство работает следующим образом.
До начала крепления болта в сквозном резьбовом отверстии болт как сборочная единица должен быть заранее собран из следующих отдельных деталей: 1) основного болта, имеющего головку 1 и резьбовой стержень 2; 2) распорного болта 9, имеющего шестигранную головку 10 и резьбовой стержень 11, но перед ввинчиванием распорного болта 9 в резьбу 8, выполненную в головке 1, на его резьбовой стержень 11 под головку 10 одевают пружинную шайбу 15, а торцевой конический конец 12 болта 9 при этом должен лишь опираться на кольцевую кромку 16 дополнительного отверстия 7 в торцевой части 6 стержня 2.
И в таком собранном виде болт (болты) хранится на складе до момента его использования. При необходимости осуществляют ввинчивание такой сборочной единицы в сквозное резьбовое отверстие корпуса 3, зажимая при этом деталь 4 в соответствии с технологией сборки, через обычную шайбу 25 и пружинную 26, которые перед зажимом детали 4 одевают на резьбовой стержень 2. Далее, для обеспечения надежного стопорения болта в сквозном резьбовом отверстии, берут второй ключ под грани 18 головки 10 и продолжают вращать головку 10, ввинчивая болт 9 по резьбе 8, поджимая при этом до упора пружинную шайбу 15 и одновременно упираясь конической поверхностью 12 в кромку 16 дополнительного отверстия 7. Такая операция обеспечивает разжим секторов 17 основного резьбового стержня 2, образованных его пазами 13, что приводит к высоконадежному стопорению основного болта в сквозном резьбовом отверстии. После стопорения на грани 18 головки 10 устанавливают многогранную шайбу 21, совмещая грани 19 шестигранного отверстия 20 многогранной шайбы 21 с гранями 18 головки 10 распорного болта 9. Затем поверх граней головки 1 основного болта и граней 23 многогранной шайбы 21 устанавливают термоусадочную трубку 24 или колпачок и равномерно по всему периметру начинают прогревать термоусадочную трубку 24 или колпачок до получения плотной усадки трубки 24 или колпачка на грани головки 1 основного болта и грани 23 многогранной шайбы 21.
И таким образом после термоусадки обеспечивается "механическая память" величины натяга, созданного в витках резьбы основного болта и корпуса 3, создавая высокую надежность работы устройства в условиях сильной и долговременной вибрации.
Количество сквозных радиальных пазов в резьбовом стержне основного болта от 1 до 6 объясняется тем, что при одном пазе можно выполнять разжим, но при большом моменте, а при количестве более шести увеличивается себестоимость, не улучшая эффекта стопорения.
Конусность интервала 45-90° объясняется тем, что конусность меньше 45° сложнее изготовлять, а конусность больше 90° требует создания большего момента при затяжке.
Полезность изобретения заключается в том, что такое устройство болта для крепления в сквозном резьбовом отверстии позволяет быстро вести монтаж болта, обеспечивая надежное крепление деталей на корпусах, емкостях и других конструкциях, исключая операцию крепления болта со стороны полости емкости или корпуса с помощью гайки. Кроме того, для монтажа и демонтажа болта требуются только два размера гаечных ключей, которые позволяют обеспечить большой момент как при монтаже, так и при демонтаже. Монтаж выполняется всего в четыре операции: 1 - ввинтить ключом шестигранную головку 1 основного болта в сквозное резьбовое отверстие до прижатия детали 4; 2 - ввинтить ключом шестигранную головку 10 распорного болта 9 до упора (сжатия пружинной шайбы 15), при этом обеспечив разжим секторов 17 стержня 2 основного болта; 3 - установить многогранную шайбу; 4 - установить и термоосадить термоусадочную трубку 24 или колпачок.
Источники информации
1. М.Л.Гельфанд, Я.И.Ципенюк, О.К.Кузнецов. Сборка резьбовых соединений. М.: Машиностроение, 1978, стр.62.
2. Г.Б.Иосилевич, Ю.В.Шарловский. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. М.: Машиностроение, 1971, стр.113.