Самоконтрящийся разьбовой элемент

О П И С Д Н Й Е, 6 И 68 ЗИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет СССР по делам изобретений и открытий,го 4 ликовано 30.10.79, Бюллет Дата опубликования 1 сання 30.10.7 2) Автор изобретения ов(71) Заявител МОКОНТРЯЩИЙ ЗЪБОВОЙ ЭЛЕМЕН Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах стопорения резьбовых соединений, работающих в условиях вибраций, повышенных и пониженных температур, например, в авиакосмической технике.Известен целый ряд самоконтрящихся резьбовых элементов, в которых стопорение осуществляется за счет создания дополнительных сил трения в резьбе.Известен, в частности, самоконтрящийся резьбовой элемент, содержащий биметаллическую вставку, например, из черного и цветного (на периферии) металлов 11.Недостатки указанного известного элемента состоят в его недостаточной эффективности и надежности стопорения, так как при невысоких температурах слишком мала разница в коэффициентах теплового расширения, а при нормальной и особенно при отрицательных температурах стопорения вообще не создается.Известен также самоконтрящийся резь- бовой элемент, содержащий вставки с резьбовыми поверхностями, являющимися частью резьбы элемента, выполненными из материалов с иным коэффициентом теплового расширения, чем у материала элемента 2.Данное известное устройство по своей технической сущности п достигаемому эффекту наиболее близко к изобретению.Достоинством указанного самоконтрящегося элемента является реализация им воз можности стопорения при нормальных температурах синтетической вставкой, при высоких температурах термически расширяющейся вставкой.Недостатки данного известного устройст- О ва состоят в следующем: ненадежность стопорения при невысоких температурах (порядка 100 С), обусловленная тем, что синтетическая вставка уже не обладает теми стопорящимп свойствами, которыми она 5 обладала прп нормальных температурах, авставка из материала, имеющего коэффициент термического расширения больший, чем у материала резьбового элемента, получает незначительное относительное удлинение и, О следовательно, создает незначительное действие вставки в качестве стопора; ненадежность стопорения при низких (отрицательных) температурах в связи с тем, что синтетическая вставка прн температурах поряд ка минус бОС теряет свою упругость и эластичность (замораживается), что ведет к снижению коэффпцпента трения с материалом ответной дсталн, а хрупкость вставки при воздействии на нее знакопеременных О динамических нагрузок снижает прочность5 о 5 2 О 25 30 35 40 45 50 55 оо 65 и создаст опасность растрсскигацпя вставки; цсвозможост. Обсспсчсця строго регГмснп ровяцной вслпчпцы усилия затяжки-: связи с пяличцсм сиптетцсской вставки,создяоцш 1 до.Олццтсльпьс силь трепя врсзьбовой наре.Цс,о изобретения является уменьшениесцл трепи; в резьбе прп завцчц.ппи -свицчивапип прп нормальной температуре(20 С) и повышенно надежности стопоренпя.р; Иовышспцьх (свыше 100 С) п понижен 1 к (ппжс - -60 С) тсмпературах при стопорсцпп в Итервалс тсмпсратур мснее 1 б иболее 24 С.Указанная цель достигастся тем, чтовставки выполнены цз материалов, обладающих термомсхаццческой памятьО, прцэтом редукция фор.1 вставок цри их 1 лартсцспцой трансформации нагреванием илиОх;ждсцпем От нормальной техпературыцапрявлсця ца создание натяга в резьбавомсоединении. При этом вставки выпо;Гиены ввиде колец, неподвижно закрепленных вмалопагружспном участке элемента, причсм одно кольцо выполнено с редукциейрсзьбовой поверх;Ос и в цлГиндрпесклоцрц цагрсвянци, а другое - Гри Охлаждении, а вставки выполнены цз сплава ца основе мстяллпда титан - никель.На фпг, 1 изображена самоконтрящаясягайка; на фиг. 2 - ненагрлкенная частьрсзьбового стержня (болта, винта, шпильки); на фиг. 3 - узел 1 ца фиг, 1 (а - кольца при нормальной температуре; б - кольца прп повышсццой температуре; в - кольца при пониженной температуре),В теле резьбового элемента 1 вставкивыполнены в виде колец 2 и 3.При этом одни цилиндрические поверхности втулок неподвижно скреплень с телом резьбового элемента, а другие при нормальных температурах являются продолжением резьбы элемента. Резьба колец выполнена методом деформации (накаткой,штамповкой, ковкой и т. п.) из заготовок,имеющих формы гладких колец.Таким образом, при завинчивании такогорезьбового элемента дополнительных силтрения в резьбовой паре не возникает, таккак резьбовыс поверхности вставок являются продолжением резьбы элемента. Послетого, как резьбовой элемент в определенном устройстве будет нагрет или охлаждендо температур фазового превращения, произойдет редукция, т. е. изменение размерови формы вставки (ее резьбовой поверхности) и она будет стремиться за счет термомеханической памяти вернуться к своейпервоначальной форме (форме втулки безрезьбы),Стопорящие кольца (вставки) выполнены таким образом, что при нормальнойтемпературе они имеют резьбовую поверхность, а при повышенных температурахрезьбовая поверхность кольца, например 4кольца 2, редуцпрустс 1 в цилццдрическуо, а при пониженных температурах резьбовая поверхность кольца 3 редуцируется в цплпндричсскуо, Таким образом, за счет эффекта восстановления псрвоначальцой формы создается сосдинснис с большим натяГом, а следовательно, создается надежное стопорение.Процесс деформация - восстановление первоначальной формы может повторяться несколько миллионов раз, причем этот цикл обратимый (при нагреве кольцо 2 теряет рсзьбу, при охлаждении кольцо 2 восстанавливает резьбу, а кольцо 3 теряет). Интервал фазового превращения может быть от минус 250 до 330 С. Сборка ответственных узлов аэрокосмической техники производится в нормальных температурных условиях (20 С), а их эксплуатация в общем случае отличи от нормальных температур.Сплавы на основе металлида титан в никель представляются оптимальными: относительно прочны - до 800 кг/схл и тверды - до бО НКС, обладают высокой деформирующей способностью, малой удельной массой, высоким электросопротивлением, низкой теплопроводностью, жаростойкостью, немагнитностью, высоким коэффициентом трения и свариваемостью при наименьшей стоимости в сравнении со сплавами, использующими золото и серебро.Предлагаемая форма выполнения вставок также оптимальна, так как выполнение вставки в виде кольца выигрывает перед формой призмы за счет того, что позволяет не ослаблять опасное сечение, т. е. позволяет снизить концентрацию напряжений в резьбовом элементе и обладает большой площадью контакта с ответной деталью, что необходимо для создания больших сил трения при стопорении.Использование описываемого элемента в системах с ограниченной массой и подверженных воздействию знакопеременных возмущающих факторов и значительным колебаниям температур позволяет повысить надежность стопорения. Это связано с простотой конструкции резьбового элемента, его прочностьо, малой массой, технологичностью изготовления, сравнительно низкой стоимостью исходных материалов, высокой надежностью стопоренпя (высокого натяга и сил трения в резьбе), демпфирующей способностью вставок и т, п.Формула изобретения1. Самоконтрящийся резьбовой элемент, содержащий вставки с резьбовыми поверхностями, являющимися частью резьбы элемента, причем вставки выполнены из материала с иным коэффициентом теплового расширения, чем у материала элемента, о тл ич а ю щи й с я тем, что, с целью уменьшения сил трения в резьбе при завинчива. Шаповаленктроганова едактор Н. Суханова Техред Н. С Корректоры; Е. Осинои Т. Добровольск Заказ 2222/6 Изд.615 Тираж 1139НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изоб113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5 Подписноенпй и открытий Типография, пр. Сапуно нии и отвинчивании элемента при нормальной температуре и повышения надежности стопорения при температурах, отличных от нормальной, вставки выполнены из материалов, обладающих термомеханической памятью, при этом редукция форм вставок при их мартенситной трансформации нагреванием или охлаждением от нормальной температуры направлена на создание натяга в резьбовом соединении.2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения концентрации напряжения, вставки выполнены в виде колец, неподвижно закрепленных в малонагруженном участке элемента. 3, Элемент по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щи йс я тем,что одно кольцо выполнено с редукцией резьбовой поверхности в цилиндрическую при нагревании, а другое - при ох лаждении.4. Элемент по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ и йся тем, что вставки выполнены из сплава на основе, металлида титан - никель. 10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3474845, кл. 151 в ,1969.2. Авторское свидетельство586693,15 кл. Р 16 В 39/04, 1976 (прототип),