Повышение прочности резьбовых соединений автомобильной техники за счет применения прогрессивных крепежных изделий Овчинников, Александр Анатольевич

Введение к работе

Настоящий доклад обобщает комплекс исследований автора sa период 1974-1994 г.г., выполненных с целы» научного обоснования, разработки и совершенствования использования прогрессивных крепежных изделий на автомобильных и автобусных заводах страны.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Качество и технический уровень крепежных изделий оказывает сушественное влияние на основные зкоплуатаїшошше свойства автомобиля, и в значительной мере определяют безопасность автомобильной техники, особенно, в узлах рулевого управления, тормозной системы, ходовой части, силовых агрегатов й т.д.

Крепежные соединения работают при высоких статических и динамических нагрузках, поэтому совершенствование имеющихся и конструирование новых крепежных соединений связаны, глазным образок, с повышением их' прочности, т.е. способности воспринимать в определенных условиях н пределах те или иные воздействия без разрушения.

Отсутствие нормативно-технических документов и справочных-данных, недостаточное количество публикаций и, как следствие, недостаточное представление конструкторов и технологов о преимуществах ж эффективности применения прогрессивных крепежных изделий для повышения прочности крепежных соединений является одной из причин огра-. ничейного применения этих изделий в отечественном автомобилестроении. Все это обусловило актуальность поставленной работы.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. Фундаментальные основы теории и расчетов крепежных соединений автомобиля отражены в работах Е.А.Чудакова, И.А.Биргера, Г.В.Иосилевича, Ю.З.Шарловского, 1.Виганда, Дж.Юнкера,

известные работы И.А.Биргера, Г.В.Иосилевича, А.Н.Якушева, Ю.В.Шарловсксго посвящены изучению влияния основных параметров, допусков и посадок, технологии изготовления резьбы, КОНСТруКТЕВННХ Е технологических факторов на статическую и усталостную прочность резьбовых соединений, образованных традишоянымж крепежными изделиями. Рекомендации по повышению прочности даются именно для таких резьбовых соединений. Вопросы же применения прогрессивных крепежных изделий с целью повышения.прочности соединений в литературе освещены недостаточно. ,

В работах В.Г.Петрикова а А.П.Власова "Прогрессивные крепежные изделия" и др.основное' внимание уделяется изготовлению прогрессивных крепежных изделий, главным образом, высокопрочного крепежа и крепежных изделий для односторонней установки ж безударной клеп-кж. В работах Г.З.Иосилевича, Г.Б.Строганова, В.А.Антонова, хотя ж

рассмотрены способы повышения стабильности затяжка и основные метода стопорений гаек, однако отсутствует анализ влияния конструкция стопорящих элементов яа эксплуатационные свойства гаек и рекомендация по выбору оптимальных конструкций стопорящих элементов.

На конструкцию и размеры самокарезаюдих винтов разработан ряд государственных я отраслевых стандартов. В то же время, несмотря на широкое распространение их в современном машиностроении, нормативно-техническая документация на соединения с этими винтами отсутствует: не определены прочностные характеристики соединений, не установлен круг материалов, в которых следует применять саыонарезаю-щие винты, не нормированы диаметры установочных отверстий и хрутя-зще моменты ввинчивания и затяжки..

Резъбовыдазливащне стержневые изделия, позволяющие совместить операции сборка и образования резьба, появились в последнее время преимущественно в зарубежной практике. Потребность в таком крепеже для отечественного автомобилестроения составляет по приближенным оценкам не менее 400 млн шт. в год. К настоящему времени для нужд отечественной автомобильной промышленности освоен выпуск более 20-ТЇ типоразмеров реэьбовыдавлзваяших крепежных изделий. Тем не менее технические требования к соединениям со специальными резьбовыдавли-вапдями изделиями не разработаны,' не существует методики опенка ях прочностных характеристик, не нормированы крутящие моменты установок.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целы) представленной диссертационной работы является повышение прочностж резьбовых соединений автомобильной техники, за счет применения прогрессивных крепежных изделий. Достижение этой цели требует реше.чяя следующих задач:

1. Провести классификацию всех крепежных изделий. Уточнить понятия и определения крепежных изделий. Ввести определение прогрессивного крепежного нздзлия и оптимального крепежного соединения.

2. Исследовать савдстопорякиеся гайки различных конструкций. Изучить влияние конструкции стопорящих элементов з гайках на прочность соединений. Выработать рекомендации по использованию конструкций самостопорящихся гаек. . і

3. Установить технические требованы-« соединениям с самонаре-заиапми винтами. Ввести критерий оценки прочностных характеристик соединений и определить силовые характеристики соединений с само- ' -нарезающими винтами.¹ .

4. Исследовать сявщгальныв-рвзьбовадавливаппие стержневые крепежные изделия. Выработать технические требования к соединениям о

heme. Нормировать крутящие моменты"резьбообразовання ж аатяжга. Предложить методы упрочнения соедЕненгй с- тонколистовыми деталями с использование* резьбовыдазлнващих ж самоваре зашшх винтов.

5. Разработать и исследовать твердые смазки для установки прогрессивных крепежных изделии.

6. Разработать методику и провести оптимизацию крепежных соединений автомобильной техники с использованием прогрессжвных крепежных изделий.

ОБЪЕКТЫ ШУЩДОВАЕИЯ. Объектами исследования являются прогрессивные крепежные изделия и соединения для автомобилестроения: санс-етопорящиеся гайки различных конструкций с повышеннкм трением в резьбе, на опорной поверхности и с коническими элементами; резьбошдав-ливающие специальные стержневые крепежные изделия; самонарезагоне ванты и -соединения с деталями из пластмассы и металла; резьбозне соединения, с деталями из тонколистовых металлических материалов;' специальные твердые реаьбовке смазки', расширяющие область использования прогрессивных кр- ' -кных изделий; резьбовые соедин. яня автомобильной техники: моделей УАЗ, ПАЗ, ЛиАЗ, ГАЗ, КуАЗ, АЗЛК и др.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Проведена классификация крепежных изделий,введены определения прогрессивного крепежного изделия, рптикального крепежного соединения; осуществлена систематизация самостопорястхся гаек по участку создания дополнительных сил трения, на основе экспериментальных исследований .установлены основные требования к конструкции стопоряяего элемента и разработаны рекомендации по выбору рациональных конструкция стопорящих элементов, повышающих прочность и работоспособность соединения; предложены критерии оценки прочностных свойств соединений с резьбовыдавливающимк и саыокарезаяцжмг винтами, определены их прочностные характеристики; предложен способ повышения .прочности резьбовых соединений.с деталями из тонколисто— * Екх материалов; разработан новый еид смазки для установки прогрессивных крепежных изделий, увеличивающей прочностные характеристики соединений; показана необходимость проведения оптимизации крепежных соединении для повышения их прочности ж работоспособное^ кзделкя автомобильной техники в целом, предложена схема оптимизаежж.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Практическая ценность работа заключает" ся:

- в разработке яаучко-обоснованянх рекомендаций для конструкторов автомобильной техники по использованию прогрессивккх крепежных изделий и соединений с целью повышения прочности резьбовых соединений; в возможности организации целенаправленного изготовления на метизных заводах конкретных видов прогрессивных крепежных лзде-

лий; в разработке и внедрениж в практику автомобкльной отрасли нормативно-технических материалов по сборке^резьбовых. соединений с использованием резьбовыдавливавдих винтов; в внработке конкретных рекомендаций по технологии сборки крепежных соединений автомобильной техники с применением крепежных .изделий прогрессивных констг;.. "JS2; ж, в конечном итоге, в повышении прочности и работоспособности крепежных соединении автомобильной техники за счет ухе внедренных прогрессивных крепежных изделий,

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ» Результаты работы позволили внедрить прогрессивные крепежные изделия в автомобильную технику:

- автобусы ПАЗ-3205 /резьбовыдавливаодие винты СпМбхЗО, СпМ4х20, СпМ6х42, СпМ6х12; автобусы ДяАЗ-6256 /резьбовыдавливашще винты СпМбхЗО, СпМ4х12, СпМ4х20; автомобили ЗИЛ /самостопоряшиеся гайки М14х1,5 обжатые по граням/. '

Результаты работы реализованы в Руководящих документах для применения в автомобильной технике, в шести отраслевых стандартах, в¹ методических указаниях по изготс чию и контролю специальных болтов, винтов ж пшилек, в разработке ряда техничеснх условий на прогрессивные крепежные изделия.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы доложена на всесоюзных научно-технических семинарах: Г.Н.Новгород,'1989, 1991г., заседаниях ПК2 "Крепежные изделия самонарезашке, 'самостопорящиеся", ТК 229 "Крепежные изде.шя", 1994, заседаниях НТС КТИавтометкз 1991-1994 г.г., кафедре "Автомобили и тракторы" - НГТУ.

ПУЕІЖАЦБД. Основное содержание работы охранено в 40 опубли-ковашгьгх работах, в тон числе в 3-х руководящих документах, 3-х авторских свидетельствах, пости отраслевых стандартах, методических указаниях, технических условиях на прогрессивные крепежные изделия ж отчетах НИР.