болт

Формула изобретения

Болт, содержащий многогранную головку с выступами на ее торцевой поверхности, сопрягаемой с поверхностью изделия, буртик, соединяющий головку болта с соосно расположенным резьбоцилиндрическим стержнем, отличающийся тем, что головка болта имеет галтельный переход к фланцу по внешней части периферии сопряжения, цилиндрическое глухое отверстие с торца, а со стороны рабочего торца фланца выполнены рифления с сечением в развертке в виде режущего клина с отрицательной режущей кромкой и обратной схемой резания, при этом конструкция болта способствует созданию стружечного слоя, который после вибрационного брикетирования становится неподвижной подкладкой, обеспечивающей фрикционное замыкание резьбового звена крепления головки болта относительно наиболее удаленных витков резьбового профиля, а направление движения микрослоев стружки создает условия образования прогиба кольцевого фланца с рифлениями на рабочей поверхности, при этом режущие кромки выполнены со слоем из оксида алюминия не менее 10^-6 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для резьбовых соединений, работающих в условиях знакопеременных вибрационных нагружений.

Аналог [1] содержит вспомогательную прокладку для обеспечения стопорения резьбового соединения, что повышает стоимость изготовления и не способствует долговечности соединения болта и сопрягаемой с ним поверхности в ответственных соединениях с резьбовым профилем.

Прототип [2] имеет больше схожих признаков с предлагаемым техническим решением, наряду с недостатками, уменьшающими его значимость по сравнению с предлагаемым техническим решением: однородность металлов болта и сопрягаемого с ним изделия; сложность выполнения криволинейных выступов, не позволяющая выполнить процесс врезания в сопрягаемую поверхность изделия; реверс болта исключает применение другого аналогичного болта, ввиду образования наклепа на контактной поверхности изделия под головкой болта.

Цель изобретения - повышение надежности резьбового соединения, работающего в условиях знакопеременных вибрационных нагружений.

Это достигается тем, что болт, содержащий многогранную головку, с выступами на ее торцовой поверхности, сопрягаемой с поверхностью изделия, буртик, соединяющий головку болта с соосно расположенным резьбо-цилиндрическим стержнем, отличающийся тем, что головка болта имеет галтельный переход к фланцу по внешней части периферии сопряжения, цилиндрическое глухое отверстие с торца, а со стороны рабочего торца фланца выполнены рифления, с сечением в развертке в виде режущего клина с отрицательной режущей кромкой и обратной схемой резания, при этом конструкция болта способствует созданию стружечного слоя, который после вибрационного брикетирования становится неподвижной подкладкой, обеспечивающей фрикционное замыкание резьбового звена крепления головки болта относительно наиболее удаленных витков резьбового профиля, а направление движения микрослоев стружки создает условия образования прогиба кольцевого фланца с рифлениями на рабочей поверхности, при этом режущие кромки выполнены со слоем из оксида алюминия не менее 10^-6 мм.

На фиг. 1 изображена боковая проекция болта; на фиг. 2 - развертка режущего профиля рифлений; на фиг. 3 - зона взаимодействия задней режущей кромки и спакетированной стружки с поверхностным слоем изделия; на фиг. 4 - схема силового взаимодействия между рифлениями фланца головки болта и резьбового участка с соответствующими зонами поверхностного слоя изделия и резьбовой поверхностью отверстия.

Условные обозначения на графических изображениях: 1 - болт; 2 - многогранная головка болта; 3 - рабочая фаска на огранке головки болта; 4 - дно глухого цилиндрического отверстия на торце головки болта, служащая для нанесения маркировки, номера заявки и/или номера патента, относящегося к защищаемому объекту; 5 - радиусный переход формы цилиндрического отверстия; 6 - цилиндрический фланец, объединяющий монолитную взаимосвязь головки болта и цилиндрическую поверхность с переходящими от нее на торец фланца 6 режущих кромок рифлений 9 с покрытием 7; 8 - цилиндрическая поверхность стержня болта; 10 - резьбовой профиль стержневого участка болта; 11 - площадка для нанесения маркировки; 12 - оппозитно расположенные замыкающее звено из спрессованной стружки, покоящейся на микронеровностях, получаемых от режущих кромок рифлений 9; Д - диаметр фланца 6; Д₁ - диаметр внутреннего цилиндрического глухого отверстия на головке болта; К - вылет вершин режущих кромок радиально расположенных рифлений на рабочей стороне фланца 6; Б - размер площади задней грани, выполненной на рифлении; 3-6^o - главный задний угол режущего клина рифления; Г_н - главный передний угол режущего клина рифления, представленный в нормальном сечении; А_г - главная передняя поверхность режущего рифления; Р_р - сила растяжения болта; М_изг - момент изгиба стержневой части болта; D_з - движение рабочей подачи при закручивании резьбового профиля болта; D_f - движение фрикционного воздействия на болт, изменяющее картину силовых напряжений относительно сопрягаемой с ним поверхностью заготовки и/или детали; Т - шаг между рифлениями; оксид алюминия - напыление; 13 - опрессованный слой стружки, располагаемый между стружечной канавкой и поверхностью сопрягаемого с болтом изделия.

Особенности зубчатой рабочей части болта.

Болт имеет рифления, которые представляют собой режущие зубчики с отрицательным передним углом Г_н и отрицательной режущей кромкой, создающей условия движения стружки к центру вращения болта, что приводит к гарантированному замыканию контактных поверхностей болта и фиксируемого изделия.

Рифления снабжены покрытием из оксида алюминия.

При закручивании болта используется вся его длина рабочего стержня, участвующая одновременно в растяжении и кручении в процессе восприятия контактных нагружений.

При откручивании болта механическим путем момент закручивания следует учитывать с коэффициентом увеличения.

Болт 1 содержит многогранную головку 2 с выступами 9 на торцовой поверхности фланца 6. Зубчики 9 имеют покрытие 7. Цилиндрический 8 и резьбовой 10 участки болта расположены на стержне.

Головка 2 болта 1 по периферии имеет галтельный переход к фланцу 6. Торец цилиндрического глухого отверстия 4 с радиальным переходом 5 служит для нанесения маркировки на площадке 11. Торец фланца 6 снабжен рифлениями 9. Сечение рифлений в развертке представлено в виде режущего клина с отрицательной режущей кромкой и обратной схемой резания.

При закручивании болта 1 фланец 6 под воздействием пакетируемой стружки 13 испытывает плавное давление от поверхности заготовки.

Задняя поверхность А_а и передняя - А_г образуют направление впадин стружечной канавки 12. Вибрационное брикетирование стружки 13 образует прерывистую подкладку под рабочей частью фланца 6. За счет этого обеспечивается фрикционный контакт и замыкание резьбового звена относительно фланца головки болта.

Витки резьбового профиля получают гарантированное нагружение. Кольцевой фланец 6 прогибается, так как рифления 9 способствуют этому при затягивании резьбового соединения за счет обратной схемы резания, причем покрытие из оксида алюминия гарантирует сухую смазку в процессе резания поверхности изделия.

Промышленная полезность нового технического решения объясняется высокой надежностью резьбовых соединений с гарантированным натягом и определенным периодом эксплуатации. Болт можно использовать многократно и не только для конструкций машин в виде автотранспортных средств передвижения, а также при сооружении механизмов в строительных объектов техники, космических станциях и подводных сооружениях.

Новизна предлагаемого технического решения состоит в том, что рифления с покрытием используются как режуще-упрочняющий инструментарий резьбовых изделий, при этом сечение канавки между рифлениями превышает сечение объема срезаемого металла в пределах изменения и перехода упругого состояния стружки в твердое в процессе фиксации болта с поверхностью изделия, а форма замкнутой поверхности резьбового профиля от головки болта по диаметральному сечению, что приводит состояние кинематического взаимодействия с резьбовым цилиндрическим отверстием детали, сопрягаемой с болтом, к осевому растяжению и одновременному кручению по всей длине резьбы цилиндрического стержня, чему также способствует кинематический фрикционный реверсивный наклон задней поверхности режущего клина рифления(ий) и запирающего(их) слоя(ев) стружки относительно микрометрических неровностей на поверхности изделия и/или детали.