Самоконтрящийся разьбовой элемент
Патент 694683
Авторы
Классы МПК
Самоконтрящийся разьбовой элемент
Иллюстрации
Реферат
О Д И С А Н И Е-;ц694683
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.02.77 (21) 2449188, 25-27 (51) М. Кл.-з
Г 1GB 39/00 с присоединение.; заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 30.10.79. Бюллетень ¹ 40
Дата опубликования описания 30.10.79
Государственный комитет
СССР (53) УДК 621.882.3 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения
Е. Н. Петров (71) Заявитель (54) САМОКОНТРЯЩИЙСЯ РЕЗЪБОВОЙ ЭЛЕМЕНТ
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах стопорения резьбовых соединений, работающих в условиях вибраций, повышенных и пониженных температур, например, в авиакосмической технике.
Известен целый ряд самоконтрящихся резьбовых элементов, в которых стопорение осуществляется за счет создания дополнительных сил трения в резьбе.
Известен, в частности, самоконтрящийся резьбовой элемент, содержащий биметаллическую вставку, например, из черного и цветного (на периферии) металлов (11.
Недостатки указанного известного элемента состоят в его недостаточной эффективности и надежности стопорения, так как при невысоких температурах слишком мала разница в коэффициентах теплового расширения, а при нормальной и особенно при отрицательных температурах стопорения вообще не создается.
Известен также самоконтрящийся резьбовой элемент, содержащий вставки с резьбовыми поверхностями, являющимися частью резьбы элемента, выполненными из материалов с иным коэффициентом теплового расширения, чем у материала элемента (2).
Данное известное устройство по своей технической сущности п достигаемому эффекту наиболее близко к изобретению.
Достоинством указанного самоконтрящегося элемента является реализация им возможности стопорения при нормальных температурах синтетической вставкой, при высоких температурах термически расширяющейся вставкой.
Недостатки данного известного устройст10 ва состоят в следующем: ненадежность стопорения при невысоких температурах (порядка 100 С), обусловленная тем, что синтетическая вставка уже не обладает теми стопорящимп свойствами, которыми она
15 обладала прп нормальных температурах, а вставка из материала, имеющего коэффициент термического расширения больший, чем у материала резьбового элемента, получает незначительное относительное удлинение и, 20 следовательно, создает незначительное действие вставки в качестве стопора; ненадежность стопорения при низких (отрицательных) температурах в связи с тем, что синтетическая вставка при температурах поряд25 ка минус бО С теряет свою упр гость и эластичность (замораживается), что ведет к снижению коэффициента трения с материалом ответной дсталп, а хрупкость вставки при воздействии на нее знакопеременных
30 динамических нагрузок снижает прочность
694683 и создаст опасность растрсскиганпя вставки; Hcr,oçìoærrocò. Обеспечения строго регламс и ро13айцой величины усилия затяхк1<п связи c rra rnr.lc>l crrrrreTrr rec«or вставки, ",.Оз Z»;nrrlc l до11олнптсльпь1с сил ь1 треп ra 13 рсзьбовой наре.
Цсл11о пзобрстспп.. является уменьшение с1л трепи; в резьбе прп завигппп-.аппи— свини»ванин прп нормальной температуре (20 C:) и повышенно падсхкности стопоренпя
I .ð;r повышспн1.1х (свышс 100 С) п пониженгь . (нпжс --60 Ñ) тсмпературах при стопоpcitrlll l3 1ITepâà Ic тс мпсратур менее 1б il более 24 С.
Указанная цель достигастся тем, что вставки выпо Iíñíû пз материалов, обладающих термомсханпческой «память1О», пр1 .
;->Том p;1, i IIÖIIß фОрм ВСТавоl. IlpH HX 1 rapTeÍсп1пвп трансформации нагреванием или
Охл»ждсппем От нормальной те lпepaтуpbr направлена на создание натяга в резьбовом соединении. При этом вставки выполнены в виде колец, неподвижно закрепленных в малопагружспном участке элемента. причсм одно кольцо выполнено с редукцией рсз бовой rloacpxrroc rrr в цилиндрическую
1pli нагревании, а другое — при охлаждении, а вставки выполнены пз сплава на основе мсталлпда титан †IIHKe.
На фпг. 1 изобраисена самоконтрящаяся гайка; на фиг. 2 — ненагруженная часть рсзьбового стержня (болта, винта, шпильк 1); на фиг. 3 — узел 1 а фиг. 1 (a — кольца прп нормальной температуре; б — кольца прп повышснной температуре; в — кольца прп пониженной температуре) .
В теле резьбового элемента 1 вставки выполнены в виде колец 2 и 3.
При этом одни цилиндрические поверхности втулок неподвижно скреплены с телом резьбового элемента, а другие при нормальных температурах являются продолжением резьбы элемента. Резьба колец выполнена методом деформации (накаткой, штамповкой, ковкой и т. п.) из заготовок, имеющих формы гладких колец.
Таким образом, при завинчивании такого резьбового элемента дополнительных сил трения в резьбовой паре не возникает, так как резьбовыс поверхности вставок являются продолжением резьбы элемента. После того, как резьбовой элемент в определенном устройстве будет нагрет или охлажден до температур фазового превращения, произойдет редукция, т. е. изменение размеров и формы вставки (ее резьбовой поверхности) и она будет стремиться за счет термомеханической памяти вернуться к своей первоначальной форме (форме втулки без резьбы).
Стоп орящие кольца (вставки) выполнены таким образом, что при нормальной температуре они имеют резьбовую поверхность, а при повышенных температурах резьбовая поверхность кольца, например )
l5
G0
4 кольца 2, редуцируется в цплпндрическуro, а при пониженных температурах резьбовая поверхность кольц» 3 редуцируется в цплпндри IccKKIo. Таким образом, за счет эффекта восстановления псрвоначальной формы создается сосдинснис с большим натягом, а следовательно, создается надежное стопорение.
Процесс деформация — восстановление первоначальной формы может повторяться несколько миллионов раз, причем этот цикл обратимый (при нагреве кольцо 2 теряет резьбу, при охлаждении кольцо 2 восстанавливает резьбу, а кольцо 3 теряет).
Интервал фазового превращения может быть от минус 250 до 330 С. Сборка ответственных узлов аэрокосмической техники производится в нормальных температурных условиях (20 С), а их эксплуатация в общем случае отличи» от нормальных температур.
Сплавы на основе металлида титан †никель представляются оптимальными: относительно прочны — до 800 кг/см и тверды— до б0 HRC, обладают высокой деформирующей способностью, малой удельной массой, высоким электросопротивлением, низкой теплопроводностью, жаростойкостью, немагнитностью, высоким коэффициентом трения и свариваемостью при наименьшей стоимости в сравнении со сплавами, использующими золото и серебро.
Предлагаемая форма выполнения вставок также оптимальна, так как выполнение вставки в виде кольца выигрывает перед формой призмы за счет того, что позволяет не ослаблять опасное сечение, т. е. позволяет снизить концентрацию напряжений в резьбовом элементе и обладает большой площадью контакта с ответной деталью, что необходимо для создания больших сил трения при стопорении.
Использование описываемого элемента в системах с ограниченной массой и подверженных воздействию знакопеременных возмущающих факторов и значительным колебаниям температур позволяет повысить надежность стопорения. Это связано с простотой конструкции резьбового элемента, его прочность1о, малой массой, технологичностью изготовления, сравнительно низкой стоимостью исходных материалов, высокой надежностью стопоренпя (высокого натяга и сил трения в резьбе), демпфирующей способностью вставок и т. п.
Формула изобретения
1. Самоконтрящийся резьбовой элемент, содержащий вставки с резьбовыми поверхностями, являющимися частью резьбы элемента, причем вставки выполнены из материала с иным коэффициентом теплового расширения, чем 5 материала элемента, о тл ич а ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения сил трения в резьбе при завинчива694683
Рие. 2
Щцг,3
Составитель А. Шаповаленко
Техред Н. Строганова
Редактор Н. Суханова
Корректоры Е Осипова и Т. Добровольская
Заказ 2222/6 Изд. № 615 Тираж 1139 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 нии и отвинчивании элемента при нормальной температуре и повышения надежности стопорения при температурах, отличных от нормальной, вставки выполнены из материалов, обладающих термомеханической памятью, при этом редукция форм вставок при их мартенситной трансформации нагреванием или охлаждением от нормальной температуры направлена на создание натяга в резьбовом соединении.
2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения концентрации напряжения, вставки выполнены в виде колец, неподвижно закрепленных в малонагруженном участке элемента.
3, Элемент по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щи йс я тем, что одно кольцо выполнено с редукцией резьбовой поверхности в цилиндрическую при нагревании, а другое — при ох5 лаждении.
4. Элемент по пп. 1 — 3, о тл и ч а ю щи йся тем, что вставки выполнены из сплава на основе, металлида титан — никель.
10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США Хо 3474845, кл. 151 — 21, 1969.
2. Авторское свидетельство Ко 586693, 15 кл. F 16В 39/04, 1976 (прототип),