RU2618644C1 - Способ изготовления резьбового соединения и снижения нагрузки на его витки у опорного торца гайки - Google Patents
Способ изготовления резьбового соединения и снижения нагрузки на его витки у опорного торца гайки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618644C1 RU2618644C1 RU2016116108A RU2016116108A RU2618644C1 RU 2618644 C1 RU2618644 C1 RU 2618644C1 RU 2016116108 A RU2016116108 A RU 2016116108A RU 2016116108 A RU2016116108 A RU 2016116108A RU 2618644 C1 RU2618644 C1 RU 2618644C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inserts
- temperature
- threaded
- threaded connection
- bolt
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N nickel titanium Chemical compound [Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
Abstract
Способ изготовления резьбового соединения и снижения нагрузки на его витки у опорного торца гайки может быть использован при разработке, проектировании и изготовлении ответственных резьбовых для разных отраслей промышленности. До сборки резьбового соединения на рабочей части заготовки болта выполняют продольные пазы, в которые запрессовывают вставки, выполненные из никелида титана. При температуре окружающей среды на поверхности полученной заготовки болта с запрессованными вставками нарезают резьбу. Затем резьбовое соединение парами жидкого азота охлаждают до температуры мартенситных превращений никелида титана, например от -80°С до -120°С, и при указанной температуре производят сборку резьбового соединения. При температуре ниже минус 80°С в сплаве никелида титана, обладающего эффектом памяти формы, происходит термоупругий мартенситный переход, который приводит к сверхпластичности вставок. Они теряют необходимые упругие характеристики. При повышении температуры до температуры окружающей среды витки резьбы на вставках «вспоминают» свою форму и принимают на себя часть осевой нагрузки, снижая нагрузку на наиболее нагруженные витки и распределяя ее на остальные витки. В результате повышается надежность, прочность и долговечность резьбового соединения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при разработке и изготовлении ответственных резьбовых соединений в области автомобилестроения, авиастроения, ракетостроения и в других отраслях промышленности, а также при выполнении исследований и проектировании резьбовых соединений с целью обеспечения их надежности и прочности.
Почти все современные машины применяют ответственные резьбовые детали, требующие повышения их надежности и долговечности в условиях вибраций. Только в автомобильной промышленности при производстве легковых машин ежегодно применяется до 6⋅1010 шт. болтов. В конструкции современного самолета количество резьбовых соединений составляет до 250 тыс. штук. В результате действия осевой нагрузки тело болта на участке длины свинчивания удлиняется, а тело гайки по оси укорачивается. Согласно условию совместности деформаций по теории сопротивления материалов разность осевых деформаций тел болта и гайки переходит в разность перемещений витков, что и является причиной неравномерности распределения нагрузки по виткам и снижения надежности резьбового соединения (Жуковский Н.Е. Распределение давлений на нарезках винта и гайки // Бюллютени политехнического общества при Императорском Техническом Училище, №1, 1902 г.; Биргер И.Α., Иосилевич Г.Б. Резьбовые соединения. М. - Машиностроение. - 1973, с. 74-75). Экспериментальные исследования резьбовых соединений подтверждают неравномерность распределения нагрузки по виткам. Установлено, что наибольшая нагрузка приходится на витки болта у опорного торца гайки (патент на полезную модель RU 114525, патент на изобретение RU 2436053, М.К. Дюсебаев, А.Г. Плотников «Резьбовые соединения, способы стопорения и обеспечение безопасности работы подвижного транспорта», УДК 621.001.66, http://e-lib.kazntu.kz). Такая неравномерность распределения нагрузки приводит к тому, что в процессе эксплуатации усилие затяжки ослабевает и, как следствие, снижает эффект стопорения и надежность резьбового соединения. Существуют разные способы и методы повышения надежности резьбовых соединений, в том числе с использованием материалов с эффектом памяти формы.
Известный способ затяжки резьбового соединения по патенту на изобретение RU 2537061, МПК В23Р 19/06, опубл. 27.12.2014, включает установку тарельчатой пружины из никелида титана, которую предварительно охлаждают до температуры от минус 80°С до минус 120°С. Затяжку гайки осуществляют до деформации охлажденной тарельчатой пружины в плоскую шайбу. При повышении температуры до температуры окружающей среды плоская шайба стремится вернуться в свое исходное состояние и обеспечивает гарантированное усилие затяжки резьбового соединения. Необходимое и достаточное усилие затяжки резьбового соединения и снижение крутящего момента достигаются благодаря проявлению эффекта памяти формы сплава на основе никелида титана.
Однако этим способом не удается выровнять нагрузку на витки резьбового соединения путем снижения ее у опорного торца гайки.
Известен способ изготовления и стопорения резьбового соединения по патенту на изобретение RU 2011045, МПК F16B 39/00, опубл. 15.04.1994, в котором оба элемента выполняют из термочувствительного материала, обладающего свойствами памяти формы, например из никелида титана. Каждый элемент резьбового соединения получают с помощью высокотемпературной деформации заготовки до образования сечения круглой формы в зоне предполагаемого резьбового сопряжения. После этого осуществляют отжиг. Затем заготовки охлаждают до температуры не выше температуры возврата материала с эффектом памяти формы и подвергают пластической деформации участки предполагаемого сопряжения до изменения формы сечений на выбранную, отличную от имеющейся. Нагревают заготовки до температуры срабатывания и при температуре срабатывания формируют резьбу. Способ направлен на повышение надежности стопорения резьбового соединения. Но изготовление элементов резьбового соединения полностью из никелида титана нетехнологично и неэкономично.
Известен способ изготовления болтового соединения по патенту на изобретение RU 2256108, МПК F16B 31/00, F16B 39/00, опубл. 10.07.2005, который выбран за прототип и включает нанесение на рабочую часть заготовки болта материала с эффектом памяти формы (нитинола). Слой нитинола (никелида титана) наносят аргонно-дуговой наплавкой шликерной обмазки, или аргонно-дуговой наплавкой проволоки, или плазменным напылением, или термическим переносом масс, или с помощью лазерной наплавки. После нанесения слоя нитинола при температуре мартенситных превращений нитинола, например -150°С, проводят накатку резьбы на поверхности полученной заготовки болта и при этой же температуре производят сборку резьбового соединения. После сборки охлажденное резьбовое соединение нагревают до температуры 80-120°С до возникновения между резьбовой частью болта, покрытой нитинолом, и резьбовой частью соединяемых элементов прессовой посадки. За счет использования эффекта памяти формы и прессовой посадки добиваются эффекта стопорения в резьбовом соединении и тем самым повышения надежности болтового соединения в условиях вибрации. Недостатком способа является сложная технология. К тому же способ не решает задачи снижения нагрузки у опорного торца гайки и выравнивания ее по виткам резьбы.
Задачей изобретения является повышение прочности, надежности и долговечности резьбовых соединений путем выравнивания нагрузки по виткам резьбы.
Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в перераспределении нагрузки по виткам резьбы за счет уменьшения нагрузки на наиболее нагруженные витки и распределения этой части на остальные витки.
Задача решена следующим образом
Общим у заявляемого способа со способом по прототипу является то, что рабочую часть заготовки болта выполняют с применением никелида титана, производят нарезку резьбы на поверхности полученной заготовки болта и осуществляют сборку резьбового соединения при температуре мартенситных превращений никелида титана.
В отличие от прототипа предварительно на рабочей части заготовки болта выполняют продольные пазы, в которые запрессовывают вставки, например три, выполненные из никелида титана, а нарезку резьбы на поверхности полученной заготовки болта с запрессованными вставками производят при температуре окружающей среды.
Сборку резьбового соединения производят в интервале температур от минус 80°С до минус 120°С, охлаждая резьбовое соединение парами жидкого азота.
В предлагаемом изобретении при нагрузке образца резьбового соединения до усилия затяжки при температуре от минус 80 до минус 120°С витки резьбы на вставках деформируются совместно с витками резьбового соединения. При этом витки на вставках испытывают состояние сверхпластичности и они деформируются, как и витки болта. Когда температура резьбового соединения восстанавливается до температуры окружающей среды, витки вставок стремятся «вспомнить» свою первоначальную форму до затяжки и принять свою первоначальную форму, тем самым разгружая остальные витки и перераспределяя осевую нагрузку на витки болта. Эффект заключается в том, что в интервале температур от минус 80° до минус 120°С происходит термоупругий мартенситный переход, который приводит к сверхпластичности вставок и они при осевой нагрузке пластично деформируются подобно виткам болта. При нагреве соединения до температуры окружающей среды линейные размеры вставок увеличатся, их витки воспримут дополнительно осевые усилия и тем самым перераспределится нагрузка на все витки резьбы.
Поиск технических решений показал, что заявляемый способ явным образом не следует из уровня техники. Из информационных источников не выявлены способы и методы повышения надежности, прочности и долговечности резьбовых соединений за счет снижения нагрузки наиболее нагруженных витков (у опорного торца гайки) и перераспределения ее на другие витки резьбового соединения путем использования продольных вставок из никелида титана на рабочей поверхности болта, имеющих единую резьбу с поверхностью болта и собранных до полной затяжки при температуре от минус 80°С до минус 120°С.
На фиг. 1 изображен общий вид резьбового соединения с тремя продольными вставками, на фиг. 2 - вид Α-A фиг. 1.
На чертежах позицией 1 отмечено тело болта; 2 - продольная вставка.
Способ промышленно применим. Реализация способа не вызывает затруднений у специалистов данной области. Он может быть многократно реализован с достижением указанного технического результата.
Способ осуществляется следующим образом.
До сборки резьбового соединения в заготовке болта 1 выполняют продольные пазы для запрессовки в них вставок 2 из сплава на основе никелида титана. Количество вставок 2 выбирается в каждом конкретном случае и в зависимости от габаритов резьбового соединения. Эксперименты показывают, что наилучший эффект достигается при наличии трех и более вставок. После запрессовки вставок 2 заготовку болта 1 со вставками 2 протачивают и нарезают резьбу. Затем производят сборку резьбового соединения с использованием, например, динамометрического ключа для контроля усилия затяжки, при этом резьбовое соединение охлаждают парами жидкого азота до температуры не выше минус 80°С, т.к. в температурном интервале от минус 80° и ниже в низкотемпературных сплавах, обладающих эффектом памяти формы, происходит термоупругий мартенситный переход, который приводит к сверхпластичности материала вставок 2, т.е. они потеряют необходимые упругие характеристики. Охлаждение резьбового соединения до температуры не выше минус 80°С обусловлено тем, что обычно температура окружающей среды значительно выше и не достигает этого значения. При повышении температуры вставок до температуры окружающей среды витки резьбы на вставках «вспоминают» свою форму и принимают на себя часть осевой нагрузки, разгружая витки резьбы болта и тем самым повышая надежность, прочность и долговечность резьбового соединения.
Claims (3)
1. Способ изготовления резьбового соединения и снижения нагрузки на его витки у опорного торца гайки, согласно которому рабочую часть заготовки болта выполняют с применением никелида титана, производят нарезку резьбы на поверхности полученной заготовки болта и осуществляют сборку резьбового соединения при температуре мартенситных превращений никелида титана, отличающийся тем, что предварительно на рабочей части заготовки болта выполняют продольные пазы, в которые запрессовывают вставки, выполненные из никелида титана, а нарезку резьбы на поверхности полученной заготовки болта с запрессованными вставками производят при температуре окружающей среды.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сборку резьбового соединения производят в интервале температур от минус 80°С до минус 120°С, охлаждая резьбовое соединение парами жидкого азота.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на рабочей части болта запрессовывают три вставки из никелида титана.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116108A RU2618644C1 (ru) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Способ изготовления резьбового соединения и снижения нагрузки на его витки у опорного торца гайки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116108A RU2618644C1 (ru) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Способ изготовления резьбового соединения и снижения нагрузки на его витки у опорного торца гайки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2618644C1 true RU2618644C1 (ru) | 2017-05-05 |
Family
ID=58697655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016116108A RU2618644C1 (ru) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | Способ изготовления резьбового соединения и снижения нагрузки на его витки у опорного торца гайки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2618644C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU694683A1 (ru) * | 1977-02-02 | 1979-10-30 | Е, Н, Петров | Самоконтр щийс разьбовой элемент |
| US4450616A (en) * | 1981-07-03 | 1984-05-29 | Yamashina Seiko-Sho, Ltd. | Method of ensuring the tightness of a bolt and a nut |
| RU2011046C1 (ru) * | 1992-01-29 | 1994-04-15 | Иван Васильевич Попов | Резьбовое соединение, способ изготовления его элементов, способ стопорения резьбового соединения и способ его демонтажа |
| CN102691712A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-09-26 | 赵群燕 | 可拆卸的防松、防盗螺栓结构 |
-
2016
- 2016-04-25 RU RU2016116108A patent/RU2618644C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU694683A1 (ru) * | 1977-02-02 | 1979-10-30 | Е, Н, Петров | Самоконтр щийс разьбовой элемент |
| US4450616A (en) * | 1981-07-03 | 1984-05-29 | Yamashina Seiko-Sho, Ltd. | Method of ensuring the tightness of a bolt and a nut |
| RU2011046C1 (ru) * | 1992-01-29 | 1994-04-15 | Иван Васильевич Попов | Резьбовое соединение, способ изготовления его элементов, способ стопорения резьбового соединения и способ его демонтажа |
| CN102691712A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-09-26 | 赵群燕 | 可拆卸的防松、防盗螺栓结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101847667B1 (ko) | 고강도 알파／베타 티타늄 합금 패스너 및 패스너 스톡 | |
| CN109234653B (zh) | 一种消减大型复杂铝合金模锻件残余应力的方法 | |
| US10589342B2 (en) | Method of forming a highly-deformable titanium or titanium-alloy one-piece fastener | |
| CN207583789U (zh) | 一种形状记忆合金螺栓 | |
| US5265456A (en) | Method of cold working holes using a shape memory alloy tool | |
| US9212678B2 (en) | Fastener and method of installing same | |
| US9903402B2 (en) | Piece to be crimped on a support, device comprising such a piece and methods for manufacturing such a piece and such a device | |
| EP2638989B1 (en) | Process for manufacture of fastening component made from aluminum-based alloy, and fastening component made from aluminum-based alloy | |
| Pater et al. | Numerical analysis of a skew rolling process for producing a stepped hollow shaft made of titanium alloy Ti6Al4V | |
| RU2618644C1 (ru) | Способ изготовления резьбового соединения и снижения нагрузки на его витки у опорного торца гайки | |
| EP4055285A1 (en) | Multi-piece fasteners, fastening collar installation apparatus, and methods of fastening | |
| CN102873503B (zh) | 一种高抗疲劳螺栓及其制作方法 | |
| CN111609027B (zh) | 一种用于补偿飞机壁板连接孔偏差的方法 | |
| CN109604945A (zh) | 一种干涉配合形状记忆合金紧固件的制备方法 | |
| KR101844259B1 (ko) | 형상기억합금을 이용한 파스너 | |
| EP2875245B1 (en) | Load-relief washer assembly for threaded fasteners | |
| US20180283437A1 (en) | Rolled-thread bolt production method | |
| CA2892723C (en) | Barrel nut with stress reduction features | |
| US8793857B2 (en) | Method for locking a nut made of a material having a low capability of plastically deforming | |
| CN112322954A (zh) | 飞机壁板装配间隙补偿形状记忆合金垫片及其制备、装配方法 | |
| RU2537061C1 (ru) | Способ затяжки резьбового соединения | |
| Murphy et al. | Preload Relaxation of Steel Fasteners in Zinc Alloy Pressure Die Castings-Some Engineering Solutions | |
| CN117869442A (zh) | 一种变径尖顶导向螺栓 | |
| Nieoczyn et al. | Impact of process engineering factors on stabilization of screw joint | |
| Wang et al. | Factors causing installation failure of special polyimide insulating sleeves |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180426 |