самостопорящееся шпилечное соединение
Классы МПК: | F16B39/00 Стопорение винтов, болтов или гаек F16B39/28 с помощью особых элементов на гайках или болтах или за счет их особой формы |
Автор(ы): | Березин С.Я. (RU), Чумаков Р.Е. (RU), Леонов В.Н. (RU), Курбатова Л.С. (RU) |
Патентообладатель(и): | Читинский государственный университет (ЧитГУ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-07-21 публикация патента:
27.11.2005 |
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к резьбовым соединениям со средствами стопорения. Самостопорящееся шпилечное соединение крышки с корпусной деталью содержит установленную в отверстиях соединяемых деталей шпильку, гайку и втулку, завинчивающуюся в гнездо корпуса. Внутренняя и наружная поверхности втулки выполнены с винтовыми шлицами одного направления, а посадочный конец шпильки выполнен с винтовыми шлицами противоположного направления. Диаметр средней части шпильки больше диаметров гаечного и посадочного концов, а гнездо и отверстие корпуса и средняя часть шпильки выполнены гладкими с диаметрами под выдавливание винтовых шлицев. В результате улучшаются стопорящие свойства соединения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Самостопорящееся шпилечное соединение крышки с корпусной деталью, содержащее установленную в отверстиях соединяемых деталей шпильку, гайку и втулку, завинчивающуюся в гнездо корпуса, отличающееся тем, что внутренняя и наружная поверхности втулки выполнены с винтовыми шлицами одного направления, посадочный конец шпильки выполнен с винтовыми шлицами противоположного направления, диаметр средней части шпильки больше диаметров гаечного и посадочного концов, а гнездо и отверстие корпуса и средняя часть шпильки выполнены гладкими с диаметрами под выдавливание винтовых шлицев.
2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что угол наклона винтовых шлицев на втулке и шпильке больше или равен 45°.
3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что твердость материала посадочного конца шпильки выше твердости материала корпуса, а твердость материала втулки выше твердости материалов корпуса и средней части шпильки.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к резьбовым соединениям со средствами стопорения.
Известно соединение крышки с корпусной деталью из мягких металлов и пластиков посредством стандартной резьбовой шпильки и самоврезающейся втулки с внутренней резьбой, на верхнем участке наружной поверхности которой имеется поясок мелких продольных шлицев, а на нижнем - разрезные лепестки, подогнутые к центру, с несколькими наружными кольцевыми гребешками треугольного профиля. При установке втулки в гнездо корпуса продольные шлицы врезаются в стенки гнезда, предотвращая проворот втулки относительно корпуса. При завертывании шпильки ее посадочный конец разжимает разрезные лепестки, которые заформовываются в стенки гнезда, обеспечивая связь между втулкой и корпусом (см. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн.3. - М.: Машиностроение, 1977. - С.28).
Недостатком данного соединения является то, что оно не обеспечивает надежного стопорения, создаваемого радиальным натягом резьбы втулки и шпильки, который может снизиться в процессе работы и уменьшить силы трения в резьбе.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является соединение крышки с корпусом, состоящее из шпильки и резьбовой втулки, завинчиваемой в гнездо корпуса, при этом резьба на концах шпильки выполнена в разном направлении, а на боковой поверхности гнезда корпуса резьба выполнена с направлением, противоположным направлению резьбы в отверстии корпуса. Стопорная втулка на наружной и внутренней поверхностях имеет резьбовые нарезки одного направления и шага, сопрягаемые с нарезками гнезда и шпильки. При сборке соединения шпилька и втулка поочередно заворачиваются соответственно в отверстие корпуса и гнездо корпуса, соединяя одновременно резьбовой профиль боковой поверхности гнезда и наружный резьбовой профиль верхнего конца шпильки. При вывинчивании шпильки стопорная втулка будет препятствовать ее вращению, поскольку снабжена встречной резьбой (см. А.с. 537203. Устройство для стопорения шпильки / Ю.С.Соколов. F 16 B 39/02. Заявл. 12.01.68. 1209820/27. Опубл. 30.11.76. БИ № 44).
Данное соединение обладает тремя существенными недостатками. Во-первых, в ступенчатом отверстии корпуса необходимо выполнить две резьбовые нарезки, причем разного направления, что повышает трудоемкость процесса. Во-вторых, после завинчивания шпильки в резьбовое отверстие корпуса нарезка гнезда и верхнего конца шпильки могут не совпасть с резьбой втулки, что приведет к смятию какой-либо из нарезок и снизит надежность сборки. В третьих, данное соединение можно собрать только при наличии зазоров в резьбовых контактах "шпилька-отверстие", "шпилька-втулка", "втулка-отверстие". При затяжке шпильки со втулкой обеспечивается надежный замок только в первоначальный момент сборки соединения. При работе, особенно при наличии динамических нагрузок, затяжка гаечного конца может ослабнуть, что приведет к вибрациям в системе "шпилька-втулка-отверстие" от наличия зазоров. Таким образом, надежное стопорение не обеспечивается.
Техническим результатом изобретения является улучшение стопорящих свойств соединения.
Сущность изобретения состоит в том, что самостопорящееся шпилечное соединение крышки с корпусной деталью, содержащее установленную в отверстиях соединяемых деталей шпильку, гайку и втулку, завинчивающуюся в гнездо корпуса, выполнено таким образом, что внутренняя и наружная поверхности втулки имеют винтовые шлицы одного направления, посадочный конец шпильки имеет винтовые шлицы противоположного направления, диаметр средней части шпильки больше диаметра гаечного и посадочного концов, гнездо и отверстие корпуса, а также средняя часть шпильки имеют гладкие поверхности, с диаметрами под выдавливание винтовых шлицев. При этом угол наклона винтовых шлицев на втулке и шпильке 45°, твердость материала посадочного конца шпильки выше твердости материала корпуса, а твердость материала втулки выше твердости материалов корпуса и средней части шпильки.
Наличие винтовых шлицев на внутренней и наружной поверхностях втулки, а также на посадочном конце шпильки с твердостью выше твердости материалов, в которые они внедряются, позволяет совмещать процесс сборки с выдавливанием ответных профилей на соответствующих поверхностях. При этом нет необходимости совмещать профили на шпильке и в гнезде, как это требуется в прототипе. Сборка может производиться последовательно за один ход на одном и том же оборудовании путем вдавливания с вращением. Полученное таким образом соединение, в отличие от прототипа, не имеет зазоров в контактах "шпилька-отверстие корпуса", "шпилька-втулка", "втулка-гнездо корпуса". Последеформационная усадка выдавливаемого материала обеспечивает высокий натяг в указанных контактах, обеспечивающий надежное стопорение. Разнонаправленность винтовых шлицев втулки и посадочного конца шпильки препятствует вращению шпильки, обеспечивая самостопорение.
В силу того что винтовые шлицевые профили имеют угол наклона 45°, вдавливание с вращением более производительно, чем обычное завинчивание.
Таким образом, наличие винтовых шлицев на втулке и посадочном конце шпильки, их разнонаправленность, применение материалов различной твердости и выполнение поверхностей под выдавливание винтовых шлицев гладкими позволяют получить тугое шпилечное соединение с самостопорящими свойствами.
На чертеже представлено самостопорящееся шпилечное соединение, состоящее из корпуса 1, крышки 2, стягивающихся шпилькой 3, втулкой 4 и гайкой 5 с шайбой 6. В корпусе имеются гладкие цилиндрические гнездо 7 и отверстие 8. Для демонтажа соединения служат отверстия на верхнем торце втулки 4.
Работа соединения осуществляется следующим образом. Вначале шпилька вдавливается с одновременным вращением в гладкое отверстие 8 до упора утолщенной средней частью в дно гнезда 7, при этом создается натяг в соединении "шпилька-отверстие корпуса". Затем между боковой поверхностью гнезда 7 и средней частью шпильки вдавливается втулка 4 с одновременным вращением противоположным вращению шпильки, при этом создается натяг в системе "втулка - средняя часть шпильки - гнездо корпуса". Далее соединение собирается, как обычное шпилечное. При затяжке гайкой 5 шпилька расклинивается между противоположно направленными нарезками посадочного конца шпильки и втулки 4, вследствие чего происходит ее стопорение.
Предложенное техническое решение позволяет улучшить стопорящие свойства известных соединений за счет устранения зазоров в контактах и обеспечивает больший ресурс безотказной работы соединений в условиях динамических нагрузок.
Класс F16B39/00 Стопорение винтов, болтов или гаек
Класс F16B39/28 с помощью особых элементов на гайках или болтах или за счет их особой формы
гайка самоконтрящаяся для закрытых зон - патент 2529094 (27.09.2014) | |
система фиксации деталей при помощи шпилек с воротниками - патент 2360153 (27.06.2009) | |
устройство стопорения резьбового соединения - патент 2225951 (20.03.2004) | |
болт для крепления в глухом отверстии - патент 2154203 (10.08.2000) | |
самоконтрящаяся гайка - патент 2132977 (10.07.1999) | |
стопорящееся резьбовое соединение - патент 2073132 (10.02.1997) | |
контргайка - патент 2018731 (30.08.1994) |