Способ затяжки болта и устройство для затяжки болта

Способ затяжки болта и устройство для затяжки болта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу затяжки болта с использованием болта для скрепления скрепляемых частей и устройству для затяжки болта для осуществления способа затяжки болта, и, более конкретно, оно относится к способу затяжки болта, применяемому при скреплении скрепляемых частей для предотвращения проскальзывания скрепляемых частей при помощи фрикционного зажимного соединения между скрепляемыми частями, когда сила сдвига воздействует на скрепляемые части, и устройству для затяжки болта для осуществления способа затяжки болта.

Уровень техники

В качестве одного способа прикрепления множества скрепляемых частей друг к другу существует способ использования болтов для прикрепления скрепляемых частей друг к другу. При использовании болта для прикрепления скрепляемых частей друг к другу, в частности, с использованием болта для прикрепления скрепляемых частей друг к другу таким образом, чтобы предотвращать проскальзывание между скрепляемыми частями при помощи фрикционного зажимного соединения скрепляемых частей, когда действует сила сдвига, важно стабилизировать силу в осевом направлении болта, вызванную большой силой затягивания болта (в дальнейшем называемой "осевым усилием болта"). Когда осевое усилие болта, вызванное затягиванием болта, невелико, достаточное фрикционное зажимное соединение не возникает между скрепляемыми частями, и происходит проскальзывание между скрепляемыми частями, когда на скрепляемые части воздействует сила сдвига. Это вызывает вращение и ослабление болта, и, в результате, существует, например, большая возможность возникновения проблем, таких как отделение частей и протечка жидкости вследствие слабого сцепления соединенных поверхностей скрепляемых частей.

Для поддержания осевого усилия болта, вызванного затяжкой болта, постоянно стабильным известен способ покрытия резьбы болта стабилизатором коэффициента трения (см. публикацию патента Японии (A) № 9-40991). Публикация патента Японии (A) № 9-40991 показывает, что благодаря нанесению стабилизатора коэффициента трения на резьбу или другой крепежный элемент можно стабилизировать коэффициент трения в момент затяжки резьбы, можно придавать любую величину коэффициента трения и можно устранять такие проблемы, как ослабление или поломка крепежных элементов, таких как резьбы.

Раскрытие изобретения

Однако при использовании стабилизатора коэффициента трения для стабилизации осевого усилия болта, как показано в публикации патента Японии (A) № 9-40991, остается проблема увеличения осевого усилия болта.

При использовании болта для скрепления скрепляемых частей необходимо обеспечивать то, что после затяжки болта резьба не будет легко ослабляться. По меньшей мере, после затяжки болта предполагается, что должно быть выполнено условие, что резьба должна быть самоудерживающей.

Здесь выражение "резьба является самоудерживающей" означает состояние, когда явление, заключающееся в том, что когда внешняя резьба болта вставлена во внутреннюю резьбу в вертикальном направлении, коэффициент трения на поверхности, где внешняя резьба и внутренняя резьба входят в зацепление (далее названа "резьбовой поверхностью"), слишком мал, и головке болта не сообщается какой-либо вращающий момент, но, несмотря на это, вес самого болта приводит болт к вращению, не происходит.

В состоянии, когда резьба не является самоудерживающей, даже при сообщении головке болта вращающего момента для затяжки болта, предполагается, что при прекращении воздействия вращающего момента на головку болта осевое усилие болта, приданное затяжкой болта, приводит к тому, что внешняя резьба и внутренняя резьба вращаются относительно друг друга, и осевое усилие болта ослабевает.

Для увеличения осевого усилия болта при нанесении стабилизатора коэффициента трения с очень малым коэффициентом трения на резьбу и сокращении коэффициента трения самой резьбовой поверхности самоудерживание резьбы после затяжки болта становится проблемой. Для решения этой проблемы вероятно должны быть наложены некоторые фиксированные ограничения в соответствии с расчетными условиями для снижения коэффициента трения резьбовой поверхности при помощи стабилизатора коэффициента трения. Соответственно, вероятно должны быть наложены некоторые фиксированные ограничения для увеличения осевого усилия болта при помощи стабилизатора коэффициента трения.

При использовании болта для прикрепления скрепляемых частей друг к другу, чем выше осевое усилие болта, производимое при затяжке болта, тем сильнее фрикционное зажимное соединение, произведенное между скрепляемыми частями.

Таким образом, при использовании болта для скрепления скрепляемых частей с предотвращением проскальзывания между скрепляемыми частями фрикционным зажимным соединением между скрепляемыми частями, когда действует сила сдвига, создание средства, позволяющего увеличить осевое усилие болта, производимого при затяжке болта, и не требующего рассмотрения проблемы самоудерживания резьбы после затяжки болта, то есть создание средства, допускающего создание более высокого осевого усилия болта, чем осевое усилие болта, создаваемое при использовании стабилизатора коэффициента трения, представляется важной проблемой.

Настоящее изобретение принимает во внимание вышеупомянутую проблему и имеет целью создание способа затяжки болта, обеспечивающего такой же эффект, как при сокращении коэффициента трения резьбовой поверхности, без изменения коэффициента трения резьбовой поверхности таким образом, чтобы осуществлять увеличение осевого усилия болта, создаваемого при затяжке болта, и устройства для затяжки болта для осуществления способа затяжки болта, причем способ затяжки болта и устройство для затяжки болта для осуществления способа затяжки болта имеют превосходную рабочую эффективность и легко осуществимы.

Согласно объекту изобретения, сформулированному в п.1, предложен способ затяжки болта при использовании болта, имеющего головку болта и тело болта, выполненное с внешней резьбой, для скрепления скрепляемых элементов, причем способ затяжки болта отличается преднамеренным смещением поверхностных давлений резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, создаваемых при затяжке болта, посредством передачи поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности болта, головке болта и, в этом состоянии, сообщения вращающего момента, вращающего внешнюю резьбу, головке болта для затяжки болта.

То есть, согласно объекту изобретения по п.1, при использовании болта для прикрепления скрепляемых элементов друг к другу головке болта передается поперечная нагрузка, параллельная опорной поверхности болта, для смещения поверхностных давлений резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, и в этом состоянии сообщают вращающий момент для вращения внешней резьбы болта для затяжки болта.

Благодаря сообщению головке болта заданной поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности болта, и при этом сообщению вращающего момента головке болта для затяжки болта, можно отклонять ось болта относительно вертикальной линии опорной поверхности для болта на заданный угол, являющийся очень малым углом, и, кроме того, отклонять головку болта относительно опорной поверхности болта на заданный угол, являющийся очень малым углом, для затяжки болта. Соответственно, можно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, создаваемые при затяжке болта до требуемого состояния.

Благодаря преднамеренному смещению поверхностных давлений резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, создаваемых при затяжке болта до требуемого состояния, можно смещать фактическую центральную ось вращения болта при затяжке болта от центральной оси болта в направлении стороны высокого поверхностного давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта. Вследствие этого, можно снизить затягивающий вращающий момент болта и напряжение при кручении, создаваемое в резьбе, и получать достаточное допустимое растягивающее напряжение резьбы для увеличения предельного осевого усилия болта, когда возникает пластическая деформация, и можно обеспечивать увеличение осевого усилия болта.

Кроме того, после того, как завершена затяжка болта, и воздействие вращающего момента, который сообщался головке болта, устраняют, можно поддерживать зацепление внешней резьбы и внутренней резьбы фрикционной силой, создаваемой в соответствии с коэффициентом трения самой резьбовой поверхности. Вследствие этого, становится возможным придание более высокого осевого усилия болта по сравнению со случаем использования стабилизатора коэффициента трения без каких-либо ограничений увеличения осевого усилия болта вследствие самоудерживания резьбы, что становится проблемой при использовании стабилизатора коэффициента трения для увеличения осевого усилия болта.

Здесь термин "резьбовая поверхность" означает поверхность, где внешняя резьба болта и внутренняя резьба, соответствующая внешней резьбе, входят в зацепление. Термин "опорная поверхность болта" означает поверхность, где скрепляемый элемент и головка болта входят в контакт. Кроме того, когда между головкой болта и скрепляемым элементом устанавливают, например, плоскую шайбу, пружинную шайбу или другую шайбу, он означает поверхность, где шайба и болт или шайба и скрепляемый элемент входят в контакт.

Согласно объекту изобретения, сформулированному в п.2, предложен способ затяжки болта по п.1, отличающийся тем, что внутренняя резьба, входящая в зацепление с внешней резьбой, имеет центральную ось внутренней резьбы, наклоненную относительно вертикальной опорной поверхности болта.

То есть, согласно объекту изобретения по п.2, благодаря расположению центральной оси внутренней резьбы, входящей в зацепление с внешней резьбой болта, под наклоном на заданный угол относительно вертикальной линии опорной поверхности болта, можно затягивать болт при отклонении оси болта под заданным углом относительно вертикальной линии опорной поверхности болта и отклонении головки болта под заданным углом относительно опорной поверхности болта. Вследствие этого, по сравнению с тем, когда центральная ось внутренней резьбы, входящей в зацепление с внешней резьбой болта, расположена параллельно вертикальной линии опорной поверхности болта, можно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, создаваемые при затяжке болта до требуемого состояния, сообщая меньшую поперечную нагрузку головке болта.

Согласно объекту изобретения, сформулированному в п.3, предложен способ затяжки болта по п.2, отличающийся тем, что центральная ось внутренней резьбы, входящей в зацепление с внешней резьбой, наклонена относительно вертикальной линии опорной поверхности болта, благодаря наличию частиц, нанесенных в частях витков внутренней резьбы.

То есть, согласно объекту изобретения по п.3, частицы наносят в заданных частях витков внутренней резьбы, входящей в зацепление с внешней резьбой болта, для наклона центральной оси внутренней резьбы относительно вертикальной линии опорной поверхности болта.

Согласно объекту изобретения, сформулированному в п.4, предложен способ затяжки болта по п.1, отличающийся тем, что внешнюю резьбу выполняют с центральной осью внешней резьбы, наклоненной относительно центральной оси головки болта.

То есть, согласно объекту изобретения по п.4, благодаря выполнению центральной оси внешней резьбы болта, наклоненной под заданным углом относительно центральной оси головки болта, возможна затяжка болта при наклоне головки болта под заданным углом относительно опорной поверхности болта. Вследствие этого, по сравнению с использованием болта, когда центральная ось внешней резьбы и центральной оси головки болта совпадают, становится возможным смещение поверхностных давлений резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, создаваемых при затяжке болта до требуемого состояния, сообщая меньшую поперечную нагрузку головке болта.

Согласно объекту изобретения, сформулированному в п.5, предложен способ затяжки болта по п.1, отличающийся тем, что тело болта выполняют с отверстием в его части для уменьшения жесткости при изгибе тела болта относительно поперечной нагрузки.

То есть, согласно объекту изобретения п.5, благодаря выполнению соответствующего отверстия в теле болта, можно уменьшать жесткость при изгибе тела болта относительно поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности болта. Вследствие этого, по сравнению со случаем использования болта без такого отверстия в теле болта, можно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, создаваемые при затяжке болта до требуемого состояния, сообщая меньшую поперечную нагрузку головке болта.

Согласно объекту изобретения, сформулированному в п.6, предложен способ затяжки болта по п.1, отличающийся тем, что поперечную нагрузку, передаваемую параллельно опорной поверхности болта, регулируют таким образом, чтобы преднамеренно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта и обеспечивать затяжку болта в состоянии, когда головка болта скользит параллельно опорной поверхности болта.

То есть, согласно объекту изобретения п.6, при затяжке болта можно преднамеренно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта и затягивать болт в состоянии, когда головка болта скользит параллельно опорной поверхности болта. Вследствие этого, например, можно предотвращать чрезмерную передачу поперечной нагрузки головке болта и, таким образом, сильное отталкивание тела болта к периферии отверстия болта, выполненного в скрепляемом элементе, и, таким образом, образование неожиданно большого трения вследствие поверхностных условий контактной части между телом болта и периферией отверстия болта. Кроме того, можно больше снизить затягивающий вращающий момент, требуемый при затяжке болта, и можно, кроме того, увеличить осевое усилие болта, создаваемое при затяжке болта.

Согласно объекту изобретения, сформулированному в п.7, предложено устройство для затяжки болта, применяемое при использовании болта, имеющего головку болта и тело болта, выполненное с внешней резьбой, для скрепления скрепляемых элементов, причем устройство для затяжки болта отличается тем, что оно содержит средство сообщения затягивающего вращающего момента для передачи вращающего момента, вращающего внешнюю резьбу, головке болта и средство сообщения поперечной нагрузки для передачи поперечной нагрузки параллельно опорной поверхности болта головке болта таким образом, чтобы преднамеренно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, создаваемые при вращении внешней резьбы средством сообщения затягивающего вращающего момента.

То есть, согласно объекту изобретения по п.7, так как устройство для затяжки болта имеет средство сообщения затягивающего вращающего момента для передачи головке болта вращающего момента, вращающего внешнюю резьбу болта, и средство сообщения поперечной нагрузки для передачи головке болта поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности болта, для преднамеренного смещения поверхностных давлений резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, при вращении внешней резьбы болта средством сообщения затягивающего вращающего момента при использовании болта для скрепления скрепляемых элементов, становится возможной затяжка болта при передаче головке болта вращающего момента, вращающего внешнюю резьбу болта в состоянии смещения поверхностных давлений резьбовой поверхности и опорной поверхности болта. Вследствие этого, подобно аспекту изобретения по п.1, можно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, создаваемые при затяжке резьбы до требуемого состояния, и можно перемещать фактическую центральную ось вращения болта при затяжке болта от оси болта в направлении стороны высокого поверхностного давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта. Вследствие этого, можно снижать напряжение при кручении, создаваемое в резьбе, и произвести достаточное допустимое растягивающее напряжение резьбы для повышения предельного осевого усилия болта, когда происходит пластическая деформация, и увеличивать осевое усилие болта.

Кроме того, также как и по п.1, после завершения затяжки болта и устранения действия вращающего момента, который передавался головке болта, зацепление между внешней резьбой и внутренней резьбой может поддерживаться фрикционной силой, создаваемой в соответствии с коэффициентом трения самой резьбовой поверхности, и, по сравнению с использованием стабилизатора коэффициента трения, может создаваться более высокое осевое усилие болта.

Согласно объекту изобретения, сформулированному в п.8, предложено устройство для затяжки болта по п.7, отличающееся тем, что средство сообщения поперечной нагрузки содержит средство определения смещения для определения параллельного перемещения головки болта относительно опорной поверхности болта при затягивании болта средством сообщения затягивающего вращающего момента и средство регулирования поперечной нагрузки для регулирования поперечной нагрузки на основании параллельного перемещения головки болта относительно опорной поверхности болта, определенного средством определения смещения, причем средство регулирования поперечной нагрузки выполнено с возможностью регулирования поперечной нагрузки таким образом, чтобы преднамеренно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта при затяжке болта и обеспечивать затяжку болта в состоянии, когда головка болта скользит параллельно опорной поверхности болта.

То есть, согласно объекту изобретения по п.8, так как средство сообщения поперечной нагрузки содержит средство определения смещения и средство регулирования поперечной нагрузки, при затяжке болта можно преднамеренно смещать поверхностные давления резьбовой поверхности и опорной поверхности болта и затягивать болт в состоянии, когда головка болта скользит параллельно опорной поверхности болта.

Согласно объектам изобретения, сформулированным в пунктах формулы изобретения, существуют общие эффекты, которые позволяют затягивать болт в состоянии преднамеренного смещения поверхностных давлений резьбовой поверхности и опорной поверхности болта и осуществлять увеличение осевого усилия болта без изменения коэффициента трения самой резьбы.

Таким образом, согласно объектам изобретения, соответствующим пунктам формулы изобретения, становится возможным создание более высокого осевого усилия болта по сравнению со случаем использования стабилизатора коэффициента трения без каких-либо ограничений увеличения осевого усилия болта вследствие самоудерживания резьбы, которое становится проблемой при использовании стабилизатора коэффициента трения для увеличения осевого усилия болта.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид, показывающий состояние болта перед сообщением головке болта поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности болта.

Фиг.2 представляет собой вид, показывающий состояние болта, когда поперечная нагрузка, параллельная опорной поверхности болта, передана головке болта из состояния, показанного на фиг.1, и, кроме того, когда гнезду передан вращающий момент, вызывающий вращение головки болта.

Фиг.3 представляет собой вид первого варианта осуществления изобретения для осуществления способа затяжки болта согласно настоящему изобретению.

Фиг.4 представляет собой вид более конкретного варианта выполнения средства сообщения затягивающего вращающего момента и средства сообщения поперечной нагрузки согласно первому варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.3.

Фиг.5 представляет собой вид внутренней резьбы во втором варианте осуществления изобретения для осуществления способа затяжки болта согласно настоящему изобретению.

Фиг.6 представляет собой вид внутренней резьбы в третьем варианте осуществления изобретения для осуществления способа затяжки болта согласно настоящему изобретению.

Фиг.7 представляет собой вид внешней резьбы в четвертом варианте осуществления изобретения для осуществления способа затяжки болта согласно настоящему изобретению.

Фиг.8 представляет собой схематичный вид в сборе болта согласно четвертому варианту осуществления изобретения, и вращательного молотка, образующего устройство для затяжки болта, способное синхронизировать направление передачи поперечной нагрузки, передаваемой головке болта при вращении болта.

Фиг.9 представляет собой вид сечения вращательного молоткового устройства, выполненного по линии А-А на фиг.8.

Фиг.10 представляет собой вид внешней резьбы в пятом варианте осуществления изобретения для осуществления способа затяжки болта согласно настоящему изобретению.

Фиг.11 представляет собой вид шестого варианта осуществления изобретения для осуществления способа затяжки болта согласно настоящему изобретению.

Фиг.12 представляет собой блок-схему последовательности операций, показывающую вариант программы управления затяжкой болта, выполняемой устройством для затяжки болта, согласно настоящему изобретению, показанным на фиг.11.

Фиг.13 представляет собой пример параллельного перемещения гнезда относительно опорной поверхности болта, когда выполняется программа управления затяжкой болта, показанная на фиг.12, то есть тенденция смещения относительно времени.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи будут описаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения.

Сначала будет описано со ссылками на фиг.1 и 2 основное понятие способа затяжки болта согласно настоящему изобретению.

На фиг.1 представлен вид, показывающий одно состояние болта перед тем, как поперечная нагрузка, параллельная опорной поверхности болта, передается головке болта. На фиг.1 ссылочная позиция 1 обозначает болт, ссылочная позиция 2 обозначает головку болта, ссылочная позиция 3 обозначает тело болта, ссылочная позиция 4 обозначает внешнюю резьбу, выполненную на теле 3 болта, ссылочная позиция 5 обозначает скрепляемые части, ссылочная позиция 6 обозначает внутреннюю резьбу, входящую в зацепление с внешней резьбой, ссылочная позиция 7 обозначает гнездо, передающее вращательный момент головке 2 болта, ссылочная позиция 8 обозначает опорную поверхность болта, формирующую поверхность, когда головка 2 болта и прикрепляемая часть 5 входят в зацепление, ссылочная позиция 9 обозначает резьбовую поверхность, формирующую поверхность, когда внешняя резьба 4 и внутренняя резьба 6 входят в зацепление, и ссылочная позиция 10 обозначает фрикционную поверхность сцепления между скрепляемыми частями.

На фиг.2 представлен вид, показывающий состояние болта, когда поперечная нагрузка, параллельная опорной поверхности 8 болта, передается головке 2 болта из состояния, показанного на фиг.1, и также, когда вращающий момент, вызывающий вращение головки 2 болта, сообщается гнезду 7.

Как показано на фиг.2, когда поперечная нагрузка, параллельная опорной поверхности 8 болта, передается головке 2 болта гнездом 7, ось 11 болта наклоняется относительно вертикальной линии 12 опорной поверхности болта, и также головка 2 болта отклоняется относительно опорной поверхности 8 болта. Следует отметить, что фиг.2 изображена таким образом, чтобы показать эти наклоненные состояния, но в действительности угол θ1 этих отклонений является очень небольшим углом, составляющим, например, 0,01°.

Если в этом состоянии, то есть в состоянии, когда ось 11 болта наклонена относительно вертикальной линии 12 опорной поверхности болта и, кроме того, головка 2 болта отклоняется относительно опорной поверхности 8 болта, и вращающий момент передается через гнездо 7 головке 2 болта, болт затягивается в состоянии смещения поверхностных давлений опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9.

Заявитель обнаружил методом конечных элементов, что благодаря затяжке болта 1 в состоянии передачи поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности 8 болта, головке 2 болта и смещения поверхностных давлений опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9, произведенного при затяжке болта 1, можно смещать фактическую центральную ось вращения болта (также названную "мгновенной центральной осью вращения") от оси 11 болта в направлении стороны высокого поверхностного давления резьбовой поверхности 9 и опорной поверхности 8 болта вследствие смещения поверхностных давлений опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9, и, вследствие этого, возможно создание более высокого осевого усилия болта меньшим вращающим моментом затяжки по сравнению с отсутствием передачи поперечной нагрузки головке 2 болта.

Выведя это, заявитель сначала проверил методом конечных элементов поведение вращающего момента, требуемого для затяжки болта при передаче нагрузки сдвигающего типа скрепляемым частям, скрепляемым болтом.

При передаче нагрузки сдвигающего типа скрепляемым элементам, скрепляемым болтом, известно, что возникает такое явление, что болт легко может начинать вращаться, то есть происходит ослабление затяжки болта. Кроме того, существует теория, что это явление возникает вследствие снижения коэффициента трения в направлении вращения вокруг оси болта. В соответствии с этим, когда существует боковое проскальзывание на обеих из резьбовой поверхности и опорной поверхности болта, коэффициент трения во вращательном направлении вокруг оси болта падает до очень малой величины от 0,005 до 0,02, и это вызывает ослабление затяжки болта.

Заявитель сформировал модели анализа, соответствующие случаю приложения и случаю не приложения нагрузки сдвигающего типа скрепляемым элементам, скрепляемым болтом, с заданием ограничивающего условия, согласно которому коэффициент трения опорной поверхности болта и резьбовой поверхности поддерживается не на уровне очень малой величины, составляющей от 0,005 до 0,02, но на уровне реального коэффициента трения опорной поверхности болта и резьбовой поверхности, например, коэффициента трения, составляющего приблизительно 0,1, таким образом, для проверки этой теории.

В результате, заявитель установил, что в состоянии, когда скрепляемым элементам передается нагрузка сдвигающего типа и поверхностным давлениям опорной поверхности болта и резьбовой поверхности сообщается смещение, коэффициент трения опорной поверхности болта и резьбовой поверхности поддерживается на уровне свойственного коэффициента трения, но, несмотря на это, то есть даже если коэффициент трения опорной поверхности болта и резьбовой поверхности не составляет очень малую величину от 0,005 до 0,02 благодаря перемещению центральной оси вращения болта от оси болта в направлении стороны части высокого давления, вращающий момент, требуемый для вращения болта, падает по сравнению со случаем, когда скрепляемым элементам не сообщается нагрузка сдвигающего типа.

На основании этого заявитель вывел основное понятие, которое состоит в том явлении, что болт легко вращается в состоянии, когда скрепляемым элементам, скрепляемым болтом, сообщается нагрузка сдвигающего типа не вследствие снижения коэффициента трения во вращательном направлении вокруг оси болта, но вследствие смещения поверхностных давлений опорной поверхности болта и резьбовой поверхности вследствие передачи нагрузки сдвигающего типа, а также вследствие смещения поверхностных давлений опорной поверхности болта и резьбовой поверхности, фактическая центральная ось вращения болта перемещается от оси болта в направлении, приближающемся к части высокого поверхностного давления опорной поверхности болта и резьбовой поверхности, и, вследствие этого, вращающий момент, требуемый для вращения болта, снижается.

Фактическая центральная ось вращения болта, сообщаемая смещением поверхностных давлений опорной поверхности болта и резьбовой поверхности, представляется идеальной для того, чтобы становиться линией, соединяющей часть высокого поверхностного давления опорной поверхности болта и часть высокого поверхностного давления резьбовой поверхности. Причиной, почему это происходит, вероятно, является то, что большая часть поверхностного давления создает трудность перемещения, и болт вращается вокруг части высокого поверхностного давления. Однако смещение поверхностных давлений опорной поверхности болта и резьбовой поверхности вероятно не создается так, что оно сконцентрировано в единственной точке. В целом, оно создается с распространением по некоторой площади. Таким образом, фактическую центральную ось вращения болта, образуемую смещением поверхностных давлений опорной поверхности болта и резьбовой поверхности, следует рассматривать как становящуюся линией, соединяющей часть опорной поверхности болта вблизи части высокого давления и части резьбовой поверхности вблизи части высокого давления.

Кроме того, фактическая центральная ось вращения болта, образованная смещением поверхностных давлений опорной поверхности болта и резьбовой поверхности, рассматривается как становящаяся линией, соединяющей часть вблизи части высокого давления опорной поверхности болта и часть вблизи части высокого давления резьбовой поверхности. Фактическая центральная ось вращения болта перемещается от оси болта в направлении приближения к части высокого поверхностного давления. Самое короткое расстояние от фактической центральной оси вращения болта к части высокого поверхностного давления становится короче. Вследствие этого, становится легче вывести объяснение того явления, что вращающий момент, требуемый для вращения болта, становится меньше. При предположении, что фактическая центральная ось вращения болта перемещается от части высокого поверхностного давления в направлении от нее, самое короткое расстояние от центральной оси вращения болта к части высокого поверхностного давления должно стать более длинным, и вращающий момент, требуемый для вращения болта, должен быть увеличен. Это несовместимо с результатами анализа.

Затем заявитель использовал метод конечных элементов для проверки поведения поверхностных давлений опорной поверхности 8 и резьбовой поверхности 9 и вращающего момента, требуемого для вращения болта 1 в состоянии сообщения поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности 8 болта, головке 2 болта для проверки того, может ли это основное понятие применяться относительно способа затяжки болта для увеличения осевого усилия болта при затяжке болта.

При этой проверке заявитель сформировал модели анализа, соответствующие случаю передачи и случаю не передачи поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности 8 болта, головке 2 болта, при задании ограничивающего условия, что коэффициент трения опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9 поддерживаются не с очень малой величиной от 0,005 до 0,02, но с реальным коэффициентом трения опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9, например, коэффициентом трения, составляющим приблизительно 0,1.

В результате, заявитель обнаружил, что в состоянии при передаче поперечной нагрузки головке 2 болта для смещения поверхностных давлений опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9 подобно случаю, когда скрепляемым элементам сообщается нагрузка сдвигающего типа, коэффициент трения опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9 поддерживается на уровне естественного коэффициента трения, но, несмотря на это, то есть даже если коэффициент трения опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9 не является очень малой величиной от 0,005 до 0,02, посредством перемещения центральной оси вращения болта от оси 11 болта в направлении стороны части высокого давления, вращающий момент, требуемый для вращения болта, падает по сравнению со случаем, когда головке 2 болта не сообщается поперечная нагрузка.

Таким образом, это основное понятие может применяться для способа затяжки болта. Посредством сообщения поперечной нагрузки, параллельной опорной поверхности 8 болта, головке 2 болта и затяжки болта 1 в состоянии смещения поверхностных давлений опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9, создаваемых при затяжке болта 1, можно перемещать фактическую центральную ось вращения болта от оси 11 болта в направлении стороны высокого поверхностного давления посредством смещения поверхностных давлений опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9. Вследствие этого представляется подтвержденным, что, по сравнению с отсутствием сообщения поперечной нагрузки головке 2 болта, для затяжки болта может использоваться меньший затягивающий вращающий момент.

Далее будет описан тот факт, что при уменьшении затягивающего вращающего момента, требуемого при затяжке болта, становится возможным увеличение осевого усилия болта, создаваемого при затяжке болта.

Во время затяжки болта на тело болта воздействует напряжение τ кручения, соответствующее вращающему моменту затяжки болта и растягивающему напряжению σ, соответствующему осевому усилию болта. Эквивалентное напряжение σ_е после того, как они скомбинированы, в целом выражается эллиптическим уравнением σ_е ²=(σ²+3τ²) и обрабатывается как упругая деформация до достижения предельного напряжения σ_у сдвига материала болта.

Таким образом, для повышения предельного осевого усилия болта, когда болт деформируется, достаточно уменьшить напряжение τ кручения, создаваемое при затяжке болта. Уменьшение вращающего момента, требуемого при затяжке болта, означает уменьшение напряжения τ кручения, создаваемого при затяжке болта. Допустимый диапазон растягивающего напряжения σ, соответствующего осевому усилию болта, увеличивается. Это означает увеличение предельного осевого усилия болта, когда болт деформируется. По сравнению со случаем отсутствия передачи поперечной нагрузки головке 2 болта может быть придано более высокое осевое усилие болта.

Как описано выше, согласно способу затяжки болта, соответствующему настоящему изобретению, благодаря изменению способа скрепления без изменения самого коэффициента трения, в частности, благодаря затяжке болта в состоянии, обеспечивающем смещение поверхностных давлений опорной поверхности 8 болта и резьбовой поверхности 9, демонстрируется эффект, аналогичный показанному при уменьшении коэффициента трения резьбовой поверхности 9, то есть демонстрируется эффект увеличения осевого усилия болта при затяжке болта 1.

Кроме того, когда затяжка болта 1 завершается, и затягивающий вращающий момент, переданный головке 2 болта, устраняется, можно поддерживать зацепление между внешней резьбой и внутренней резьбой силой трения, создаваемой в соответствии с коэффициентом трения самой резьбовой поверхности 9.

Вследствие этого становится возможным сообщение более высокого осевого усилия болта по сравнению с использованием стабилизатора коэффициента трения без любых ограничений увеличения осевого усилия болта вследствие самоудерживания резьбы, которое является проблемой при использовании стабилизатора коэффициента трения для увеличения осевого усилия болта.

Более высокое осевое усилие болта вызывает сильное фрикционное сцепление на фрикционной поверхности 10 сцепления между скрепляемыми частями. Вследствие этого сильного фрикционного сцепления проскальзывание между скрепляемыми частями, когда действует поперечная сила, может быть более полно предотвращено. Соответственно, становится возможным исключение проскальзывания между скрепляемыми частями и более полное предотвращение ослабления затяжки резьбы.

Согласно способу затяжки болта, соответствующему насто