Спосіб затягування різьбових з`єднань

Спосіб затягування різьбових з'єднань, що полягає в накручуванні гайки на різьбовий стер 3 Спосіб затягування різьбових з'єднань, заснований на докладанні до різьбового елемента розтягуючого зусилля [Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов - Μ.: Машиностроение, 1980. - С.181, рис.156], призначений для середньої і великої нарізі (М16...М60). Використання даного способу для великої нарізі (більш ніж МІ6) вимагає контролю величини витягування шпильки і значно ускладнює процес затягування різьбового з'єднання. Як прототип взятий спосіб затягування різьбових з'єднань, заснований на використанні розтягуючого осьового зусилля, що докладається до шпильки [М.Л. Гельфанд. Сборка резьбовых соединений / М.Л. Гельфанд, Я.Н. Цепенюк, O.K. Кузнецов. - Μ.: Машиностроение, 1979. - С.64-67], що викликає її деформацію (подовження) в межах пружності з утворенням зазору між опорною торцевою поверхнею гайки і поверхнею однієї з деталей, що з'єднуються (наприклад, кришки). Потім, шляхом створення відомими способами крутячого моменту, що докладається до гайки, здійснюють вибірку зазору, що утворився і знімають розтягуюче осьове зусилля. Під дією накопиченої енергії пружної деформації шпилька приймає первинну довжину, внаслідок чого створюється необхідний натяг в різьбовому з'єднанні і в кільцевому стику між корпусом і кришкою. Недоліки, що характеризують такий спосіб затягування різьбових з'єднань, наступні. По-перше, неможливо забезпечити рівномірне зусилля затягування (натяг) через різні величини сил тертя як в нарізі, так і в місцях дотику гайок з кришкою, що має негативний вплив на якість герметизації кільцевого стику. По-друге, існуюча відмінність в геометричних параметрах нарізі (точність її виготовлення) гайок і шпильок також буде негативно впливати на якість герметизації стику. По-третє, крім пристрою, що створює осьове зусилля, ще необхідний пристрій для створення крутячого моменту, який докладається до гайки, що призводить до збільшених енерго- і матеріаловитрат. У основу запропонованого винаходу покладена задача забезпечення рівномірного затягування різьбових з'єднань деталей енергетичного обладнання, що сприяє підвищенню експлуатаційної надійності останнього, а також зменшення часових і матеріальних витрат, пов'язаних з виконанням даної операції. Суть винаходу полягає в тому, що в різьбове з'єднання встановлюють П-подібну шайбу фіксованої товщини, потім шайбу прибирають і гайку докручують на величину подовження стержньового елемента (шпильки, болта, гвинта). До стержньового елемента різьбового з'єднання докладають осьову силу, яка дорівнює силі затягування необхідного в цьому з'єднанні, що приводить до подовження стержньового елемента і збільшення зазору між торцем гайки і фланцем до товщини Пподібної шайби. Шайбу встановлюють на місце в різьбове з'єднання, і знімають осьове зусилля, що докладається до різьбового стрижня. 86049 4 Порівняння аналога і прототипу з запропонованим рішенням дозволяє виявити нові технологічні особливості, притаманні останньому: - наявність в різьбових з'єднаннях кришки (фланца) однакових за товщиною шайб забезпечує у всіх різьбових з'єднаннях одне і теж осьове зусилля затягування; - затягування кришки (фланця) відбувається за один прохід і забезпечує високу точність створення осьових зусиль затягування в різьбових з'єднаннях; - операція затягування істотно спрощується, оскільки не вимагає силових механізмів нагвинчення - накручування гайки; - не потрібний контроль за величиною витягування шпильки, оскільки шайби мають фіксовану товщину. На Фіг.1...8 представлена схема поетапного затягування різьбових з'єднань фланця. На Фіг.1 в зазор, що є між гайкою і кришкою, встановлюють П-подібні шайби фіксованої товщини. На Фіг.2 - докручування гайки без моменту затягування до торкання своїм торцем площини шайби. Потім на різьбовий кінець, наприклад шпильки, накручують шток гідроциліндра (Фіг.3). П-подібні шайби видаляють з різьбових з'єднань, внаслідок чого утвориться зазор S, рівний товщині шайби (Фіг.4). Гайку докручують без моменту затягування на величину D , зменшуючи зазор між торцем гайки і поверхнею кришки (Фіг.5), який стає рівним H=S-D, де Sш товщина П-подібної шайби; D - величина подовження різьбового стержня (шпильки), що забезпечує необхідне зусилля затягування. Величина подовження різьбового стержньового елемента розраховується за умови, що до цього елемента докладається осьова сила F, яка спричиняє його відносне подовження. Величина зміни довжини різьбового стержня в межах пружності визначається згідно із законом Гука [Кухлінг X. Справочник по физике. / Х. Кухлінг - М.: Мир, 1985. - С.138]. Lp s т LpF Dl = = , Е AE де Іp - початкова розрахункова довжина частини різьбового стержня, що навантажується; s - напруження в матеріалі стержня (для сталі 5,2*108Па/м2); Ε - модуль пружності матеріалу (для сталі 2,1*1010Па); F - розтягуюча сила, докладена до стрижня в осьовому напрямі; А - площа поперечного перетину стрижня 1 для різьбових деталей - площа створена внутрішнім діаметром нарізі. Для шпильки з діаметром нарізі М24х2, довжиною Lp=200мм=0,2м s т = 5,2 * 108 Н / м2 . Максимальна величина 4 DL =4,95*10 м=0,5мм; подовження: 5 Для цього потрібна сила F=16328Н. В реальних з'єднаннях величина подовження і докладена сила з урахуванням запасу міцності вибирається з урахуванням коефіцієнта К=0,5...0,8 (коефіцієнт безпеки). Після докручування гайки на величину D до стержньового кінця докладають необхідну розтягуючу силу F (Фіг.6), тим самим відновлюючи зазор S в різьбовому з'єднанні між торцем гайки і кришкою. У створений зазор між кришкою і гайкою різьбового з'єднання встановлюють раніше прибрану 86049 6 П-подібну шайбу (Фіг.7) і знімають навантаження F з різьбового стержня. Потім звільняють різьбові кінці стрижнів від втулки гідроциліндра (Фіг.8). У результаті в отриманому з'єднанні діє зусилля затягування Fзат, що забезпечує надійне прилягання деталей, створюючих стик, наприклад, з корпусом котла. Запропонований спосіб дозволяє автоматизувати процес затягування, оскільки значно простіше, ніж існуючі способи. 7 Комп’ютерна верстка О. Рябко 86049 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601