RU2430797C1

RU2430797C1 - Method of dead threaded bore cleaning and device to this end

Info

Publication number: RU2430797C1
Application number: RU2010113674/05A
Authority: RU
Inventors: Светлана Борисовна Скворцова (RU); Светлана Борисовна Скворцова; Василий Борисович Скворцов (RU); Василий Борисович Скворцов; Юрий Николаевич Доброхотов (RU); Юрий Николаевич Доброхотов
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-10-10

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to servicing and repair of automotive ICE. To remove dist from thread turns, device with through hole and opposed grooves on side surface is screwed in threaded bore. Taper id drilled on device bottom end face. Device thread pitch should equal that of dead bore. Device material features lower hardness that that of part with dead threaded bore. Device should be screwed in bore against the stop. Opposed grooves, through axial bore and taper on device end face accumulate dirt removed from thread and threaded bore bottom. ^ EFFECT: efficient removal of dirt. ^ 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области эксплуатации и ремонта автотракторных двигателей внутреннего сгорания, а также к другим отраслям машиностроения, где имеются сопряжения глухих резьбовых отверстий с ввернутыми в них болтами или шпильками.The invention relates to the field of operation and repair of automotive internal combustion engines, as well as to other branches of engineering, where there are interfaces of blind threaded holes with bolts or studs screwed into them.

Известен способ очистки [1] блоков автотракторных двигателей в моечной машине камерного типа и промывки масляных каналов блока с помощью специального приспособления. Недостатком данного способа является то, что глухие резьбовые отверстия фактически не промываются. Даже есть опасность такого способа очистки. Если моющий раствор остается в глухом резьбовом отверстии, то в последующем вворачивании болта в это отверстие может появиться трещина в блоке из-за резкого повышения давления в замкнутом пространстве.A known method of cleaning [1] blocks of tractor engines in a chamber-type washer and washing the oil channels of the block using a special device. The disadvantage of this method is that the blind threaded holes are not actually washed. There is even a danger of such a cleaning method. If the cleaning solution remains in the blind threaded hole, then in the subsequent screwing of the bolt into this hole, a crack may appear in the block due to a sharp increase in pressure in the confined space.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является метчик [2] для нарезания внутренней резьбы. Данный метчик также можно использовать для очистки рабочих поверхностей резьб соответствующим диаметром и шагом в глухих резьбовых отверстиях. Недостатком данного метчика является то, что его твердость больше, чем твердость обрабатываемой детали, что необходимо для снятия стружки с поверхности детали в процессе нарезания резьбы. Так как резьбовые соединения являются сопряжениями высокого класса точности, а для резьбовых посадок с натягом применяется даже селективная сборка, то при применении метчика для очистки рабочих поверхностей внутренних резьб он может снять стружку с рабочей поверхности резьбы. Тем самым нарушая первоначальную посадку, что недопустимо.The closest in technical essence to the present invention is a tap [2] for cutting internal threads. This tap can also be used to clean the working surfaces of threads with the appropriate diameter and pitch in blind threaded holes. The disadvantage of this tap is that its hardness is greater than the hardness of the workpiece, which is necessary to remove chips from the surface of the part during threading. Since threaded connections are high-precision mates, and even selective assembly is used for threaded fittings, when using a tap to clean the working surfaces of internal threads, it can remove chips from the working surface of the thread. Thus violating the initial landing, which is unacceptable.

Сущность изобретения заключается в следующем, которую рассмотрим на примере автомобиля КамАЗ. Головка цилиндра к блоку крепится четырьмя болтами, как показано на фиг.1 (фрагмент крепления одним из четырех болтов). В процессе эксплуатации автомобилей КамАЗ часто в дорожных условиях случается обрыв головки одного из четырех болтов, крепящих головку цилиндра к блоку двигателя. При том обрыв болта может происходить на уровне головки болта, как показано на фиг.2, по линии I-I (фиг.1), то есть торец оборванного болта практически не выступает над верхней поверхностью головки цилиндра, или же выступает на малую величину - S. Если даже и выступает, то практически на малую величину. Если данный отказ произошел в пути следования автомобиля, то возникает необходимость удаления оборванного болта и замены его исправным болтом. В противном случае автомобиль следовать дальше не сможет. Если он будет следовать только тремя болтами, то это грозит обрывом остальных трех болтов, что приводит к большим нежелательным последствиям, то есть к выходу двигателя из строя в целом. Так как обрыв болта происходит почти заподлицо (выступает над верхней поверхностью головки цилиндра на очень малую величину, например, S=2-3 мм с привалочной плоскостью блока под головку блока), то удаление оборванного болта из тела блока в дорожных условиях превращается в большую проблему. То есть оборванный болт сложно зацепить инструментами (гайковертом, пассатижами, щипцами и т.п.) и отвернуть. Если даже и возможно зацепить, то из-за малой величины выступания болта создается очень маленький момент отворачивания по сравнению с большим тормозным моментом, создаваемым между болтом и телом блока в процессе отворачивания болта.The essence of the invention is as follows, which we consider on the example of a KamAZ car. The cylinder head is attached to the block by four bolts, as shown in Fig. 1 (a fragment of the fastening by one of the four bolts). During the operation of KamAZ vehicles, often in road conditions, the head of one of the four bolts that fastens the cylinder head to the engine block breaks. Moreover, the breakage of the bolt can occur at the level of the head of the bolt, as shown in figure 2, along line II (figure 1), that is, the end of the dangling bolt practically does not protrude above the upper surface of the cylinder head, or protrudes by a small amount - S. Even if it protrudes, then almost by a small amount. If this failure occurred along the route of the car, then there is a need to remove the ragged bolt and replace it with a working bolt. Otherwise, the car cannot follow further. If he follows only three bolts, then this threatens the breakage of the remaining three bolts, which leads to large undesirable consequences, that is, to the failure of the engine as a whole. Since the breakage of the bolt occurs almost flush (it protrudes above the upper surface of the cylinder head by a very small amount, for example, S = 2-3 mm with the mounting plane of the block under the head of the block), removing the broken bolt from the block body under road conditions turns into a big problem . That is, a tattered bolt is difficult to hook with tools (wrench, pliers, tongs, etc.) and unscrew. Even if it is possible to hook, then because of the small size of the protrusion of the bolt, a very small turning moment is created compared to the large braking moment created between the bolt and the block body during the unscrewing of the bolt.

Практический опыт эксплуатации и ремонта автомобилей КамАЗ показывает, что после каждого удаления болта из глухого резьбового отверстия в блоке по каким-либо причинам, например при техническом обслуживании, ремонте, замене головки блока или самого болта и т.п., и перед его повторной установкой в резьбовое отверстие (сборкой) необходимо прочищать рабочие витки внутренней резьбы от загрязнений. Такая технологическая операция очистки рабочих витков резьбы в глухом резьбовом отверстии блока намного уменьшает необходимый момент отворачивания болта, то есть уменьшает тормозной момент, создаваемый между болтом и телом блока в процессе отворачивания оборванного болта. Таким образом, появляется возможность удаления оборванного болта в дорожных условиях, не применяя сложные технологические процессы удаления. Причина такого явления объясняется тем, что в процессе работы двигателя сопряжение резьба болта - внутренняя резьба нагревается и загрязнения (в виде пыли, масла, окалины и т.п.), находящиеся на рабочих поверхностях витков внутренней резьбы, как бы прикипают к поверхности резьбы в процессе работы и повышают трение. То есть после повторного заворачивания болта контакт между рабочими витками наружной резьбы болта и внутренней резьбы в глухом отверстии блока происходит через загрязнения, тем самым и происходит увеличение коэффициента трения. Вот почему необходима перед повторным вворачиванием болта зачистка рабочих поверхностей витков внутренней резьбы в блоке, тем самым добиваясь прямого контакта рабочих поверхностей резьб и уменьшая коэффициент трения, что в последующем позволит при обрыве болта в дорожных условиях его удалить, не применяя сложные технологии удаления оборванного болта с последующей его заменой исправным болтом. Таким образом, зачисткой рабочих поверхностей глухого резьбового отверстия конкретно, а не мойкой и очисткой глухого резьбового отверстия, в общем, по общепринятой технологии очистки поверхностей достигается возможность удаления оборванного болта в последующем, в процессе эксплуатации двигателя. Такой технологический процесс дает большой эффект за счет уменьшения простоя автотракторной техники в пути следования, так как появляется возможность быстрой замены оборванного болта в дорожных условиях, не прибегая к применению сложных технологических процессов удаления оборванного болта. То есть технически эффект применения предложенного способа очистки и устройства для его осуществления сказываются в последующем, в процессе эксплуатации автотракторной техники, в случае возникновения ситуаций в пути, описанных выше. То есть они смещены во времени. Технологический процесс должен иметь следующую последовательность: удаление болта или шпильки из глухого резьбового отверстия (в процессе ремонта, технического обслуживания или по другим причинам) - очистка рабочих поверхностей внутренней резьбы предложенным способом и устройством - установление болта на место. После такого технологического процесса в случае обрыва болта в пути следования автотракторной техники оборванный болт удаляется, например, с помощью плоскогубцев, круглогубцев и т.п., зацепив за его выступающую часть.Practical experience in the operation and repair of KamAZ automobiles shows that after each removal of the bolt from the blind threaded hole in the block for some reason, for example, during maintenance, repair, replacement of the block head or the bolt itself, etc., and before reinstalling it into the threaded hole (assembly), it is necessary to clean the working turns of the internal thread from contamination. This technological operation of cleaning the working threads in the blind threaded hole of the block greatly reduces the necessary moment of unscrewing the bolt, that is, reduces the braking moment created between the bolt and the body of the block in the process of unscrewing the broken bolt. Thus, it becomes possible to remove a dangling bolt in road conditions without using complicated technological processes of removal. The reason for this phenomenon is explained by the fact that during the operation of the engine, the mating thread of the bolt - the internal thread heats up and contaminants (in the form of dust, oil, scale, etc.) located on the working surfaces of the turns of the internal thread, as if stick to the surface of the thread in work process and increase friction. That is, after re-screwing the bolt, the contact between the working turns of the external thread of the bolt and the internal thread in the blind hole of the block occurs through contamination, thereby increasing the coefficient of friction. That is why, before re-screwing the bolt, it is necessary to clean the working surfaces of the threads of the internal threads in the block, thereby achieving direct contact of the working surfaces of the threads and reducing the friction coefficient, which will subsequently allow it to be removed when the bolt is broken in road conditions, without using complicated technologies for removing the broken bolt from its subsequent replacement with a working bolt. Thus, by cleaning the working surfaces of the blind threaded hole specifically, and not by washing and cleaning the blind threaded hole, in general, by the generally accepted technology of surface cleaning, it is possible to remove the dangling bolt in the subsequent operation of the engine. Such a technological process gives a great effect by reducing the downtime of automotive vehicles along the route, since it becomes possible to quickly replace a ragged bolt in road conditions without resorting to complex technological processes for removing a ragged bolt. That is, technically, the effect of applying the proposed cleaning method and device for its implementation are subsequently affected during the operation of automotive machinery, in the event of situations along the way described above. That is, they are biased in time. The technological process should have the following sequence: removing a bolt or stud from a blind threaded hole (during repair, maintenance or for other reasons) - cleaning the working surfaces of the internal thread by the proposed method and device - installing the bolt in place. After such a technological process, in the event of a bolt breakage in the path of motor vehicles, the ragged bolt is removed, for example, using pliers, round-nose pliers, etc., hooked onto its protruding part.

На фиг.1 показан пример крепления головки цилиндра к блоку двигателя КамАЗ в продольном сечении. Приняты следующие обозначения: 1 - головка болта, 2 - цилиндрическая часть болта, 3 - плоская шайба, 4 - тело болта, 5 - головка цилиндра, 6 - блок двигателя, I-I - линия разрыва болта у головки 1 болта, II-II - линия разрыва болта в зоне резьбовой части, α - угол вершины сверла, с помощью которого было высверлено отверстие под резьбу, h - расстояние от верхней поверхности головки цилиндра до места обрыва болта в резьбовой части, L - глубина глухого резьбового отверстия в блоке. На фиг.2 показан фрагмент оборванного болта у головки болта в продольном сечении. Обозначения: S - высота выступающей части оборванного болта над поверхностью головки цилиндра, М - высота головки блока цилиндра, обозначения - 4, 5, 6 те же самые, что и на фиг.1. На фиг.3 показан фрагмент оборванного болта в зоне резьбовой части в продольном сечении. Обозначения: 7 - оборванная резьбовая часть болта, находящаяся в глухом резьбовом отверстии блока. Обозначения 5, 6 и h - те же самые, что и на фиг.1. На фиг.4 показано устройство для очистки рабочих поверхностей резьбы в глухом резьбовом отверстии, вид спереди. Приняты следующие обозначения: d - диаметр сквозного отверстия, D - диаметр большого основания конической части сквозного отверстия, k - высота усеченного конуса, α¹ - угол вершины устройства (α¹=α), L¹ - длина оппозитного паза (L¹>L), L¹¹ - высота рабочей части устройства (L¹¹>L+M). На фиг.5 показано устройство (вид снизу), где приняты обозначения: 8 - оппозитные пазы. Глубина паза - с, ширина - е. Глубина паза - с должна быть два раз больше высоты исходного треугольника резьбы болта. Ширина паза - е должна быть не менее 0,25 диаметра резьбы болта. То есть ширина и глубина оппозитных пазов должны быть по возможности большими, чтобы вместить все загрязнения на поверхностях рабочих витков резьбы в глухом отверстии. А длина - L¹ оппозитных пазов 8 должна быть больше глубины - L резьбы в глухом отверстии, чтобы загрязнения по ним могли выйти наружу.Figure 1 shows an example of fastening a cylinder head to a KamAZ engine block in longitudinal section. The following designations are accepted: 1 - the head of the bolt, 2 - the cylindrical part of the bolt, 3 - the flat washer, 4 - the body of the bolt, 5 - the cylinder head, 6 - the engine block, II - the break line of the bolt at the head of the 1 bolt, II-II - line rupture of a bolt in the area of the threaded part, α is the angle of the tip of the drill with which a hole was drilled for the thread, h is the distance from the top surface of the cylinder head to the place of breakage of the bolt in the threaded part, L is the depth of the blind threaded hole in the block. Figure 2 shows a fragment of a dangling bolt at the head of the bolt in longitudinal section. Designations: S is the height of the protruding part of the ragged bolt above the surface of the cylinder head, M is the height of the cylinder head, designations - 4, 5, 6 are the same as in figure 1. Figure 3 shows a fragment of a dangling bolt in the area of the threaded part in longitudinal section. Designations: 7 - dangling threaded part of the bolt located in the blind threaded hole of the block. Designations 5, 6 and h are the same as in figure 1. Figure 4 shows a device for cleaning the working surfaces of the thread in a blind threaded hole, front view. The following notations are accepted: d is the diameter of the through hole, D is the diameter of the large base of the conical part of the through hole, k is the height of the truncated cone, α ¹ is the angle of the top of the device (α ¹ = α), L ¹ is the length of the opposed groove (L ¹ > L ), L ¹¹ - the height of the working part of the device (L ¹¹ > L + M). Figure 5 shows the device (bottom view), where the designations are accepted: 8 - opposed grooves. The depth of the groove - s, the width - e. The depth of the groove - s should be two times the height of the original triangle of the thread of the bolt. The width of the groove - e must be at least 0.25 of the diameter of the thread of the bolt. That is, the width and depth of the opposed grooves should be as large as possible to accommodate all contaminants on the surfaces of the working threads in the blind hole. And the length - L ^{1 of the} opposite grooves 8 should be greater than the depth - L of the thread in the blind hole, so that contaminants can come out.

Способ осуществляется следующим образом. После удаления болта в освободившееся глухое резьбовое отверстие вворачивается устройство до упора его нижнего торца в дно отверстия. В процессе вворачивания витки резьбы устройства, контактируясь с рабочими поверхностями резьбы, снимают загрязнения, которые перемещаются и накапливаются в оппозитных прямоугольных пазах 8, конической части торца устройства и в последующем удаляются вместе с приспособлением. В процессе приближения нижнего торца устройства к дну отверстия и в момент контакта его нижнего торца загрязнения, накапливающиеся в конической части устройства, вдавливаются (перемещаются) в сквозное осевое отверстие и также удаляются в последующем вместе устройством. То есть оппозитные прямоугольные пазы и сквозное осевое отверстие с конической частью являются накопителями загрязнений. Так как твердость материала устройства меньше твердости изделия, где находится глухое резьбовое отверстие, то витки резьбы сохраняют первоначальные размеры, и посадка резьбового соединения не нарушается.The method is as follows. After removing the bolt, the device is screwed into the vacant blind threaded hole until its lower end stops in the bottom of the hole. In the process of screwing in the threads of the device, in contact with the working surfaces of the thread, they remove impurities that move and accumulate in the opposite rectangular grooves 8, the conical part of the end face of the device and are subsequently removed together with the device. In the process of approaching the lower end of the device to the bottom of the hole and at the moment of contact of its lower end, the contaminants accumulating in the conical part of the device are pressed (moved) into the through axial hole and are also subsequently removed together with the device. That is, the opposed rectangular grooves and the through axial bore with the conical part are accumulators of pollution. Since the hardness of the material of the device is less than the hardness of the product where the blind threaded hole is located, the thread turns retain their original dimensions, and the fit of the threaded joint is not disturbed.

Применение данного способа очистки и устройства показали эффективность в условиях рядовой эксплуатации автомобилей КамАЗ. То есть применение технологического процесса: удаление болта - зачистка рабочих поверхностей витков резьбы в глухом отверстии - установление болта на место, позволяет в последующем облегчить удаление оборванного болта из глухого резьбового отверстия в пути следования автотракторной техники. Что в свою очередь позволяет сэкономить время и уменьшить простой автотракторной техники по причине обрыва и последующей замены болта крепления головки блока к двигателю.The use of this cleaning method and device have shown effectiveness in the ordinary use of KamAZ vehicles. That is, the application of the technological process: removing the bolt - cleaning the working surfaces of the threads in the blind hole - installing the bolt in place, subsequently makes it easier to remove the dangling bolt from the blind threaded hole in the path of the tractor equipment. That, in turn, allows you to save time and reduce simple tractor equipment due to breakage and subsequent replacement of the bolt securing the head of the unit to the engine.

Источники информацииInformation sources

1. Справочник по ремонту машинно-тракторного парка. Том 1. / Под редакцией А.И.Селиванова. М., Сельхозиздат, 1962. 759 с. илл. (стр.36-43).1. Directory of repair of the machine and tractor fleet. Volume 1. / Edited by A.I. Selivanov. M., Selkhozizdat, 1962.775 s. ill. (p. 36-43).

2. С74. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т.2. / Под ред. A.M.Дальского, А.Г.Суслова, А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова - 5-изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение - 1, 2001 г. 944 с., ил. (стр.308-309).2. C74. Reference technologist - machine builder. In 2 vols. T.2. / Ed. A.M. Dalsky, A.G. Suslov, A.G. Kosilova, R.K. Meshcheryakova - 5th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering - 1, 2001, 944 p., Ill. (pp. 308-309).

Claims

1. The method of cleaning blind threaded holes, which consists in the fact that a screw cutting device in the form of a tap is screwed into a blind threaded hole, characterized in that a device having a through axial hole and opposite rectangular grooves is screwed into the threaded hole, and in the lower end which the cone is drilled until its lower end contacts the bottom surface of the threaded hole, then, rotating the device in the opposite direction, remove it from the hole.

2. A device for cleaning blind threaded holes, characterized in that it has opposite rectangular grooves on the side surfaces and a through axial hole, in the lower end of which a cone is drilled, and the thread pitch of the device is equal to the thread pitch of the threaded hole, the length of the rectangular grooves exceeds the depth of the threaded holes, the angle of the lower end of the device is equal to the bottom angle of the threaded hole, and the material of the device has a lower hardness than the hardness of the material of the part where a blind threaded hole is drilled TIFA.