САМОКОНТРЯЩАЯСЯ АНКЕРНАЯ ГАЙКА Российский патент 1994 года по МПК F16B37/06 

Изобретение относится к авиастроению, в частности к устройствам для соединения конструкций, преимущественно из композиционных материалов, более конкретно к самоконтрящимся анкерным гайкам из титановых сплавов и нержавеющих сталей.

Изобретение может быть использовано в общем машиностроении для соединения аналогичных деталей машины.

Известны конструкции самоконтрящихся гаек, содержащих опорную часть с отверстиями под заклепки и цилиндрическую часть с внутренним резьбовым отверстием и обжатым участком в верхней части, при этом опорная и цилиндрическая части выполнены за одно целое.

Недостатком таких гаек является их высокая трудоемкость изготовления, особенно при использовании листов из труднодеформируемых титановых сплавов, гайки из которых по условиям обеспечения коррозионной стойкости рекомендованы для соединения деталей из композиционных материалов, в том числе и из углепластиков, контакт с которыми вызывает коррозию сталей и алюминиевых сплавов. Подобные гайки из титановых листов изготавливаются методом вытяжки за несколько переходов, число которых может достигать 12-16. Вследствие такой сложности изготовления титановые гайки подобной конструкции не нашли применения в авиации, хотя при равной прочности с гайками из конструкционных сталей они имеют почти в два раза меньший вес.

Известны конструкции гаек, в которых с целью снижения трудоемкости изготовления опорная и цилиндрическая часть выполняются разъемными.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является гайка, состоящая из опорной подошвы с отверстиями под заклепки и основным отверстием, в котором размещен цилиндрический корпус с резьбовым отверстием, двумя проточками и квадратным фланцем в нижней части. Под основным отверстием в подошве выполнена канавка, в которой располагается квадратный фланец корпуса. Стенки канавки препятствуют провороту фланца корпуса относительно подошвы при завинчивании в него болта. Чтобы препятствовать перемещению корпуса относительно подошвы, последняя деформируется радиально внутрь до упора поверхности основного отверстия в проточку корпуса, при этом сохраняется значительная подвижность корпуса в осевом направлении.

Недостатком гайки является сложность технологии изготовления, отсутствие прочного соединения корпуса с подошвой и вследствие этого снижение надежности крепежного соединения, низкий коэффициент использования материала при изготовлении корпуса из-за наличия квадратного фланца и увеличенной толщины подошвы, необходимой для удержания фланца.

Целью изобретения является повышение надежности соединения за счет исключения осевого перемещения корпуса относительно подошвы, повышение технологичности и материалоемкости за счет повышения коэффициента использования материала.

Для этого в самоконтрящейся гайке, содержащей соединенные между собой опорную подошву, имеющую основное отверстие и отверстия под заклепки и размещенный в основном отверстии цилиндрический корпус с опорным фланцем с центральным резьбовым отверстием, основное отверстие подошвы выполнено шестигранным, а надфланцевая часть корпуса - в виде шестигранника, ребра которого сдеформированы в осевом направлении до упора в подошву с образованием выступов, при этом высота шестигранника составляет 0,2-0,5 номинального диаметра резьбы, а диаметр его вписанной окружности 1-1,15 диаметра цилиндрической части корпуса гайки.

Выполнение основного отверстия подошвы и нижней надфланцевой части корпуса шестигранной формы исключает проворот корпуса относительно подошвы и смятие граней при приложении моментов затяжки большой величины. При этом снижается трудоемкость изготовления, так как подошву можно изготавливать штамповкой без дополнительных операций, например без фрезерования канавки.

Кроме того, в гайках предлагаемой конструкции корпус может быть выполнен с опорным фланцем любой формы, например круглой, что дает возможность изготовления корпуса методом холодной высадки из круглого прутка и, следовательно, упрощает технологию изготовления. Изготовление корпуса из круглого прутка также резко повышает коэффициент использования материала. Выполнение шестигранника с ребрами, сдеформированными до упора в подошву, обеспечивает монолитность конструкции, так как после деформирования ребер образуются выступы, которые фиксируют подошву и предотвращают осевое перемещение корпуса, что в итоге повышает надежность крепежного соединения в целом. При высоте шестигранника менее 0,2 от номинального диаметра резьбы выступ, образуемый после деформации ребер, имеет недостаточную длину для закрепления подошвы. При высоте шестигранника более 0,5 от диаметра резьбы резко повышается нагрузка деформирования ребер из-за большого объема деформируемого металла.

Диаметр вписанной окружности шестигранника должен быть не менее диаметра цилиндрической части корпуса, иначе пришлось бы делать поднутрение в корпусе, но не более 1,15, так как при большей величине увеличивается объем деформируемого материала и возрастает нагрузка деформирования.

На фиг. 1 представлен общий вид гайки в сборе; на фиг. 2 - подошва, вид сверху; на фиг. 3 - корпус гайки; на фиг. 4 - гайка в процессе сборки до деформации ребер.

Самоконтрящаяся анкерная гайка содержит опорную подошву 1 с отверстиями 2 под заклепки и основным отверстием 3 шестигранной формы, в котором размещен цилиндрический корпус 4 центральным резьбовым отверстием 5 и круглым опорным фланцем 6. Надфланцевая часть 7 корпуса 4 выполнена в виде шестигранника 8, ребра 9 которого сдеформированы в осевом направлении до упора в подошву 1 с образованием выступов 10. Высота шестигранника 8 составляет 0,2-0,5 номинального диаметра резьбы, а диаметр его вписанной окружности 1-1,15 диаметра цилиндрической части 11 корпуса 4 гайки.

Сборка гайки происходит следующим образом.

Корпус 4 гайки устанавливают в шестигранное отверстие 3 подошвы 1. Шестигранная форма отверстия 3 и надфланцевой части 7 корпуса 4 исключает проворот корпуса 4 относительно подошвы 1. Затем с помощью специального штампа деформируют ребра 9 шестигранника 8 до упора в подошву 1. При этом образуются выступы 10 и подошва 1 надежно фиксируется между фланцем 6 и выступами 10, исключая осевое перемещение корпуса 4 относительно подошвы 1 и обеспечивая монолитность конструкции. Затем верхняя часть корпуса 4 радиально обжимается с образованием контрящего участка 12.

При образовании крепежного соединения гайка крепится к детали (не показано) с помощью заклепок, которые вставляются в отверстия 2. Затем прикладывается подсоединяемая деталь, в отверстие которой вставляется болт и ввинчивается в резьбовое отверстие гайки.

Использование предлагаемой конструкции гайки обеспечивает надежность крепежного соединения за счет исключения осевого перемещения корпуса относительно подошвы, повышает технологичность изготовления и материалоемкость за счет повышения коэффициента использования материала при изготовлении корпуса из круглого прутка и возможности изготовления подошвы толщиной менее толщины стенок корпуса. (56) Иосилевич Г. Б. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. М. : Машиностроение, 1985, с. 197.

Патент ФРГ N 2460061, кл. F 16 В 37/06, 1982.

Использование: соединение конструкций, преимущественно, из композиционных метариалов. Сущность изобретения: гайка содержит соединенные между собой подошву 1 и корпус 4 с резьбовым отверстием. Отверстие под корпус в подошве и участок 7 корпуса выполнены шестигранными. Ребра 9 шестигранника 8 сдеформированы в осевом направлении до упора в подошву 1 с образованием выступов 10. Высота шестигранников составляет 0,2 . . . 0,5 от номинального диаметра резьбы, а диаметр его вписанной окружности 1,0 . . . 1,15 диаметра цилиндрической части гайки. 4 ил.

САМОКОНТРЯЩАЯСЯ АНКЕРНАЯ ГАЙКА, содержащая соединенные между собой опорную подошву, выполненную с основным отверстием и отверстиями под заклепки, и размещенный в основном отверстии цилиндрический корпус с опорным фланцем и центральным резьбовым отверстием, отличающаяся тем, что основное отверстие подошвы выполнено шестигранным, надфланцевая часть корпуса - в виде шестигранника, ребра которого сдеформированы в осевом направлении до упора в подошву, при этом высота шестигранника составляет 0,2 - 0,5 номинального диаметра резьбы, а диаметр его вписанной окружности - 1 - 1,15 диаметра цилиндрической части корпуса.