RU223115U1 - Болт - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области резьбовых соединительных элементов, которые могут быть использованы в агрессивных средах. Болт содержит шестигранную головку и стержень с гладкой и резьбовой частями, которые выполнены из композитного углеродного материала, включающего углепластиковую основу в виде волокна, пропитанного связующими смолами с добавлением порошкового материала, а резьбовая часть выполнена в виде намоточного жгута, при этом упомянутый порошковый материал выполнен в виде алмазного порошка. Использование полезной модели позволяет повысить прочностные параметры болта. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам для соединения композитных конструкций и может использоваться при сборке резьбовых соединений в агрессивных средах.

Уровень техники

Известен болт (патент RU 2219391 C1, МПК F16B 23/00. Опубликовано 20.12.2003 Бюл. №35), содержащий головку и стержень с гладкой и резьбовой частью, причем головка болта выполнена грибовидной формы, при этом отношение ее максимального диаметра к высоте выбрано равным (2,4-2,6):1, а головка болта в плане имеет круглую, овальную или эллипсовидную форму, прилегающая к головке гладкая часть стержня болта выполнена комбинированной, сначала цилиндрической, переходящей в сужающуюся коническую и затем снова в цилиндрическую, при этом длина каждой из этих гладких частей стержня болта соответствует толщине соединяемых болтом элементов, а соотношение диаметров цилиндрических гладких частей стержня болта выбрано равным 1:(0,95-0,98), притом меньший диаметр гладкой части стержня болта составляет 1,10-1,12 от максимального диаметра резьбовой части стержня болта, при этом болт выполнен из конструкционной хромистой стали с содержанием по массе: углерода 0,37-0,42%, хрома 0,8-1,1%, марганца 0,5-0,8% и кремния 0,17-0,3%, а его твердость после термообработки выбрана равной 302-380 НВ, временное сопротивление при растяжении 104-135 кгс/мм, относительное сужение 35-60% и относительное удлинение 6-16%.

Недостатком известного устройства является низкая устойчивость резьбового соединения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является Болт из композитного стеклопластикового материала (патент RU 220450 U1, МПК F16B 35/00. Опубликовано: 14.09.2023 Бюл. №26), содержащий шестигранную головку и стержень с гладкой и резьбовой частью, при этом корпус болта выполнен из композитного стеклопластикового материала, включающего стеклопластиковую основу в виде волокна, пропитанного связующими смолами, шестигранная головка сформирована штампом из нагретой заготовки, причем стеклопластиковая основа в виде волокна, пропитанная связующими смолами, выполнена с добавлением кварцевого порошка, предварительно равномерно перемешанного в смоле, резьбовая часть после гладкой части стержня исполнена намоточным жгутом со стеклопластиковой основой с добавлением кварцевого порошка.

Недостатком наиболее близкого устройства является низкая устойчивость резьбового соединения.

Раскрытие полезной модели

Техническим результатом полезной модели является повышение устойчивости резьбового и граниевого соединения болта за счёт улучшения жесткости эпоксидных композитов путем сочетания углеродных волокон с алмазным порошком.

Настоящий технический результат достигается в устройстве болт, содержащий шестигранную головку и стержень с гладкой и резьбовой частями, которые выполнены из композитного углеродного материала, включающего углепластиковую основу в виде волокна, пропитанного связующими смолами с добавлением порошкового материала, при этом резьбовая часть выполнена в виде намоточного жгута, причем упомянутый порошковый материал выполнен в виде алмазного порошка.

Отличительным признаком является:

композитный углеродный материал, включающий углепластиковую основу в виде волокна, пропитанного связующими смолами с добавлением порошкового материала, выполнен в виде алмазного порошка, использование такого материала повышает устойчивость резьбового соединения за счет улучшения жесткости эпоксидных гибридных композитов путем сочетания углеродных волокон с алмазным порошковым углеродным материалом [3, 4];

Сравнение заявляемого решения с аналогами и прототипом не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».

Краткое описание чертежа

На фигуре приведен фронтальный вид болта, включающий: 1 - тело болта из композитного углеродного материала, пропитанного связующими смолами, перемешанными с алмазным порошком; 2 - головку болта; 3 - гладкую часть стержня; 4 - резьбовую часть стержня болта, исполненная намоточным жгутом с углеродной основой с добавлением алмазного порошка.

Осуществление полезной модели

Основным сырьем для производства болта из углеродного материала является углепластикровинг. Кроме этого, для изготовления болта из композита требуются: смолы; спирт этиловый; ацетон; дициандиамид; алмазный порошок, полученный из алмазной крошки путем перемалывания её в планетарной шаровой мельнице АГО-2С и просеивания фракции до 110 мкм. Технология производства болта из композитного материала заключается в следующем. Нити ровинга со специального устройства (шпулярника) поступают на механизм натяжения, в котором они располагаются в соответствующем порядке. Скомпонованные в нужном порядке нити проходят стадию сушки и предварительного подогрева горячим воздухом. Подогретый ровинг погружают в пропиточную ванну. Непрерывный пруток пропускается через протягивающий механизм, на выходе из которого производится резка прутка согласно заданному размеру. После ванны материал протягивают через фильеру для получения тела болта 1 заданной площади поперечного сечения стержня и его длины с учетом формирования шестигранной головки 2 штампом из нагретой заготовки. Профилирующая фильера может быть выполнена, например, в виде разъемной стальной конструкции, состоящей из двух прямоугольников с отфрезерованной и обработанной канавкой полу фигуры по длине каждой части, которые при смыкании образуют поверхность в виде круга, соответствующей площади целевого устройства. Последующей операцией, намоточным жгутом с углеродной основой с добавлением алмазного порошка, после гладкой части стержня 3 выполняют резьбовую часть стержня 4.

Подготовленный на обмоточнике болт проходит в туннельную печь, предназначенную для ускорения процесса полимеризации пропиточных смол. Горячий болт отправляется в охлаждающую ванну, где под проточной водой он полностью охлаждается. Охлажденные болты на токарном автомате проходят калибровку резьбы. После этого устройство готово. Основным параметром является нагрузка, которую может выдержать устройство путем повышения устойчивости резьбового соединения за счёт улучшения жесткости эпоксидных композитов углепластика, сочетающих углепластиковые волокна с алмазным порошком.

Прочность алмаза на одноосное сжатие в среднем составляет 1961 МПа [5], это повышает поверхностную устойчивость устройства.

Заявляемый болт из композитного углеродного материала повышает устойчивость резьбового и граниевого соединения при его эксплуатации, и исключает возможные их ослабления.

Источники информации:

1. Патент RU 2219391 C1, МПК F16B 23/00. Опубликовано 20.12.2003 Бюл. №35;

2. Патент RU 220450 U1, МПК F16B 35/00. Опубликовано: 14.09.2023 Бюл. №26;

3. Гибридное влияние базальтовых волокон и базальтового порошка на термомеханические свойства эпоксидных композитов. Композиты, часть B: Машиностроение, том 125, 2017, стр. 157-164;

4. Гаврилов М.А. Технология получения и химико-биологическая стойкость эпоксидных композитов на основе отходов производства. Дис. канд. техн. наук, с. 278 с. 128,133-134. http://dissovet.pguas.ru/files/212-184-01/Gavrilov/Dissertaciya_GavrilovMA.pdf;

5. Основы физики горных пород, геомеханики и управления состоянием массива. Порцевский А.К., Катков Г.А. Гриф УМО (№ 51-73 от 28.06.2004) Зарегистрирован в Федеральном агентстве по образованию (№ 5374 от 16.11.2005), 120 с. с. 21. https://yandex.ru/search/?text=%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0+%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85+%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4+%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%B8%D0%BA+%D0%B4%D0%BB%D1%8F+%D0%B2%D1%83%D0%B7%D0%BE%D0%B2&clid=2233626&search_source=dzen_desktop_safe&src=suggest_Pers&lr=212153.

Claims (1)

1. Болт, содержащий шестигранную головку и стержень с гладкой и резьбовой частями, которые выполнены из композитного углеродного материала, включающего углепластиковую основу в виде волокна, пропитанного связующими смолами с добавлением порошкового материала, при этом резьбовая часть выполнена в виде намоточного жгута, отличающийся тем, что упомянутый порошковый материал выполнен в виде алмазного порошка.