RU2602478C1

RU2602478C1 - High-loaded thermal tightened threaded connection

Info

Publication number: RU2602478C1
Application number: RU2015141197/12A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Малыгин; Николай Васильевич Лобанов; Людмила Викторовна Кремлёва
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2016-11-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to general and special machine building and can be used in all fields of industrial production to provide connection of mechanical structures high-loaded elements. High-loaded thermal tightened threaded connection includes connected elements, threaded rod, which thread is made with pitch smaller by linear extension value corresponding to design temperature increase, necessary to ensure required tightening force, and electric heating element. Threaded rod is covered with heat insulating coating.

EFFECT: technical result is considerable increase in reliability of high-loaded thermal tightened threaded connection.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области общего и специального машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства для обеспечения соединения высоконагруженных элементов механических конструкций.The invention relates to the field of general and special mechanical engineering and can be used in all areas of industrial production to ensure the connection of highly loaded elements of mechanical structures.

Известны соединения элементов конструкций машин с помощью болтового [ГОСТ 7805-70. Межгосударственный стандарт. Болты с шестигранной головкой класса точности А. Конструкция и размеры] и шпилечного [Шпильки для деталей с гладкими отверстиями. Класс точности A. Конструкция и размеры] резьбовых соединений.Known compounds of structural elements of machines using bolt [GOST 7805-70. Interstate standard. Hexagon head bolts of accuracy class A. Design and dimensions] and hairpin [Studs for parts with smooth holes. Accuracy class A. Design and dimensions] of threaded joints.

Недостатком таких конструкций является обеспечение моментов затяжки болтов, которые могут достигать очень больших величин. Такие моменты требуются для преодоления сил трения в резьбе и по опорной поверхности головки болта. Возникающие при этом большие контактные давления на трущихся поверхностях могут вызвать адгезионное схватывание, препятствующее дальнейшему закручиванию и откручиванию болта, и момент затяжки вызывает значительные дополнительные напряжения и деформации в теле болта.The disadvantage of such designs is the provision of tightening torques of the bolts, which can reach very large values. Such moments are required to overcome the friction forces in the thread and along the supporting surface of the bolt head. The resulting large contact pressures on the rubbing surfaces can cause adhesive setting, which prevents further twisting and unscrewing of the bolt, and the tightening torque causes significant additional stresses and deformations in the body of the bolt.

Известен способ соединения элементов деталей машин с помощью сложного резьбового соединения «HYTORC», включающий промежуточную резьбовую втулку со шлицами под ключ и не требующий внешнего упора, что позволяет устранить дополнительные напряжения и деформации в теле болта при затягивании [Заявка на изобретение DE № 102009023518 (A1), МПК B25B 29/02, 2009 г.].A known method of connecting elements of machine parts using a complex threaded connection "HYTORC", including an intermediate threaded sleeve with keyless slots and not requiring an external stop, which eliminates additional stresses and deformations in the body of the bolt when tightening [Application for invention DE No. 102009023518 (A1 ), IPC B25B 29/02, 2009].

Недостатком такого решения является сложная в изготовлении конструкция, не позволяющая снизить момент закручивания для необходимой силы затяжки в сравнении с обычными резьбовыми соединениями.The disadvantage of this solution is a difficult to manufacture design, which does not allow to reduce the twisting moment for the required tightening force in comparison with conventional threaded connections.

Известно высоконагруженное термозатягиваемое болтовое соединение, в котором затяжка соединения осуществляется за счет деформации предварительно нагретого резьбового стержня - болта или шпильки - при его остывании [Заявка на изобретение (RU) №2011145073, МПК F16B 35/00, 2011 г.].Known highly loaded thermally tightened bolt connection in which the connection is tightened by deformation of a preheated threaded rod - a bolt or stud - when it cools down [Application for invention (RU) No. 2011115073, IPC F16B 35/00, 2011].

За прототип принята конструкция резьбового соединения, в котором резьба нагреваемого элемента - резьбового стержня выполнена с шагом, уменьшенным на величину относительного линейного расширения, соответствующего повышению температуры при предварительном нагреве, необходимого для обеспечения требуемого усилия затяжки [Заявка на изобретение CN №201110175158, 27.06.2011 г., номер публикации 102230490, дата публикации 02.11.2011 г., МПК B23P 11/02, F16B 35/00].For the prototype, a threaded joint design is adopted, in which the thread of the heated element - the threaded rod is made in increments reduced by the value of the relative linear expansion corresponding to the increase in temperature during preheating necessary to provide the required tightening force [Application for CN invention20110175158, 06/27/2011 g., publication number 102230490, date of publication 02.11.2011, IPC B23P 11/02, F16B 35/00].

Недостатком такой конструкции является недостаточная надежность обеспечения необходимого усилия затяжки или заклинивания, в связи с трудностями прогнозирования изменения температуры резьбового стержня из-за теплопередачи в сопрягаемый резьбовой элемент, зависимой от соотношения масс резьбового соединения и времени завинчивания.The disadvantage of this design is the lack of reliability to ensure the necessary tightening or jamming forces, due to difficulties in predicting changes in the temperature of the threaded rod due to heat transfer to the mating threaded element, depending on the ratio of the masses of the threaded connection and the time of screwing.

Задачей изобретения является повышение надежности термозатягиваемого резьбового соединения.The objective of the invention is to increase the reliability of thermally tightened threaded connections.

Это достигается тем, что на резьбовой стержень нанесено термоизоляционное покрытие, а резьба стержня выполнена с шагом меньшим на величину линейного удлинения, соответствующего расчетному повышению температуры, необходимому для обеспечения требуемого усилия затяжки.This is achieved by the fact that a thermally insulating coating is applied to the threaded rod, and the rod thread is made in increments of less than the linear elongation corresponding to the calculated temperature increase necessary to ensure the required tightening force.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид соединения, на фиг. 2 - сечение по А-А.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a general view of the connection; FIG. 2 - section along aa.

Конструкция высоконагруженного термозатягиваемого резьбового соединения включает соединяемый элемент 1 и соединяемый элемент 2, в резьбовое отверстие 3 которого ввинчен предварительно нагретый до необходимой температуры термонагревателем 4 резьбовой стержень 5 с резьбой 6, покрытой термоизолирующим покрытием 7.The design of a highly loaded thermally tightened threaded connection includes a connected element 1 and a connected element 2, a threaded rod 5 with a thread 6 coated with a thermally insulating coating 7 pre-heated to the required temperature by a heat heater 4 is screwed into a threaded hole 3.

Подготовку и сборку соединения осуществляют в следующей последовательности: определяют необходимое усилие затяжки; далее определяют величину удлинения, необходимую для обеспечения усилия затяжки резьбового стержня 5; затем определяют необходимое повышение температуры при нагреве и рассчитывают относительное увеличение шага резьбы резьбового стержня 5.The preparation and assembly of the compound is carried out in the following sequence: determine the required tightening force; further determine the amount of elongation necessary to ensure the tightening force of the threaded rod 5; then determine the necessary temperature increase during heating and calculate the relative increase in the thread pitch of the threaded rod 5.

Изготовленный с расчетными параметрами и с нанесенным на резьбу 6 термоизолирующим покрытием 7 резьбовой стержень 5 нагревают до необходимой температуры, ввинчивают в резьбовое отверстие 3 соединяемого элемента 2 до плотного контакта с соединяемым элементом 1. При охлаждении резьбового стержня 5 происходит его деформация, обеспечивающая необходимое усилие затяжки.Manufactured with design parameters and coated with thread 6 with a thermally insulating coating 7, the threaded rod 5 is heated to the required temperature, screwed into the threaded hole 3 of the connected element 2 until it is in close contact with the connected element 1. When the threaded rod 5 is cooled, it deforms, providing the necessary tightening force .

Такая конструкция обеспечивает значительное повышение надежности высоконагруженного термозатягиваемого резьбового соединения.This design provides a significant increase in the reliability of highly loaded thermally tightened threaded connections.

Claims

A highly loaded thermally tightened threaded connection containing connected elements, a rod with a thread made in increments of less than the linear elongation corresponding to the calculated temperature increase necessary to provide the required tightening force, and an electric heating element, characterized in that a thermally insulating coating is applied to the threaded rod.