[1]Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям болтов с особой Т-образной формой головки для стягивания хомутов и муфтовых соединений, применяемых в электромашинах.
[2]Известен Т-образный болт, содержащий стержень и головку прямоугольного вида, в котором с целью упрощения монтажа часть головки примыкающая к стержню несколько больше высоты паза и выполнена ступенчатой, грани ступеней расположены под углом к большей стороне головки (а.с. № 210564, кл.F06B, бюл. № 6, опубл. 06.02.1968).
[3]Недостатком известной конструкции Т-образного болта является прямоугольная форма головки непригодная для применения в хомутах, т.к. петля ленты хомута, надетая на головку болта, не должна цепляться за грани его головки.
[4]Известен Т-образный болт, содержащий стержень с резьбой и цилиндрическую головку, при этом стержень и головка примыкают друг к друга по круглой изогнутой поверхности шейки (Патент CN 205260537 U, кл. F16B 35/00, опубл. 25.05.2016).
[5]Недостатком известной конструкции Т-образного болта является сложность его изготовления, т.к. головка и стержень болта, для обеспечения прочности соединения между головкой и стержнем должны быть выполнены из цельного куска материала как единое целое.
[6]При изготовлении данного болта методом резания, из стального прутка, диаметр прутка должен быть не меньше расстояния между торцами Т-образной головки болта. Это приводит к высокой трудоемкости и высокой материалоёмкости процесса производства. Изготовление данной конструкции болта методом горячей или холодной штамповки требует высокотехнологичного специализированного оборудования, для многопереходного деформирования головки болта. Данное оборудование не всегда доступно и процесс в полной мере может быть экономически оправдан только для массового производства.
[7]Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является Т-образный болт, содержащий стержень с резьбой и цилиндрическую головку, при этом стержень и головка соединены друг с другом с помощью сварного шва на шейке (Патент CN 203700903U, кл. E01C 11/18; E04B 1/41, опубл. 09.07.2014).
[8]Преимуществом данного болта является его технологичность, малая материалоемкость и возможность изготовления без применения специализированного штамповочного оборудования малыми партиями.
[9]Недостатком конструкции является его невысокая прочность, т.к. при приложении продольных стержню болта растягивающих нагрузок, болт разрушается по месту сварного шва на шейке. Практика показывает, что применение сварочных проволок различных характеристик, а также термообработка не позволяет достичь требуемых показателей прочности данной конструкции, что является существенным ее недостатком не позволяющим применять данный болт в высоконагруженных конструкциях и вибрационных нагрузках, например для стягивания хомутов и муфтовых соединениях применяемых в электромашинах.
[10]Задачей изобретения является создание технологичной конструкции Т-образного болта обеспечивающей прочность, а также надежное и долговечное функционирование конструкции при действующих на нее вибрационных нагрузках при работе электромашины.
[11]Технический результат заключается в создании технологичной конструкции обладающей высоким коэффициентом использования материала и минимальной материалоемкостью, пригодной для изготовления малыми партиями без применения специализированного штамповочного оборудования.
[12]Данная задача решается, а технический результат достигается благодаря тому, что в предлагаемой конструкции Т-образного болта, содержащего стержень с резьбой и цилиндрическую головку и их соединение с помощью сварного шва, согласно изобретению на торце стержня выполнена ступенчатая выточка, в головке перпендикулярно продольной ее оси выполнено сквозное отверстие, при этом диаметр выточки равен диаметру отверстия в головке, высота ступени выточки равна диаметру головки болта, головка отверстием посажена на выточку стержня и зафиксирована двумя сварными швами, по шейке соединения головки со стержнем, а также по торцу головки в месте отверстия.
[13]Предлагаемая конструкция Т-образного болта благодаря двум сварным швам расположенным по шейке соединения головки и стержня, и торцу головки, реализованным из-за того, что головка с отверстием посажена на выточку стержня обладает повышенной прочностью соединения головки со стержнем и обеспечивает долговечное функционирование конструкции, надежно сопротивляясь воспринимаемым продольным растягивающим нагрузкам и вибрациям при работе электромашины.
[14]Преимуществом предлагаемого Т-образного болта является технологичность его изготовления, так как для реализации конструкции, на стержне болта необходимо лишь выточить ступень на универсальном токарном оборудовании, а в головке перпендикулярно продольной ее оси просверлить сквозное отверстие. Соединив головку и стержень, для скрепления конструкции необходимо выполнить два сварных шва по шейке соединения головки, в месте начала ступени выточки на стержне, и на торце головки, в месте отверстия. Так как, отсутствует необходимость выполнять данный болт вместе с головкой из цельного прутка материала и необходимо лишь выточить ступень на стержне, а в головке перпендикулярно продольной ее оси просверлить сквозное отверстие, то преимуществом является высокий коэффициент использования материала и минимальная материалоемкость. Таким образом, преимуществом также является возможность изготовления болта без применения специализированного штамповочного оборудования малыми партиями.
[15] Испытания на прочность Т-образного болта показали, отсутствие разрушения конструкции по месту сварного шва на шейке в требуемых пределах нагрузки, а при приложении предельных нагрузок Т-образный болт разрушается по резьбе, что является высоким показателем, обеспечивающим надежное и долговечное функционирование предлагаемой конструкции при работе электромашины.
[16]Сущность изобретения поясняется чертежом на фиг. 1.
[17]Пример реализации Т-образного болта изображенный на фиг. 1 содержит: стержень 1, диаметр которого составляет 6мм, на стержне 1 методом накатки выполнена резьба М6-6е длинной 30мм; головку 2 диаметром D равным 6мм, при этом в головке 2 перпендикулярно продольной ее оси выполнено сквозное отверстие диаметром d равным 3мм. Стержень и головка выполняются из нержавеющей стали. На торце стержня 1 выполнена ступенчатая выточка высотой 6мм, которая равна диаметру головки 2. Диаметр выточки на стержне составляет 3мм в номинале минус 0.03мм поля допуска, что позволяет без применения прессового оборудования собрать стержень с головкой. Далее после сборки, конструкция Т-образного болта фиксируется двумя сварными швами - место 3 и место 4, а именно по шейке соединения головки и стержня в месте 3 и торцу головки в месте 4. Сварные швы выполняются по замкнутой линии контуров. После выполнения сварных швов они зачищаются с целью придания хорошего законченного внешнего вида детали.
[18]Заявляемое техническое решение обеспечивает, надежное и прочное соединения головки и стержня без усложнения конструкции, и с минимальной материалоемкостью.
[19]Т-образный болт может быть использован в различных конструкциях для стягивания хомутов и муфтовых соединений, применяемых в электродвигателях, электрогенераторах и др. электромашинах, в т.ч. высокооборотных и предлагается к внедрению на АО «Уфимское агрегатное производственное объединение» (АО УАПО) Технодинамика.
[20]Итак, предлагаемый Т-образный болт имеет высоко технологичен и имеет высокие прочностные характеристики и пригоден для изготовления малыми партиями.
