Образец для испытания одной сопряженной пары витков

(51)5 С 01 М с на 1 Ренерно-строительком, ц чес ком машинеметр, Одетальлиндричляющимравен А.Спейчисапавичюс орм тываю ОДНОЙ СОПвиде га внутрен вые пов дятся в образца резью н 2 нагру по пери витковнаправл 14 равн ных вит ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ- ИЗОБ Н А ВТОРСКОмУ СВЙДЕТЕЛьст(71) Вильнюсский инжный институт(56) Детали машин. Экспрессция, 1975, Г 26, с.1,2,(54),ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯРЯЖЕННОЙ ПАРЫ ВИТКОВ(57) Изобретение относится к машиностроению, к испытаниям жесткости витков средних и крупногабаритных тяжелонагруженных резьбовых соединений,использующихся в сосудах высокогодавления атомной, нефтяной, химической, авиационной промышленности, Цельизобретения - расширение функциональных возможностей путем определения дидиаграммы зависимости суммарного проопряженной пары витков резьбы рузки или времени при статичесиклическом и длительном статинагружении на испытательнойимеющей продольный деформобразец содержит охватываемую 2 с одиночным витком 3, циескимч проточками 4 и направи 5 и 6. Диаметр направляющих наружному диаметру витков охваей детали 1, выполненной в йки. Диаметр проточек равен нему диаметру витка 3. Торцо- ерхности 8 и 9 витка 3 нахоодной полуплоскости симметриии совмещены с продольной проа гайке, При нагружении детали ф зка равномерно распределяется метру сопряженных резьбовыхОтносительное перемещение С: яющей 5 и ненагруженной части о суммарному прогибу сопряженков8 ил.1538082 зИзобретение относится к машино, строению, а более конкретно к испытаниям жесткости витков средних и крупногабаритных тяжело нагруженных резь 5бовых соединений, использующихся,например, в сосудах высокого давленияатомной, нефтяной, химической, авиационной промышленности,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путем оп"ределения диаграммы зависимости суммарного прогиба сопряженной пары витков резьбы от нагрузки или временипри статическом, циклическом и длительном статическом нагружении наиспытательной машине, имеющей про дольный деформометр.На фиг.1 изображен образец, установленный в испытательной машине;на фиг,2 - часть образца, размещенного в захвате испытательной машины,продольный разрез; на фиг.3 - вид Ана фиг.2; на фиг,4 - образец, центри рованный пс, верхней цилиндрическойнаправляющей; на фиг.5 - то же, центрированный по нижней цилиндрическойнаправляющей; на фиг,б - то же, с охватывающей деталью типа гайки растяжения; на фиг,7 - схематическое изображение образца в положении прогибавитков; на Фиг,8 - график зависимостисуммарного прогиба сопряженной парывитков от осевого статического нагружения.Образец содержит охватывающую 1и охватываемую 2 стержневую детали.Охватываемая деталь 2 имеет один(одиночный) виток 3; расположенныймежду цилиндрическими проточками 4,одве цилиндрические направляющие 5 и 6и резьбовой наконечник 7. Виток 3 ограничен торцовыми поверхностями 8и 9, ограничивающими начало и конецего периметра и находящимися в одной45полуплоскости симметрии образца. Периметр витка 3 равен периметру полно".го (по длине) резьбового витка. Охватывающая деталь выполнена в виде гайки с внутренней резьбой по всей еевысоте и продольной прорезью 10 на5 Овитках, глубина которой равна высотевитков. Торцовые поверхности 8 и 9витка 3 совмещены с продольной прорезью 10 на гайке, Диаметр проточек4 равен внутреннему диаметру витка 3, 5а диаметр цилиндрических направляющих - наружному диаметру витков охватывающей детали,В свинченном положении деталей 1и 2 цилиндрические направляющие 5,и б (обе или одна из них) соприкасаются с вершинами нескольких свободныхот сопряжения витков охватывающейдетали 1 (фиг.2, 5 и 4) . При помощиподобранных размеров соприкосновенияобеспечивается возможность соосностидеталей 1 и 2 во время нагруженияобразца.Деформометр испытательной машинысодержит наконечники 11 и 12 и скрепленный с ними чувствительный элемент13. Наконечник 11 деформометра скреплен с ненагруженной во время испытания цилиндрической направляющей 5стержневой детали 2, Наконечник 12деформометра скреплен с ненагруженнойво время испытания частью 14 охватывающей детали 1. В случае наличияв составе образца гайки сжатия(фиг2) ее ненагруженная во времяиспытания часть 14 находится вышесопряженной пары витков, а в случаегайки растяжения (фиг,б) - ниже. (Ненагруженные во время испытания частидеталей 1 и 2, с которыми могут бытьскреплены наконечники деформометра,на всех Фигурах обозначены полем точек) .Образец в сборе с деформометромперед началом испытания находится взахвате 15 испытательной машины, арезьбовой наконечник 7 при этомскреплен с другим захватом 16 испытательной машины,Виток 3 детали 2 сформирован визначальной группе трех - четырехвитков резьбы при помощи такой жетехнологии изготовления резьбы, которая используется при изготовлениирезьбы,в эксплуатируемой стержневойдетали с последующим удалением лишнихвитков (например, при помощи фрезерования). Лишние витки удаляются пообе стороны от одиночного витка 3.При этом образуются торцовые поверхности 8 и 9 и цилиндрические проточки 4.Ширина узкой продольной прорези 10резьбы охватывающей детали 1 должнабыть такова, чтобы соответствующееуменьшение периметра ее заданноговитка, участвующего в сопряжении, неоказывало практически ощутимого влияния на его жесткость. Узкая прорезь10 резьбы может быть осуществленамеханически, например, узкой протяж5153кой или ручной ножовкой, а такжеэлектроискровым способом дающим пропилы до О,1 мм, Например, в среднихи крупногабаритных специальных соеди1нениях с резьбой М 16. И 110 ширинапрорези 10 может быть в пределах14 мм.Охватывающая и стержневая детали1 и 2 изготовлены из тех же марокматериалов, которые используются дляизготовления эксплуатируемого соединения.Испытательная машина, кроме деформометра, содержит нагружающее устройство в виде, электродвигателя 17,редуктора 18 и ходового винта 19,силоизмеритель, самопишущий двухкоординатный прибор 20, блок 21 управления, цепь измерения нагрузки с подключенным силоизмерителем, цепь измерения перемещений (или деформаций)с подключенным деформометром, цепьизмерения времени, цепь управленияциклическим реверсированиемнагруженияи цепь управления поднагрузкой образца при отклонении от заданной нагрузки из-за релаксации напряжений вовремя длительного статического нагружения,Перед выполнением статического илициклического нагружения специальногосоединения на стенде один канал двухкоординатного прибора подключен кцепи измерения нагрузки, а другойк цепи измерения перемещений с воз-.можностью выполнения записи диаграммызависимости перемещения от нагрузки,Перед выполнением длительного статического нагружения специального соединения один канал двухкоординатногоприбора подключен к цепи измеренияперемещений, а другой - к цепи измерения времени с возможностью выполнения записи диаграммы изменения перемещения во времени при заданной пос"тоянной нагрузке.Процесс испытания сопряженной парывитков резьбы образца на испытательной машине происходит следующим образом.К стержневой охватываемой Детали 2прикладывается осевая нагрузка растяжения заданного типа: статическая,циклическая или длительная статическая. В результате нагружения витка 3стержневой детали 2 и с ним сопряженный виток охватывающей детали 1 прогибаются. Так как виток 3 единствен 55 линейную область диаграммы прогиба;интенсивность ц нагрузки (по высоте)и прогиб 3 т витков, при которых начи"нается их нелинейный прогиб; интенсивность 1 нагрузки и прогиб 8, прикоторых происходит полное разрушениесопряженной пары витков резьбы; мате 8082 6ный у стержневой детали 2, то всянагрузка приходится на сопряженнуюпару резьбовых витков. При этом всянагрузка равномерно распределяетсяпо периметру сопряженных резьбовыхвитков, вследствие чего суммарный ихпрогиб по всему периметру сопряженияодинаков. Во время испытания ненагруженная цилиндрическая направляющая 5стержневой детали 2 и ненагруженная .часть 14 охватывающей детали 1 получают осевое перемещение относительнодруг друга. Так как они ненагруженыво .рремя испытания и не деформируются, то их относительное осевое перемещение равняется суммарному прогибуобоих, находящихся в сопряжении витков (Фиг,7, о ). Это перемещение изме 20 ряется деформометром. Сигнал от егочувствительного элемента 13 подаетсяна двухкоординатный прибор испытательной машины. Двухкоординатныйприбор автоматически проводит запись25 диаграммы изменения суммарного прогиба сопряженных витков резьбы в зависимости от нагрузки (или времени припостоянной нагрузке). Блок 21 управления поддерживает нагрузку постоянЗ 0 ной, Запись диаграммы продолжаетсядо полного разрушения сопряженнойпары витков резьбы,Возможность определения диаграммысуммарного прогиба сопряженных резьбовых витков при помощи описанногостенда подтверждена экспериментальнов лаборатории сопротивления материалов на образцах специальных соединений с элементами резьбы М 20 х 1,.М 20 хх 2,5, М 52 х 1,5, 152 х 3, М 42 х 4, 152 хбИ 110 хб, изготовленных из крепежныхсталей 25 Х 1 МФ и 38 ХНЗИФА.Непосредственно по диаграмме прогиба определяется ряд силовых и де 45Формационных характеристик жесткостисопряженных витков резьбы. Например,по диаграмме прогиба при статическомнагружении образца (Фиг.б) можно определить следующие характеристикижесткости сопряженных витков резьбы:=сс 1 с 6 - податливость сопряженнойпары витков резьбы, характеризующуюматическая закономерность в области нелинейного изменения прогиба витков резьбы.Указанные характеристики могут быть использованы в качестве исходных данных при расчетах резьбового соединения на прочность.,(Ранее такие характеристики экспериментально не определялись, Расчетным путем приближенно определялись только податливость), Наличие более точной экспериментально полученной характеристикйи новых экспериментально определ 6 нных характеристик ЧтЧв в а также наличие закономерности нелинейного прогиба сопряженных витков резьбы дает возможность проводить боле точные расчеты распределения нагрузок по виткам резьбы предлагаемого соединения и более точно определять его допустимые нагрузки.. По диаграмме прогиба при циклическом и длительном статическом осевом ндгружении сопряженных витков резьбы могут быть определены закономерности изменения скоростей накопления их прогиба, (Такие характеристики ранее экспериментально и расчетом не определялись), Наличие этих закономерност 6 й дает возможность проведения более точных расчетов перераспределения нагрузок по виткам резьбового соединения и потери натяга по мере накопления повреждений витками,Таким образом, совокупность экспериментально полученных характеристик жесткости сопряженных витков резьбы ведет к уточнению расчетов резьбовых сОединений на прочность и к более тОчному прогнозированию потери натяга, что связано с обеспечением надежнОй эксплуатации и экономией материалОв тяжелонагруженного крепежа. Кроме того, выполнение охватывающей детали цельной, а охватываемой -с одним витком упрощает технологию 5изготовления образца,Ф о р м у л а изобретения Образец для испытания одной сопряженной пары витков при осевом нагружении, содержащий охватываемую и охватывающую детали, одна из которыхимеет один виток и цилиндрическиенаправляющие по разные стороны отвитка, а другая выполнена с несколь"кими витками и сопряжена с первой свозможностью контакта вершин свободных витков с цилиндрическими направляющими первой детали, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностейпутем определения диаграммы зависимости суммарного прогиба сопряженнойпары витков резьбы от нагрузки или 25 времени при статическом, циклическоми длительном статическом нагружениина испытательной машине, имеющей продольный деФормометр, витки на деталяхвыполнены резьбовыми, один виток и 30 цилиндрические направляющие принадлежат охватываемой детали, которая выполнена с цилиндрическими проточкамина участках между витком и цилиндрическими направляющими, диаметр проточек равен внутреннему диаметрувитка, а диаметр цилиндрических направляющих - наружному диаметру витковохватывающей детали, последяняя выполнена в виде гайки с продольной про резью на витках, глубина которой равна высоте витков, торцовые поверхности витка на охватываемой детали находятся в одной полуплоскости симметрии образца и совмещены с продольнойпрорезью на гайке.1538082 Составитель С,ИикуТехред Л.Сердюкова а актор А.йандор К тор Т.И аж 43 одписн и ГКНТ СССР омитета по изобретениям и открытия осква, Ж, Раущская наб., д. 1/5 1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,01 Заказ 165 ТиВНИИЛИ Государственног113035 Ъ ф