автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Повышение прочности резьбовых соединений автомобильной техники за счет применения прогрессивных крепежных изделий

м

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

, тШТРУКГОРСКО-ТЕХНОЯОГИЧЕСКИЙ ШСТИТУТ КУКИК-йНфГ РГб ОД ИЗДЕЛИЙ и СОЕДИНЕНИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ

' ОВЧИННИКОВ АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ

ЦОШШЕНЙЕ ПРОЧНОСТИ РЕЗЬБОВЬК СОЕДИНЕНИЙ . АВТОМОБИЛЬНОЙ -ТЕХНИКИ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЙ ПРОГРЕССИВНЫ! ртккккнчт ИР.ТГРтаЯ "

Специальность 05.03.05 - Автомобили я трактора

диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук

I В Д £ И 13:

На правах рукописи

Взлет! Новгород

1Э95 го*

Офшаааьные оппоненты:

Доктор технических наук,

старшей научный сотрудник - Шдддаккн В.П. Кандидат технических наук,

доцент - Успенскай И.Н.

Ведущее предприятие: Акционерное общество "Павловский автобус".

Защита состоится в /у часов .19^ г. на засею

ежи диссертационного совета К 063.85.10 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600 Н.Новгород, ул.Ыинжна, 24. -

С диссертацией в виде научного доклада мокно ознакомиться б библиотека Нижегородского государственного'технического унхвереете Диссертация в вида научного доклада разослана ".^ХЛфЛХ

Учений секретарь диссертационного совета К 063.85.10

кандидат технических наук, доцент и ' Орлов Л.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящий доклад обобщает комплекс исследований автора за 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 существенное влияние на основные эксплуатационные свойства автомобиля, и в значительной мере определяет безопасность автомобильной техники, особенно, в узлах рулевого управления, тормозной системы, ходовой части, силовых агрегатов и т.д.

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

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

Известные работы Й.А.Биргера, Г.В.Иосилевича, А.Н.Якушева, Ю.В.Шарловского посвящены изучению влияния основных параметров, допусков и посадок, технологии изготовления резьбы, конструктивных н технологических факторов на статическую и усталостную прочность резьбовых соединений, образованных традиционными крепежным* изделиями. Рекомендации по повышению прочности даются именно для таких резьбовых соединений. Вопросы же применения прогрессивных крепежных изделий с целью повышения прочности соединение 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 ддя 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 стопорекня гаек, однако отсутствует анализ влияния конструкхош стопорялрп: элементов на эксплуатационные свойства гаек и рекомендации по выбору оптимальных конструкций стопорящих элементов.

На конструкцию и размеры самонарезащих винтов разработан ряд государственных и 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-¡цие моменты ввинчивания и затяжка.

Резьбовыдазливащие стержневые изделия, позволяющие совместить операции сборка и образования резьс'-;, 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-тз типоразмеров резьбовыдавллваяишх крепежных изделий. Тем не менее технические требования к соединениям со специальными резьбовыдазлл-Еандими изделиями не разработаны,' не существует методики опенка гх прочностных характеристик, не нормированы крутящие моменты установок.

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

1. Провести классификацию всех крепежных изделий. Уточнить понятая и определения крепежных изделий. Ввести определение прогрессивного крепезшого издзлня и оптимального крепежного соединения.

2. Исследовать савдстопоряпиеся гайки различных конструкций. Изучить влияние конструкции стопорящих элементов в гайках на прочность соединений. Выработать рекомендации по использовании конструкций самостопорящихся гаек. . I

3. Установить технические требование-к соединениям а самонаре-занаими винтами. Ввести критерий оценки прочностных характеристик соединений и определить силовые характеристики соединений с само- ' -нарезающими винтами.1 .

4. Исследовать сяециальнке резьбошдаБлнваяиие стержневые крепежные изделия. Выработать технические требования к соединениям о

ними. Нормировать крутящие моменты"резьбообразования ж аатяжга. Предложить методы упрочнения соединений с- тонколистовыми деталями с использование* резьбовыдавливащих ж самонарезавдих винтов.

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

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

ОБЪЕЮТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Объектами исследования является прогрессивные крепежные изделия и соединения для автомобилестроения: самостопорящиеся гайки различных конструкций с повышенным трением в резьбе, на опорной поверхности и с коническими элементами; резьбошдав-ливашие специальные стержневые крепежные изделия; самонзрезагните ванты и -соединения с деталями из пластмассы и металла; резьбозые соединения-с деталями из тонколистовых металлических материалов;' специальные твердые реаьбовке смазки', расширяющие область использования прогрессивных кр- •• -кных изделий; резьбовые соедин. якя автомобильной техники: моделей УАЗ, ПАЗ, ЛиАЗ, ГАЗ, КуАЗ, АЗЛК и др.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Проведена классификация крепежных изделий,введены определения прогрессивного крепежного изделия, рптимального-крепежного соединения; осуществлена систематизация самостопорястхся гаек по участку создания дополнительных сил трения, на основа экспериментальных исследований .установлены основные требования к конструкции стопоряиего элемента и разработаны рекомендации по выбору рациональных конструкция стопорящих элементов, повышающих прочность и работоспособность соединения; предложены критерии оценки прочностных свойств соединений с резьбовыдавливающими и саыонарезащимж винтами, определены их прочностные характеристики; предложен способ повышения прочности резьбовых соединений.с деталями из тонколасто- ' вкх материалов; разработан новый еид смазки для установки прогрессивных крепежных изделий, увеличивающей прочностные характеристики соединений; показана необходимость проведения оптимизации крепежных соединений для повышения их прочности ж работоспособности изделия автомобильной техники в целом, предложена схема оптимизации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Практическая ценность работа заключает»

ся:

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

лиЗ; в разработке к внедрения в практику автомобильной л? раин нормативно-технических материалов по сборке,резьбовых соединений с ис-' пользование« резъбовыдавливаэдих винтов; в выработке конкретных рекомендаций по технологии сборки крепежных соединений автомобильной техники с применением крепежных.изделий прогрессивных консту •/. "-У.2; и, в конечном итоге, в повышении прочности и работоспособности крепежных соединенна автомобильной техники за счет ухе внедренных прогрессивных крепежных изделий,

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

- автобусы ПАЭ-3205 /резьбовыдавлквавдие винты СпМбхЗО, СпМ4х20, СпМ6х42, СпМ6х12; автобусы ДиАЗ-6256 /резьбовыдавяивашще винты СпМбхЗО, СпМ4х12, СпМ4х20; автомобили ЗИЛ /самостопоряшиеся гайки ¡114x1,5 обжатые по граням/. '

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

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы доложены на всесоюзных научно-технических семинарах: г.Н.Новгород,'1989, 1991г., заседаниях ПК2 "Крепежные'изделия самонарезаотхе, 'самостопорящиеся", . ТК 229 "Крепежные изде.шя", 1994заседаниях НТС КТИавтометкз 1991-1Э94 г.г., кафедре "Автомобили и тракторы" - НГТУ.

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

ОСНОВНОЕ СОДЕЕШИЕ РАБОТ

ШССЙ5ИКАЦИЯ КРЕЖьКЫХ ИЗДЕЛИЙ И КРЕПЕЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

Многообразие функжй ж конструкций крепежа, используемого в а& томобилестроении, отсутствие определений некоторых крепекнкх изделий и их неоднозначность вызвали необходимость в уточнении и дополнении некоторых терминов крепежных изделий и проведении их классификации. Предлагаемая классификация может быть использована ж в дру гих областях машиностроения.

г- .

О '

В разработанной автором классификации /19,7/ в качестве определящих признаков предложены конструктивные. По' этой классификации виды крепежных изделий определяются.сочетанием основных и наличием дополнительных конструктивных элементов, число видов определяется числом сочетаний элементов конструкции. Конкретное крепежное изделие определяется сочетанием основных и дополнительных конструктивных элементов, его размером, материалом, точностью изготовления, классом прочности, покрытием, химико-термической обработкой и т.д..

Под прогрессивными крепежными изделиями автор понимает изделия, конструкции которых кроме основной - соединять, выполняет еше и дополнительные функции: например, стопорить без использования вспомогательных деталей, образовывать резьбу, снижать контактные напряжения, сверлить отверстия и др.

Номенклатура кренежных изделий, применяемых в резьбоэьсх соединениях, велика настолько, что позволяет получать соединения с заданными свойствами с использованием разных по конструкции и технологии изготовления крепежных изделий, поэтому для практики автомобилестроения важное значение приобретает решение задачи выбора оптимального крепежного соединения /7/.

Автором введено понятие оптимального крепежного соединения. Оптимальное. крепежное соединение - это соединение, для которого выполняется следукпше требования: статическая прочность, способность противостоять вибрационным воздействиям, повышенная усталостная прочность, собираемость,.исключение дополнительных деталей, возможность разборки и регулировки, материалоемкость ж экономическая обоснованность конструкции узла.

Предложенная.классификация крепежных изделий автомобиля по конструктивным признакам позволяет более рационально применять эти жэ— де.тля при проектировании автомобильной техники.

ИССЛЕДОВАНИЕ' САМ0СТ0П0РЯ31ИХСЯ ГАЕК.

Для оценки эффективности способов стопорекил и влияния конструкция стопоряпшх элементов на служебные свойства гаек автором разработана методика комплексного сравнительного исследования самосто-поряшихся гаек /19,1,0/. '

Исследование потери усилия предварительной'затяжкж при вибрации проводилось на специальном сконструированном для этих деле* Бнбрапконном стенда Р.79.55.00.00.

Результаты стендовых колебаний изображены графически на ржс.1.

Комплекс проведенных исследований позволил установить основные требования к конструкции элементов стопоренжя в самостолорящейся гайке с преобладала®! крутяпшм моментом /19/.

Элемент стопорения - зона деформации в резьбе или неметаллическая вставка - должен иметь протяженные размеры и плавные границы -переходов от деформированных к недеформированным участкам резьбы, кроме того, сама зона деформации- должна иметь оптимальные значения величины деформации.

Известная формула для определения крутящих моментов трения резьбовых соединений с натягом может быть преобразована в выражение, позволяющее устанавливать крутящие моменты трения в зоне деформации самостопорящихся гаек (г). '

где: Pj - контактное давление на участке деформированного профиля резьбы /характеризует величину деформации/; f - коэффициент трения в резьбе;

. /7 - число витков на деформированном участке резьбы; т - средняя длина деформированного витка резьбы; С0 - наружный диаметр резьбы болта и внутренний диаметр ' резьбы гайяи; , .

- шаг е угол профиля резьбы; -f - текущий радиус резьбы. Теоретические расчеты/?/^, в зависимости от параметров резьбы показа-^ ли, что влияние угла подъема витка незначительно /до 0,5*/ и им аож4 но пренебречь. Кроме того, можно считать, что крутящий момент при- ' ложен к среднему диаметру резьбы /наибольшая ошибка 1,5*/.

Тогда соотношение (l) примет вид (2).

Mnfl- С const. (2)

Из соотношения (iij видно, что между величиной, характеризующей степень деформации /Р*/, и величиной, характеризующей протяженность зоны деформации /л-rri /, существует определенная зависимость, из которой следует, что Pj-n-m- const..

Практически это означает, что из самостопорящихся гаек с преобладали» крутящим моментом предпочтительно использовать конструкции гайки с неметаллической вставкой, а наиболее работоспособными из цельнометаллических самостопорящихся гаек являются гайки с обжатием в 2-х точках по граням, обжатые на эллипс и но торцу /14, 15/. Экспериментально показано» что зона деформации резьбы в них

составляет 10-40? от обшей плошали всей резьбы^

Самостопорящиеся гайки с локальными большой интенсивности деформации участками резьбй /обжатые по конусу в 2-х зонах/ и деформированные по прорезным участкам создают задиры в резьбе, а при затяжке приводят к срезанию резьбы стержневого изделия.

Фланцевые гайки могут рекомендоваться к широкому применению, особенно для соединений листовых и иалопрочных материалов. Нецелесообразно применение фланцевых гаек с зубцами на торце, т.к. последние разрушают стягиваемые поверхности.

Самостопорявшеся гайки с резьбовыми вставками, обжимаемыми по конической поверхности в момент затяжки, применять не следует, т.к. такие гайки или не создают необходимые усилия затяжки, или не проявляют свойств самостопорения.

С использованием результатов исследования сама стопорящихся гаек разработан отраслевой стандарт "Гайки самостопорящиеся шестиграв-яые с кольцевой вставкой из полимера" /1/.

ИССЛЕДОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ С САМОКАРЕЗАЩИМИ ВИНТАМИ.

Самояарезапцие винты нашли широкое применение практически во всех узлах автомобиля. Однако круг материалов, допускающих их использование, не определен, не установлены диаметры отверстий для их установки в зависимости от материала и толщины детали, не нормированы крутящие моменты установки и затяжки, не определены прочностные характеристика таких соединений.

- Изучение процесса формирования резьбы и микроскопические исследования ее про ждя позволили автору установить, что вопреки распространенному мнению, отраженному даже в названии винтов, эти винты не нзрезают, а раскатывают сопрягаемую резьбу /9,7/. Раскатка резьбы происходит с незначительным образованием стружки по неровностям • поверхности винтов.

Экспериментально было подтверждено, что самонарезашие веетн . следует использовать в материалах с относительным удлинением вызэ 7% в твердостью меньше твердости сердцевины винтов. Использование самонарезающих винтов в материалах более прочных, чем материал винта, и с относительным удлинением менее 7% проблематично. Определение оптимальных диаметров гладких отверстий для установки винтов проводилось, исходя из возможности получения наиболее прочного соединения, т.е., чтобы впадикы между витками резьбы винтов были заполнены материалом детали. Следовательно, при условии сохранения объема деформируемого материала внутри отверстия, оптимальный диаметр отверстия для установки винтов / в детзлж с толщиной более зг—

Рисунок {

Рисунок 2.

шчяин 2-х яагов резьбы винта/» может быть выражен формулой:

/УЛ „ -2М, +с/,г) -ас/,) (3)

им- К- 2р ;

где: с/ ~ номинальный диаметр резьбы; с/, - внутренний диаметр резьба; р - шаг резьбы; - В ~ ширина площадки резьбы;

/С — коэффициент, учитывавший показатели пластичности материала деталя.

Для соединений с самояарезаюшимн винтами нормированы крутящвэ ясменты ввинчивания и затяжки.

Для оценки прочностных характеристик соединений с самонареза-зщими винтами предложено использовать усилие вырыва . резьбы, зфэрмкрованной в гладком отверстия. Усилие вырыва предложено расчитывать по уравнению регрессии, связывающему усилие вырыва резьбы з отверстии, номинальный диаметр винта, показатель прочности материа-га и толщину детали:

р- (4)

?де: Р - усилие вырыва резьбн; с/ - номинальный диаметр 0 - толщина детали;

С^ - временное сопротивление на разрыв материала детали; А%В - коэффициенты регрессии. Экспериментально определены усклия вырыва резьбы деталей с прочностью 63 от 4 до 72" 10^ Н/м и толщиной от 0,3 до 20 мм. По усредненным экспериментам»к.л значений« усилий вырыва, обозначая

методом наименьших квадратов определены коэффициенты регрессии А а В в уравнения . .

а коэффициент хорр.еляют 2

Величина коэффициента корреляции составила' 0,83, что указывает на хорошее соответствие используемой модели уравнения

экспериментальным данным.

Применение в практике автомобилестроения результатов исслвдо- • вангя позволяет во всех случай использования самонарезашах винтов выбирать такие характеристики, при которых соединения будут наиболее прочными яз возможных'. Кроме того знание усилий вырыва сформированной резьбы позволяет, начиная с определенные толстя деталей,, назна-

т

чать более прочные соединения с самонарезахижми винтами, чем с га$-каш с метрической резьбой того же номинального диаметра.

Гак,например, в стальных деталях /СГ& = 50'ЯГ н/к2/ толщиной более 3,5 км соединение, образуемое самонарезающим винтом диаметро!

5 мм, будет более прочным, чем соединение с метрическими деталями

6 класса'прочности.

По результатам исследований соединений с самонарезахшши вкнтс ми разработан ж внедрен в автомобильной промышленности руководящий документ /э/, который позволяет конструкторам автомобильной техники более обоснованно назначать самояарезашие винты.

\ ИССЛЕДОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ С РЕЗЪШВЬЩАВЛКВАЩИМИ СТЕРЖНЕВЫМИ КРЕПЕЖНЫМИ ИЗДЕЛИЯМИ.

Основные преимущества специальных резьбовыдавливащих крепежш изделий перед стандартными сводятся к следующему:

- отмене операции'нарезания внутренней резьбы, следовательно, исключении тех.процесса нарезания, контроля резьбы, калибров;

- возможности замены операции сверления отверстия на пробивку;

- отмене операции зачистки отверстий /особенно глухих/ как следствие бесстружечного формирования резьбы;.

наличии свойств самостопорения в соединении, что позволяет исключить дополнительные стопорящие детали, например, шайбы;

- отмене операшш зачистки отверстий на окрашенных поверхности

- повышенной прочности соединения за счет большей прочности . накатанной резьбы по сравнению с нарезанной;.

- взаимозаменяемости со стандартными деталями с метрической • резьбой;

- возможности использования внутри глухих отверстий масляных картеров;'

- возможности установки в условиях одностороннего доступа;

- низких переходных еасрвТЕгхегиях при соединения детзгей бявктрепавей;

- возможности соединений деталей из тонколистовых материалов. Однако несомненные преимущества резьбовыдавлквавднх резьбовых

у. з делий не могут быть полностью реализованы без установления технических требований г. кх установке и прочностных характеристик полученных соединений.

Прсье;онкие автором исследования показали /20,11,10/, что рез] бор.давлкьавсие крепе гак в изделия следует- использовать в материала: удовдс-гьоряк^сх треооЕахсшг соотнесения (7) к гщегхасх относительно» 5*«ккекЕ0 более 22*.

б'ам/Свр^ОД 7 Ы

хе Зо^/уС^р- пределы прочности материала детали я сердцевины резьбо-выззвлязагшего изделия.

В материалах с относительным удлинением в пределах от 7 до 12% зименение резьбовыдавливахяпгх аиятоз допускается, яо диаметр уста-¡вочных отверстий должен быть увеличен на 0,1 - 0,2 мы по сравнений расчетным по формуле (9).

Распределение крутящих моментов при установка резьйозыдавлква-их винтов представлено графически яа рис.2.

Резьбовыдавливаицие крепежные Изделия целесообразно применять металлических деталях, имеющих прочность л толщину, удовлетворяю-ге соотношениям (ч) ж (8), соответственно.

Автором предложена формула для определения диаметров установоч-* х отверстий з зависимости от толщины детали.

■э • ~ диаметр установочного отверстия для детали толщиной 6 с/ с/1 ~ номинальный а внутренний диаметр резьбы резьбовыдавла-заших изделий;

Полученные по формуле значения соответствуют литературным дая-м и подтверждены экспериментально. .

Экспериментальные исследования показали, что резьба, сформиро-нная в отверстии резьбозыдавливазшпши изделиями, по прочности в 2-1,3 раза превосходит прочность нарезанной резьбы з этих же дета-х /20,7/. Стопорящие свойства в соединении с регьбовыдавливашЕмг делиями могут быть расчитакы, исходя из соотношения (Ю).

4Р со5ы/г * Кт

Экспериментально подтверждено, что все соединения, образован-е резьбовкданяивашгми изделиями з деталях толщиной свыше 0,8 твердостью вше 80НУ/до 220нУ/, обладают свойствами самостопоре-я, отвечающими требованиям ЯСО 2320-75, а имею? прочность стопоре-я более 0,7. Проведенные исследования'позволили внедрить резьбо-давлизающив изделия в автобусы ПАЗ-3205 и ДиАЗ-5256.

Проведенные исследования показали, что использование отборто— яяых отверстий, а. отверстий. в падгяоах тонкоянатозых деталей в аз-

томобилях е автобусах позволяет из соединений исключить гайки и ш< бк, в то же время повысить прочность и надежность соединений с ре: бовыдавливающими изделиями /20/.

Использование- отбортованных отверстий для установки самокаре: ющих винтов также позволяет примерно в 1,8 раза повысить прочности соединения по сравнению с использованием в згкх же деталях без от-бортовки /9/. .

РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРЕССИВНЫХ КРЕПЕЕНЫ1 ■113ДЕ2ИЙ НА АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ СМАЗКИ.

В зарубежной практике при установке прогрессивных крепежных ; талей используются специальные смазки, в отечественной промышленш ти аналогичные- смазки отсутствуют. Различного состаза жидкие см аз; при массовой сборке не применяются, т.к. имеют низкие гигиеническ ж эксплуатационные свойства.

Специальная экологически чистая смазка для установки крепежа изделий прогрессивных конструкций, разработанная автором /21/, им; ет твердую консистенцию, может использоваться при конвейерной сбо яе.

Смазка наносится из водной эмульсии и не имеет дефицитных ко: понекгов. При введении определенных добавок смазка дополнительно приобретает консервационяые свойства. Составы смазок■защищены авт скнми свидетельствами /16,17/.

Применение смазки для установки самостопорящихся гаек снижав преобладающие крутящие моменты завертывания и затяжки на 30-40%, стопорящие свойства у гаек сохраняются /1/.

Крутящие моменты формирования резьбы и затяжки резьбовыдавли ваших стержневых крепежшх изделий со смазкой в гладких и отбор? ванных отверстиях уменьшается на 20-405», прочность сформированной резьбы при атом увеличивается на ЗОЯ. Отмечено также, что резьба полного профиля образуется в данном случае только при использован сказки /21/.

Производственная сборка резьбовых соединений с самостопорящи инея гайками, обжатыми по торцу, со смазкой ка автомобилях ГА5-53 27, ГАЗ-66-11, прицепе ОЗТП-8572 показала целесообразность примек нжя смаэкк для снижения трудоемкости сборочных работ, а, следовательно, положительный эффект от применения смазки заключается в | те производительности труда сборщиков и расширении области применения самсстопорящегося и реэьбовыдавливаютего крепежа.

ОПТИМИЗАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ПУТШ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРЕССИВНЫХ КРЕПЕдНЫХ ИЗДЕЛИЙ.

Для поиска и выбора рациональных конструкций крепежных соединений,- обеспечивающих повышение прочности и надежности автомобиля з целом, необходима их оптимизация, при проведении которой решаются следующие задачи:

- повышение качества ж надежности крепекннх соединений;

- уменьшение общего количества крепежных изделий и их номенклатуры;

- уменьшения колеч^ х ш исключение вспомогательных крепзз-янх изделий;

- снижение затрат на сборочные и подготовительные операции;

- повышение качества сборки;

- унификация крепежных соединений и изделий;

- целенаправленное внедрение прогрессивных крепежных изделий со свойствами резьбсобразовангя, самостопорения, снижения контактных давлений ж т.д.'

Схема проведения оптимизации предусматривает:

- изучение изготовляемой или перспективной модели автомобиля, автобуса, прицепа;

- исследование каждого крепежного соединения и установление зго характеристик: класса соединения, статической и динамической загрузки, применяемых.крепежных издалзй, материала г толщины сое-¡щяяежпс детален, существукзжх ' "одоз сборки, методов контроля качества соединения, сведений об эксплуатации /рекламации/, энр?0М2-чес.кие з.■•.траты на крепехныб соединения, затраты на соЗдЦнеН'ири Г0--1, 10-2; ; '

- внработху предложений по оптимизации, которые оформляются з заде альбома с листами спроса и предложений на каждый узел крепле-. -ля;

- согласование предложений с конструктора;® соответствующих 7злоз азтомобиля.

По согласованной номенклатуре изготавливаются опытные партии згрепежккх изделий. Проводятся лабораторные и сборочные испытания *реложных узлов п дорожные испытания автомобилей. По положительным результатам производится выпуск опытно-промкшлеяных и промышленных зартий крепежных изделий и их внедрение в производство автомобиля.

Проведена оптимизация соединений автомобилей УАЗ-31514, УАЗ-вагонксй комлояовгж, автобусов ПАЗ-Э205, 1иАБ-5255, прицепа ГКВ, грузового автомобиля НуАЗ.

Частично оптимизированы кг-- лежяке еоег.-зения некоторых моделе ЗИЛ, АЗЖ. - „

ВЫВОДЫ

1. Осуществлена'классификация крепежных изделий, применяемых в автомобилестроении. Уточнены понятия и определения крепежных изделий. Введены определения прогрессивного крепежного изделия ж опт мального'крепежного соединения.

2. Разработана методика и введены критерии опенок потребитель сккх свойств самостопорящихся гаек. Путем проведения сравнительных йспытакий установлено влияние конструктивных ж технологических фак торов на служебные свойства самостопоряккхся гаек. Рекомендовано для повышения прочности стопорения резьбовых соединений с сзмосто-иоряшимися гайками использовать конструкции гаек с повышенным трением в резьбе и на опорной поверхности.

3. Предложены показатели механических свойств материалов, опр деляхщнх их пригодность для установки самонарезахщкх винтов. Еаучн обоснована методика и предложена формула для расчета диаметров установочных отверстий. Нормирована крутящие моменты установки и затяжки соединений с самонарезающими винтами. Предложено в качестве, критерия оценки прочностных характеристик соединений с винтили са-»юнарезапчнми .использовать усилие вырыва резьбы. С помощью корреля ционного анализа экспериментальных данных при коэффициенте корреля ции 0,83 составлены уравнения регрессии, позволяющие установить связь усилия вырыва сформированной резьбы с диаметром резьбы винта толпашой детали и показателем прочности материала.

4. На основании исследования соединений"с резьбовыдавливагаим стержневыми изделиями разработаны технические требования и рекомеа дапнн по образовании качественного образования таких соединений. Определены требования к материалам для установки резьбовыдавлива1>-щих винтов.

Аналитически получена и экспериментально подтверждена формула для определения диаметра установочных отверстий, учитывавшая параметры резьбы к толакну детали. Предложены аналитические зависимое? для определения крутящих аомеятов формирования резьбы и затяжки.

5. Разработан и опробован в промышленности защищенный авторск •¿и свидетельствами состав экологически чистой твердой смазки для установки крепежных изделий прогрессивных конструкций. Смазка снижает крутящие моменты завертывания, затяжки к резьбообразования на

20-4CÍ, увеличивает прочность сформированной резьбы до 30%. Смазка может использоваться при' конвейерной сборке.

6. На примерах проведенной оптимизации крепежных соединений автомобилей 7A3-31514, УАЗ вагонной компановки, автобусов ÜA3-3205, ЛиАЗ^-5256, прицепа ГХБ-3536, груз'ового автомобиля ХуАЗ,"отдельных узлов моделей ГАЗ-3302, ГАЗ-4407 , 3M-4334, АЗЖ-2141 показана необходимость оптимизации крепежных соединений автомобильной техники с целью повышений ях прочности.

7. Результаты работы реализованы в издании каучно-техяическзх материалов: ТУ, МУ, ?Д, отраслевых стандартов.

3. Результаты теоретических исследований а методики расчетов позволили внедрить на автомобильных н азтобусных заводах отрасли следующие прогрессивные крепежные изделия:

- гайка самостопорящаяся М8, обжатая по торцу - узел крепления чашек дифференциала редуктора заднего моста автомобиля ЗИЛ-4334 /12 шт. яа автомобиль/;

- гайка сачостопоряшаяся М8, обжатая по торцу - узел крепленая раздаточной коробки ГАЗ-6611 /4 шт. на автомобиль/;

- резьбовыдавливаюпщй винт Сп МЗхЗО - крепление настила пола IL43-32C5 /70 шт. на автобус, ЗлАЗ-5256 /360 шт. на автобус/;

- резьбовыданяжзаший винт Сп M4X12 - крепление обпшвкн салона ДиАЗ-5256 /100 шт. на автобус/;

-резьбозыдааягвагщзй зхнт Сп М4х20 - крепление обшивки салона, молдингов, :<апелькиков /ИЗО эт. на автобус/.

Основное содергканке диссертации опубликовано в сладугашх работах:

1. 0CT37.001.1Q9-35. 1айки сачостопорящлеся шестигранные с кол» певой .вставкой из полимера.

2. ССТ37.001.130-95, Шпильки специальные для крепления узлов автомобилей и двигателей. ■

3. CCI37.001.122-35. Болты с аестагранной уменьшенной головкой я направляющим подголовком.

4. 0СТ37.001.123-95. Болты с зестзгранной уменьшенной головкой,'

5. 0CT37.GQ1.144-95. Шайбы.

6. ССТ37.001.128-95. Вннты с цилиндрической головяой и сферой.

7. РД 37.076.009-93. Крепежные изделия. Классификация, эксплуатационные характеристика, область применения, тенденции развития. 1993-ИОо.

8. РД 37.07G-39. Затяжка резьбовых соединений. Нормы затяжки и технические требования. 1989-19С.

1Т

9. РД 37.075.93. Резьбовые соединения, образуемые самонарвзаю-щиме винтами в деталях из пластмассы и металла. Конструктивные требования. 1993-13C.•

10.МУ 37.076.003-89. Контроль и испытания резьбОБЫдаагквавщих болтов, винтоб, шпилек на соответствии требованиям чертежей и технических условий. 1980-22с.

11.17 37.076.054-94. Болты с шестигранной головкой и, фланцем резьбовыдавливавдие. 1994-9с.

12.ТУ 37.076.055-94. Болты с - шестигранной головкой и фланцем. 1994-Зс.

. 13.ТУ 37.076.056-94. Бинты с крестообразным шлицем рёзьбовыдаь-ливашие. 1994~8с.

14» ТУ 37.076.057-94. Гайки шестигранные самостопоряпшеся, обжатые по торцу. 1994-Ис.

15.ТУ 37.076.058-94. Гайки шестигранные самостопорящиеся, обжатые по граням. 1994-5с.

16.А.С. Ш 1641671 /СССР/. Смазка для резьбовых соединений. Овчинников A.A. и др. - опубл. в Б.К., 1991, Je 14.

17.A.C. ä 1759860 /СССР/. Смазка для резьбовых соединений.. Овчинников A.A. и др. - опубл. в Б.И., 1992, Л 33.

18.А.С. £ 934350 /СССР/. Способ контроля дефектности прутке^ вых материалов. Овчинников A.A. в др. - опубл. ь Б.К., 1983, & 23.

19.Овчинников A.A. Сравнительные испытания самостопорящихся гаек различных конструкций..Материалы Всесоюзного семинара "Тенденции развития, эффективность применения и производства крепежных деталей в машиностроении". - Н.Новгород, 1991. - с.57.

20.Овчинников A.A. Сравнительные испытания разборных резьбовых соединений с деталями из листовых материалов. Материалы Всесоюзного семинара "Тенденции развития, эффективность применения и производства крепежных деталей в машиностроении". - Н.Новгород, 1991. - с.42.

21.0вчинкиков A.A., Иванова С.А. Смазка для крепежных деталей. Материалы Всесоюзного семинара "Тенденции развития, эффективность применения и производства крепежных деталей в машиностроении".

22.Овчинников A.A. Приспособление для приготовления заготовки для трансмиссионной йлектронной микроскопии. Информационный лист Горьковского ЦКТИ * 269-77,1977.

23.Исследование внутренней резьбы "Самостоп" /отчет по НИР/ £ Б902424 К.новгород, 198Э.-37С., С ил.