DE2439832A1

DE2439832A1 - Bolt and nut arrangement - uniform load distribution on thread by using smaller pitch on shaft than on nut

Info

Publication number: DE2439832A1
Application number: DE2439832A
Authority: DE
Inventors: Friedel Herzberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-08-20
Filing date: 1974-08-20
Publication date: 1976-03-11

Abstract

The design aims to extend the life of bolted joints by using a thread arrangement, the shaft having a thread having a smaller pitch than that of the nut. It intends to eliminate the shortcomings of conventional threads, where the first thread carries 35% of the total load, whereas the last thread only 12%. On previous designs is has been attempted by various means to overcome this shortcoming, but is resulted in numerous types of nuts, each suitable only for a limited number of applications. The present design uses for any application only one type of nut.

Description

Schraubverbindung Die Erfindung bezieht sich auf Schraubverbindungen mit einer verbesserten Lastverteilung auf die Gewindegänge, wobei die Gewindegänge annähernd gleichmäßig belastet werden und dadurch eine verbesserte Zeitfestigteit und Dauerbelastung der Gewinde gänge erreicht wird. Screw connection The invention relates to screw connections with an improved load distribution on the threads, the threads are loaded almost evenly and thereby an improved long-term strength and continuous loading of the thread turns is achieved.

Zweck der Erfindung ist, Schraubverbindungen beständiger und haltbarer zu machen. Dieses trifft besonders für Verschraubungen mittels Gewindelöcher an Maschinen- und Apparateteilen zu, da hier ein Aufweiten der Mutter nicht möglich ist und der erste Gewindegang ca. 35%, dar letzte Gewindegang dagegen nur ca. 12% der Gesamtbelastung aufnimmt.The purpose of the invention is to make screw connections more stable and durable close. This is particularly true for screw connections using threaded holes Machine and apparatus parts, since it is not possible to expand the nut here and the first thread turn approx. 35%, the last thread turn only approx. 12% absorbs the total load.

Es ist bekannt, daß Muttern nach DIN 931 usw. sich bei Belastung aufweiten, so daß die Belastung der Gewindegänge durch diesen Vorgang gleichmäßiger ist, als man früher annahm (Zeitschrift: Konstruktion, Jahrg. 1967, Heft 9, Seite 345/350). Das Aufweiten der Gewindemutter ist darauf zurückzuführen, daß die wirksamen Querkräfte durch das Umbiegen der Bolzen- und Muttergewindegänge im unteren belasteten Mutterteil größer als im oberen belasteten-Mutterteil sind, wo die zunächst unbeanspruchten und unverformten Bolzengewindegänge zum Eingriff kommen. Das Aufweiten der Gewindemutter selbst ist nicht kritisch, es hat sich aber herausgestellt-, daß besondere Mutterformen zu besseren Ergebnissen in der Zeitfestigkeit und der Dauerbelastung führen (Dubbel, Bd. 1, Ausgabe 1970). Diese bisher bekannten Mutterformen bzw. Mutterarten sind: 1. Stulp- und Dehninutter, 2. Hinterdrehung des Muttergewindes nach SOLT mit abnehmender Tiefe, 3. kegelige Gewinde, wobei das Muttergewinde unten weiter ist als oben, und 4. übergreifende Gewinde nach WEHR, wobei der untere Gewindegang nicht belastet wird.It is known that nuts according to DIN 931 etc. expand when loaded, so that the load on the threads by this process is more even than was previously assumed (magazine: Konstruktions, year 1967, issue 9, pages 345/350). The widening of the threaded nut is due to the fact that the effective transverse forces by bending the bolt and nut threads in the lower loaded nut part are larger than in the upper loaded mother part, where the initially unstressed and undeformed bolt threads come into engagement. The widening of the threaded nut itself is not critical, but it turned out that special mother forms to better results in fatigue strength and the continuous load lead (Dubbel, Vol. 1, 1970 edition). These previously known mother forms or mother species are: 1. Faceplate and expansion nut, 2. Undercut of the nut thread according to SOLT with decreasing depth, 3rd tapered thread, the nut thread being wider at the bottom than above, and 4th overlapping thread according to WEHR, whereby the lower thread turn is not is charged.

Die hier genannten Mutterausführungen erschweren auf Grund ihrer Form eine Herstellung in großen Stückzahlen, da bei ihrer Fertigung zusätzliche Arbeitsgänge anfallen. Außerdem sind diese Muttern nur einseitig belastbar.The nut designs mentioned here make it difficult due to their shape a production in large numbers, since additional operations in their production attack. In addition, these nuts can only be loaded on one side.

Ferner ist bekannt, daß eine wesentlich bessere Zeitfestigkeit und Dauerbelastung erreicht wird, wenn-beim Gewindebolzen der tragenden Flanke der Teilflankenwinkel von 300 auf 350 vergrößert wird, in dem man einen Teil der Flanke abträgt und somit ein unsymmetrisches Gewinde erhält. Daß hierdurch bedingt der Biegearm der Mutter zunimmt, ist nicht kritisch.It is also known that a much better fatigue strength and Continuous load is achieved when the partial flank angle of the threaded bolt of the load-bearing flank is increased from 300 to 350 by removing part of the flank and thus receives an asymmetrical thread. This is due to the mother's flexural arm increases is not critical.

Außerdem mußte die Steigung des Bolzens um 0,25% verringert werden. Das Ergebnis eines solchen Versuches ergab folgende Meßwerte: Die Zeitfestigkeit war bei 4 x 104 Lastspielen um 13% 4 x 105 " tt 23% 4 x 106 " n 30% 4 x 107 " " 30% größer als bei einer Schraubverbindung mit symmetrischem Gewinde.In addition, the pitch of the bolt had to be reduced by 0.25%. The result of such an experiment gave the following measured values: The fatigue strength was at 4 x 104 load cycles by 13% 4 x 105 "tt 23% 4 x 106" n 30% 4 x 107 "" 30% larger than a screw connection with a symmetrical thread.

Die Dauerfestigkeit war bei 8 x 106 Lastspielen bei einem Gewindebolzen 1/4" um 50% 1/2" um 38% 3/4" um 32% besser als bei einer Schraubverbindung mit symmetrischem Gewinde (Zeitschrift: Product Engng., gusg. 1967, Nr. 10, Seite 160/162).The fatigue strength was at 8 x 106 load cycles for a threaded bolt 1/4 "by 50% 1/2" by 38% 3/4 "by 32% better than a symmetrical screw connection Thread (magazine: Product Engng., Gusg. 1967, No. 10, page 160/162).

Bei dieser Art von Schraubverbindungen ist die Herstellung der asymmetrischen Gewindeflanken problematisch, zudem kann ein solches Gewinde nur einseitig belastet werden.With this type of screw connection, the production is asymmetrical Thread flanks are problematic, and such a thread can only be loaded on one side will.

Der Erfindung liegt die rufgabe zugrunde, bei Sohraubverbindungen eine annähernd gleichmäßige- Lastverteilung auf alle Gewindegänge zu erzielen und damit die Zeitfestigkeit und Dauerbelastung zu erhöhen sowie den Setzvorgang in den Gewindegängen zu verringern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß-dadurch gelöst, daß das Bolzengewinde eine geringere Steigung aufweist als das Muttergewinde.The invention is based on the task of robbery connections to achieve an approximately even load distribution on all threads and thus increasing the fatigue strength and permanent load as well as the setting process in to reduce the threads. According to the invention, this object is achieved by that the bolt thread has a smaller pitch than the nut thread.

Das Bolzengewinde hat eine etwas geringere Steigung als das Muttergewinde, damit bei einer Verbindung zwischen Gewindebolzen und einer Mutter bzw. Gewindebohrung zunächst der obere und dann die übrigen Gewindegänge der Mutter belastet werden, so daß es bei einer belasteten Verbindung die Steigung von Gewindebolzen und Mutter annähernd-gleich ist.The bolt thread has a slightly smaller pitch than the nut thread, thus with a connection between a threaded bolt and a nut or threaded hole first the upper and then the remaining threads of the nut are loaded, so that in the case of a loaded connection there is the pitch of the threaded bolt and nut is approximately-the same.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen zusammenfassend insbesondere darin, daß bei der erfindungsgemaBen Verbindung Gewindebolzen mit Mutter es nicht mehr besonderer Mutterformen bedarf, um bessere Ergebnisse bezaglich-der Zeitfestigkeit Dauerbeanspruchung und Setzvorgänge zu erzielen. Die Fertigungsverfahren für G1ewindebolzen und Mutter bleiben bis auf die veränderte Steigung bei Gewindebolzen oder Mutter.konstant.The advantages achieved with the invention are summarized in particular that in the connection according to the invention, threaded bolts with nuts there is no longer any need for special mother forms in order to obtain better results To achieve fatigue strength, long-term stress and setting processes. The manufacturing process for G1 threaded bolts and nuts remain except for the changed slope with threaded bolts or nuts. constant.

Bei der Verbindung Gewindebolzen und Gewindebohrung (an einem Maschinen- oder Apparateteil) wird die Hauptlast nicht mehr zu ca. 60% von den zwei unteren Gewindegängen getragen, sondern es werden die tiefer liegenden Gewindegänge belastet, um somit zu einer ausgeglichenen Kraftverteilung zu gelangen. Die Art der Gewindeform ist für die Funktion und Wirkungsweise der Erfindung ohne Bedeutung.When connecting the threaded bolt and threaded hole (on a machine or apparatus part) the main load is no longer approx. 60% of the two lower ones Threads, but the deeper threads are loaded, in order to achieve a balanced distribution of forces. The type of thread form is of no importance for the function and mode of operation of the invention.

Claims

Patent claim

Screw connection, consisting of a threaded bolt and an associated one Threaded nut or threaded hole, characterized in that the bolt thread a., er has a lower pitch than the nut thread.