УЗЕЛ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
THREADED JOINT ASSEMBLY

Изобретение относится к ответственным узлам, используемым в машиностроении, необходимым для устранения сложного напряженного состояния в крепежных элементах.
Из существующего уровня техники ближайшим аналогом-прототипом является узел резьбового соединения (патент RU 2350792 C1, F16B 5/02 06.06.2007), содержащий две соединяемые детали, цилиндрическую втулку и болт с гайкой. В детали, к которой примыкает гайка, выполнено отверстие для установки цилиндрической втулки под посадку болта без зазора, переходящее к цилиндрической расточке меньшего диаметра, примыкающей к плоскости разъема. На участке отверстия в другой детали болт установлен без зазора.
Известен узел резьбового соединения (патент RU 2382242 C2, F16B 5/02 03.12.2007), содержащий две соединяемые детали, цилиндрическую втулку, шпильку и гайки. С одной стороны часть шпильки выполнена конической для установки с натягом в коническое отверстие цилиндрической втулки, установленной в отверстии одной детали с зазором, а в другой детали выполнено отверстие с участком, в который шпилька установлена без зазора.
Известен узел резьбового соединения (патент RU 2342570 C1, F16B 5/02 09.03.2007), взятый за прототип заявленного изобретения, содержащий две соединяемые детали, шпильку с гайками. В первой соединяемой детали установлена без зазора разрезная коническая втулка под посадку без зазора шпильки, во второй соединяемой детали с зазором установлена цилиндрическая втулка с внутренним коническим отверстием для посадки конической части шпильки с натягом.
Недостатком данных технических решений является то, что болт, установленный с зазором в отверстии одной из детали и подвергаемый изгибу поперечными силами, деформируется. При полной выборке зазора на участке болта, близком к плоскости стыка, возникают еще напряжения сдвига. Кроме того, болт растягивается вследствие его удлинения при смещении притягиваемой детали. Эти напряжения складываются с напряжением растяжения, созданным в болте предварительной затяжкой. Также в известных соединениях отсутствует возможность компенсации смещения оси отверстия одной детали относительно крепежного элемента, установленного в другой детали, вызванное погрешностью изготовления деталей и элементов, что может привести к появлению дополнительных напряжений и проблем со сборкой. В результате возникает сложное напряженное состояние от одновременного действия изгибающих моментов, продольных и поперечных сил; прочность болта резко падает.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении усталостной прочности соединения путем устранения сложного напряженного состояния в крепежных элементах, улучшении собираемости при групповом болтовом соединении и, как следствие, в повышении равномерности распределения поперечной нагрузки, снижении трудоемкости изготовления узла.
Поставленная задача решается за счет того, что узел резьбового соединения содержит две соединяемые детали. Согласно изобретению, в отверстии первой детали размещаются две установленные друг в друга цилиндрические втулки, обеспечивающие беззазорное соединение с этой деталью крепежного элемента, установленного во второй детали также без зазора. При этом гайка фиксирует обе детали, а отверстия втулок выполнены с эксцентриситетом, определяющим величину возможного смещения оси отверстия детали относительно оси крепежного элемента, а отсутствие осевого перемещения относительно друг друга и первой детали, в которой они установлены, обеспечивается фланцами, организованными на торцевой поверхности каждой из втулок.
На фиг. 1 представлен общий вид узла резьбового соединения, на фиг. 2 показано положение втулок.
Узел содержит установленную в отверстие первой детали 2 втулку 3 с установленной в ней втулкой 4 и вторую деталь 1 с крепежным элементом 5 и гайкой 6.
Узел резьбового соединения работает следующим образом. Детали 1, 2 позиционируют относительно друг друга в заданном положении, при этом гладкая часть крепежного элемента 5, установленного во второй детали 1 без зазора, проходит в отверстие втулки 4 без зазора, установленной во втулке 3 без зазора, которая установлена в первой детали 2 так же без зазора. Втулки 3, 4 позиционируются, обеспечивая соосность крепежного элемента 5 и отверстия во втулке 4, а соединение фиксируется гайкой 6.
При возникновении поперечных нагрузок крепежные элементы соединения не деформируются, и воспринимают только поперечную нагрузку, равномерно распределенную среди них, что существенно повышает реальную прочность и жесткость соединения особенно при знакопеременной нагрузке.
Положительный эффект достигается за счет того, что крепежный элемент соединен без зазора как с первой, так и со второй деталью с абсолютной соосностью отверстий этих деталей.