CC BY
13
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
УДК 621.9.02
Безрезьбовое разъемное крепежное соединение
С. Д. Вознесенский, Б. М. Сойкин
Предлагается новое безрезьбовое разъемное крепежное соединение, которое не требует наружной резьбы на винте и внутренней резьбы в гайке.
Ключевые слова: крепежное соединение, резьба, винт, гайка.
нарезания
Известно, что около 60 % продукции машиностроения содержит резьбы. Технология резьбонарезания отличается большой трудоемкостью и малой производительностью, требует применения дорогостоящего резьбонарезного инструмента, который быстро выходит из строя в связи с появлением новых прочных и сверхпрочных материалов.
Другие способы нарезания резьбы (резьбовые резцы, накатные инструменты и т. п.) тоже теряют эффективность при применении новых материалов. Например, при нарезании резьбы в глухих отверстиях деталей из титана и титановых сплавов метчики выходят из строя после обработки 6-8 отверстий.
В данной статье предлагается новое безрезьбовое разъемное крепежное соединение [1]. Безрезьбовые болты и гайки изготавливаются по общепринятой технологии из тех же конструкционных материалов, кроме нарезания резьбы на стержне болта и в отверстии гайки.
Функцию резьбы в этих соединениях выполняет спиральная вставка из плотно навитой проволоки (пружины), которую надевают на гладкое окончание болта. Гайку с гладким отверстием вставляют до упора поверх этой вставки и завинчивают стандартным гаечным ключом или гайковертом. Пружина изготавливается из качественной рессорно-пружин-ной сортовой стали или углеродистой стальной пружинной проволоки (св = 1800 -г 2650 МПа).
Болт и гайка имеют конические поверхности (наружную и внутреннюю). Головки болтов
и гаек шестигранные, т. е. размеры под ключ стандартные. Во время завинчивания гайки поверхностный слой металла на гладких поверхностях болта и гайки деформируется и образуются канавки полукруглой формы (рис. 1).
В глухом отверстии нарезается эта же резьба в теле детали и на болте (рис. 2).
Преимущества предлагаемых крепежных соединений по сравнению со стандартными:
1) опытным путем установлено, что прочность безрезьбового соединения при действии осевой растягивающей нагрузки выше на 25 % (статические испытания на прессе);
2) прочность соединения при динамических знакопеременных нагрузках должна увеличиться в несколько раз, поскольку известно, что в существующих резьбовых соединениях при этих нагрузках в гайке работает 1-1,5 витка резьбы (верхний и нижний), а в нашем случае гайка работает по всей своей высоте;
3) при динамических нагрузках исключено самоотвинчивание, поэтому не нужны шайбы Гровера и другие контрящие устройства;
4) не нужен резьбонарезной инструмент;
5) герметичность соединения, вода не проникает;
6) при нарезании резьбы в стандартных болтах, шпильках и гайках перерезается наружный слой волокон металла, что уменьшает поверхностную прочность соединения; в данном случае поверхности болта, шпильки и гайки гладкие;
158
№ 1(85)/2015
новые материалы и технологии производства
ЕТАПЛООБРАБОТК]
Рис. 1. Безрезьбовое соединение
7) экономия металла на 10-15 % (меньший диаметр соединения при той же прочности, отсутствие шайб и контрящих устройств).
При серийном производстве стоимость безрезьбовых соединений должна быть ниже существующих.
Недостатки:
1) лишняя третья деталь — пружина;
2) необходимость нанесения риски (точки) на одном из торцов гайки для правильной сборки;
3) большое усиление затяжки, что ограничивает область применения наружными диаметрами от 4 до 16 мм (М4, М5, М6, М8, М10, М12, М14, М16).
Последний недостаток устраняется нанесением на пружину нового недорогого покрытия, которое уменьшает коэффициент трения в 2,5 раза [2].
Необходимо провести испытания по определению момента затяжки с покрытием и без.
Рис. 2. Безрезьбовое соединение с глухим отверстием
Области применения этого технического решения безграничны: все машиностроение (ав-топром, железные дороги, судостроение, в том числе подводные лодки), горнодобывающая промышленность, в том числе установки для бурения глубоких скважин и нефтегазопроводное оборудование для химической промышленности, строительные конструкции, канатные дороги.
Для введения этого соединения в стандарты необходимы динамические испытания с частотами и амплитудами, характерными при эксплуатации данного типа машин и механизмов.
Литература
1. Пат. Ки 2 191 934. Разъемное зажимное соединение / Б. М. Сойкин, С. Д. Вознесенский, К. С. Вознесенский. 2002.
2. Пат. Ки 2 280 051. Способ получения полимерного антифрикционного покрытия / О. Г. Агошков, Г. И. Андреев, А. В. Белов [и др.]. 2006.
№ 1(85)/2015
59
