Способ изготовления тугого резьбово-го соединения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДНЗЛЬСТВУ(бт) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 100779 (21) 2795629/25-27с Присоединением заявки Ко Союз Соаетсиик Социалистических Республик(юцм, кл,з Г 16 В 33/06 Государственный комитет СССР ао делан изобретений и открытийДата опубликования описания 150581(7 ЦЗаввитель ОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТУГОГО РЕЗЬБ СОЕДИНЕНИЯкорпусплас"нии Изобретение относится к машиностроению и может быть использованов механосборочном производстве дляобразования реэьбовых пар.из материалов с равноценными механическимисвойствами методом пластическогодеформирования.Известен способ получения тугогорезьбового соединения путем предварительного раскатывания резьбы вгладком отверстии корпусной деталиспециальными инструментами-раскатниками и последукщего завинчиванияв полученное отверстие с накатанной резьбой стандартной резьбовойкрепежной детали .иэ материала, равноценного по меканичеаким свойствамматериалу корпусной детали, Тугоерезьбовое соединение получается эасчет натяга но среднему диаметрурезьбы соединенияаб а д " д, = (10-50) мкм,Йигде д - средний диаметр резьбыйюшпильки,д - средний диаметр резьбы1 оотверстия.Профиль резьбы в отверстииной детали образуется методомтической деформации при внедре 2в его материал более прочных резьбовых гребней раскатника, Пластическаядеформация материала корпусной детали заключается в течении металлавдоль боковых граней резьбовего гребня раскатника и заполнении впадинымежду двумя резьбовыми гребнями.Свойство этого реэьбового соединения характеризуется коэффициентомзаполнения профиля"к 6где 8 - профильная площадь впадиныэирезьбы раскатчика, 15 5 - профильная площадь реэьбовоХго гребня, образованногов отверстии корпусной деталипластическим деформированием.Свойство этого соединения характе О ризуется также статистической прочностью резьбы на .разрыв и стопорящимисвойствами соединения под действиемвибрационных нагрузок Щ ,Однако данный способ получениятугого резьбового соединения невозможен без применения специальных инструментов для предварительного образования резьбового профиля, которые трудоемки в изготовлении и имеют высокуюстоимость. С другой стороны, операция830027 форматор 2, контрольные приборы 3 и выпрямительный мост 4, регулятор 5 напряжения, аппаратуру 6 контроля рабочего тока с трансформатором тока9 нагреваемую реэьбовую пару, состоящую иэ шпильки 7 и корпусной детали 8, а также дианометра 9 контроля крутящего момента и масляную ванну 10. Шпилька 7, установленная в патроне станка, подводится для контакта с корпусной деталью 8, находящейся в масляной ванне 10, После соприкосновения деталей реэьбовой пары включается питание силовой установки 1 и вращение шпинделя станка. Величина рабочего тока Лд устанавливается регулятором 5 и регистрируется прибо-. ром б, Крутящий момент завинчивания контролируется тензаметрическим динамометром 9.Установка может быть собрана на базе вертикально-сверлильного станка 2 А 150, Ток для электрокантактного нагрева получают от сварочного трансформатора ТС, Регулировка и установка требуемой величины тока производится регулятором РН 0-250-5.Для проведения экспериментов берут серии шпилек М 8, М 10, М 12, М 14 с различными значениями шагов для каждого конкретного значения диаметра предварительного раскатывания резьбы повышает трудоемкость работ.Статическая прочность и стопорящие свойства соединения в большей степени зависят от величины натяга по среднему диаметру резьбы б д при свинчивании с крепежным элементом. Бо одниМ лишь увеличением натяга достичь повышения ,прочностных и стопорящих свойств невозможно, так как стопорящие свойства выше определенных значений натяга сьев = 40-60 мкм вообще остаются беэ3 О измеения за счет установившихся значений коэффициента трения в резьбе, а статическая прочность при увеличении натяга от 10-18 до 40-60 мкм изменяется незначительно. 15Кроме того, при повышении величинынатяга резко, возрастает крутящий момент свинчивания, что может привести к скручиванию стержня крепежа детали или его поломке. 20Все вышеперечисленные особенности накладывают определенные ограничения на применимость, тугих резьбовых соединений.Наиболее близким к предлагаемому 25 па техническому существу и достигаемому результату является способ получения тугого резьбового соединения путем внедрения резьбовой крепежной детали в гладкое отверстие корпусной детали, с образованием реэьбового профиля в гладком отверстии корпуса за счет пластической деформации более мягкого материала корпуса, например, из алюминиевого сплава, при внедрении в него резьбы стальной крепежной детали 2.Однако такой способ может быть реализован только в том случае, если прочность материала корпуса меньше прочности материала крепежного эле мента, кроме того он достаточно трудоемок, а прочность и надежность резьбавага соединения, изготовленного по этому способу, невысоки. резьбы д, В качестве корпусной детали применяют образцы из сталей 6,45 и чугуна СЧ 21-40 размерам 40 х 40 х 150 мм Материалы шпилек берут следующим образом: для образцов из стали б и чугуна в .шпильки из стали б для образцов из стали 45 шпильки выполняют из того же материала.Цилиндрические отверстия пад шпильку предварительно растачивают на токарно-винторезном станке да диаметра дс Применяют и конические отверстия с минимальным диаметром дои углом конуса 1-1,5 , Диаметр дконтролируется индикаторным нутромером и выбирается в пределах ОО = 0 - (ОгЗ-Ос 55) 3 Ггде д - наружный диаметр резьбы, мм- шаг резьбы, мм.Значения рабочего така Др устанавливаются с учетом значений д, 5, д,таким образом, чтобы при определенных эвачениях укаэанных параметроврезьбы и материала образца коэффициент заполнения профиля резьбы Кп был бы не ниже рекомендованных значений 0,68-0,70. Значения рабочего тока 3 р устанавливают иа опытных образцах.Результаты подбора значений Зр приобразовании резьбовых пар с различными параметрами профиля указаныв таблице. 45Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления и повышение прочности и надежности соединения деталей, изготовленных из материалов сравноценными механическими характерис тиками.Эта цель достигается за счет того,что внедрение резьбовой крепежнойдетали в гладкое отверстие корпуснойдетали производят в масляной ваннес нагревом электротоком 450-800 дкрепежной и корпусной деталей.На чертеже показана схема устройства, реализующего способ,Схема содержит источник 1 питания,включающий силовой сварочный транс830027 500-550 0,85-0,91 4:50-500 0,76-0,82.1,0 М 10 125 500-550 082-088 1,0 Р 0,7-0,85 1,5 520-600 0,75-081 0,81-0,85 б 00-650 080-0,85 560-600 0,70-0,80 1,75 650-720 0,71-0,86 0,68-0,72 М 14 1 720-780 0,72-0,88 650-700 0,68-0,76 1 с 25 с 2,0 750-800 0,7-0,75 0,7-0,75 М отв 2 МотэсО Чф Ц.д2 сом Статические прочностные испытания 25 соединений на растяжение проводятся на винтовом прессе. Испытания показывают, что прочность соединений, полученных предлагаемым способом, на 2-10 выше прочности соединений, 30 полученных путем предварительной раскатки резьбы в корпусной детали и свинчивания с крепежным элементом с натягом по среднему диаметру при смазке маслом "Индустриальное 20", 35 У соединений со стальными образцами для меньших диаметров резьбы стати.ческая прочность выше, чем для боль" ших. Для чугунных образцов повышение прочности незначительное.Статическая прочность в большей степени зависит от длины свинчиваия Н. Она выбирается из условия,то прочность болта на разрыв больше прочности резьбы в гайке на срез,0,8 Р сРНЮ 09 Х Г 3где Ру - сила разрыва болтов, кгс,д - наружный диаметр резьбы,мм,-"066- допускаемое напряжение сресвза кг/мм ;ЮЭ - предел прочности материалапары.Прочность пары оценивают по величине разрушающей нагрузке при срезе55 резьбы Р. Статические испытания производятся для тугих реэьбовых соединений со стальными и чугунными образцами, причем равноценные по параметрам пары выполняются по извест 69 ному способу (с предварительной раскатной резьбой в отверстии образца трехгранным раскатником и свинчиванием со шпилькой с натягом Ьд50 мкм) и по предлагаемому спо собу (непосредственное завинчиваниекрепежного элемента в гладкое отверстие образца при нагреве эоны контакта током в масляной ванне).Динамические исйытания стопорящихсвойств реэьбовых пар проводятся наспециальном лабораторном вибростенде для комплексного исследования влияния параметров вибрации и усилиязатяжки,на стопорящие свойства соединения.Стопорящие свойства соединенийоценивались величиной коэффициентатрения в резьбе где Ц - усилие затяжки, кгсМОЭ- отвинчивающий момент, кг см.Ч - угол подъема витков резьбы,д - средний диаметр резьбы, см,Коэффициент трения для реэьбовыхсоединений, выполненных известными предлагаемым способами, определяется на вибростенде по величине отвинчивающего момента, приложенного крезьбовой паре наряду с усилиемзатяжки 4. Принимаются два значенияусилия затяжки - 1000 и 2000 кгс.Ввинчивающий момент прикладываетсяк стержню шпильки таким образом,чтобы наряду с усилием затяжки инапоженнымн крутильными колебаниямичастотой 50 Гц, он через промежутоквремени порядка 1 мин "стронул"шпильку с места, т.е. начал бы развинчивать резьбовое соединение. Врасчет принимаются только установившиеся значения Мо Э после "страгивания" шпильки. Отвййчивающий моментрегистрируется тензометрическим динамоментром. Установившиеся значения830027 20 60 Подписное ул. Проектная, 4 М соответствуют установившимся,эйачениям трения М в резьбе, пары.Сам же момент "страгивания" М 0, дпримерно в 10"15 раз превышает моментотвинчивания М э, как для соединений,полученных известным способом, так ипредлагаемым. По,результатам вйдно,что стопорящие свойства соединений,выполненных предлагаемым способом,на 20-40 выше,.чем известным. Применение предлагаемого способа свинчивания тугого резьбового соединения корпусной детали и крепежного элемента, выполненных из материалов с равноценными механическими свойствами, по сравнению с известными способами позволит повысить статическую прочность соединений на 2- 10, повысить стопорящие свойства соединения эа счет частичного схватывания. контактируемых материалов пары в среднем на 20-40. Формула изобретения Способ изготовления тугого резьбового соединения резьбовой крепежной детали с корпусной деталью, .имеющей гладкое отверстие, содержаВНИИПИ Заказ 3700/77 Т лиал ППП "Патентф, г. Уж щий операцию внедрения резьбовой крепежной детали в гладкое отверстие .корпусной детали с образованием профиля резьбы в гладком отверстии корпусной детали .за счет пластической деформации, .о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повышения прочности и надежности соединения деталей, изготовленных из материалов с равноценными механическими,свойствами, внедрение резь- бовой крепежной детали в гладкое отверстие корпусной детали производят в масляной ванне с нагревом электро" током 450-ВОО А крепежной и корпусной деталей,Источники информации,. принятые ао внимание при экспертизе1. Биргер И.А.и Посилевич Г.Б. Резьбовые соединения. М., "Машиностроением, М., 1973, с. 192-194.2. Посилевич Г.Б., Захаров С.Н. и Буткин Н.С. Некоторые особенности монтажа и прочность соединений при посадке шпилек в гладкие цилиндри" ческие отверстия. - Сб, "Детали машинф, Труды Уфимского авиационного института вып. 31 уфа, 1972 (прототип).