КОНТРГАЙКА Российский патент 1994 года по МПК F16B39/28 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям контргаек, обеспечивающих высокую степень приспособляемости и максимальную повторную применимость.

Известна контргайка, содержащая корпус со сквозным осевым резьбовым отверстием и деформируемой частью на одном конце, имеющей дугообразную эллиптическую наружную поверхность, при этом поперечное сечение отверстия на участке деформируемой части имеет форму эллипса [1].

Деформируемая часть гайки в объекте имеет постоянную толщину. При изготовлении такой гайки две противоположные стороны деформируемой части сдавливают вовнутрь, в результате чего поперечное сечение отверстия принимает форму эллипса. Большая и малая оси эллипса перпендикулярны одна к другой. При навинчивании контргайки на болт деформируемая часть возвращается в исходное положение, обретая круглое поперечное сечение и фрикционно запирая (законтривая) гайку.

При свинчивании контргайки с болта деформируемая часть часто не способна обрести полностью свою исходную эллиптическую форму. Это объясняется чрезмерным напряжением или пластической деформацией, происходящей, в частности, в зоне большой оси эллипса. Напряжения сосредоточены на участках в зоне большой оси из-за относительно малого диаметра участков, получающегося при деформировании. После нескольких циклов применения степень контрения трением часто уменьшается до неприемлемого уровня. В этом случае контргайку приходится заменять новой. Кроме того, при навинчивании контргайки, свинченной с болта, изготовленного с верхними пределами допуска на диаметр резьбы, на аналогичный болт с нижними допусками на диаметр резьбы результирующий момент затяжки часто бывает слишком малым.

Цель изобретения - многократное использование контргайки без чрезмерного снижения момента затяжки при трении.

Это достигается тем, что в известной контргайке деформируемая часть корпуса выполнена с минимальной толщиной стенки в зоне большой оси эллипса и с максимальной толщиной в зоне малой оси последнего. Такое выполнение дает возможность сводить к минимуму изгибающие напряжения в зоне большой оси эллипса и тем самым исключить пластическую деформацию, которая могла бы отрицательно сказаться на возможности многократного повторного применения контргайки.

Таким образом, конструктивное выполнение деформируемой части контргайки позволяет обеспечить более равномерное трение при контрении во всем диапазоне допусков дли диаметра резьбы болта.

В некоторых вариантах осуществления стенка деформируемой части может быть выполнена в виде двух участков: внутреннего с постоянной радиальной толщиной и высотой и наружного, выполненного за одно целое с внутренним участком и имеющего постоянную радиальную толщину и изменяющуюся по периметру высоту. Высота имеет максимальное значение в зоне малой оси эллипса и минимальное - в зоне большой оси эллипса. Высота от минимальной до максимальной изменяется плавно и наружный участок стенки в зоне перехода к внутреннему образует уступ. Предпочтительно, чтобы высота наружного участка была такой же, что и у внутреннего участка в зоне малой оси эллипса, а в зоне большой оси эллипса равнялась нулю. Толщины внутреннего и наружного участков стенки могут быть равны друг другу. Стенка деформируемой части может быть выполнена с непрерывно изменяющейся толщиной.

Деформируемая часть гайки может быть выполнена с высотой наружного участка стенки, равной высоте внутреннего участка стенки на длине дуги, соответствующей ≈40^о в каждом направлении от малой оси. Корпус гайки выполнен с жестким участком на конце, противоположном деформируемой части.

На фиг. 1 изображена контргайка, имеющая на одном конце деформируемую часть эллиптической формы неодинаковой радиальной толщины по ее окружности; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - поперечное сечение деформируемой части с непрерывно изменяющейся толщиной.

Контргайка содержит корпус 1, свободно установленный в обойме 2 и имеющий жесткий участок 3 на одном конце и выполненную за одно целое с ним деформируемую часть 4 на другом конце. В корпусе выполнено сквозное осевое резьбовое отверстие 5, имеющее поперечное сечение в форме эллипса, большая 6 и малая 7 оси которого взаимно перпендикулярны.

Деформируемая часть 4 имеет дугообразную эллиптическую наружную поверхность, минимальную толщину стенки в зоне большой оси эллипса и максимальную толщину - в зоне малой оси последнего. Жесткий участок 3 может иметь любую форму, например гайку с пластиной.

Деформируемая часть 4 выполнена в виде двух участков: внутреннего 8 и наружного 9. Участок 8 имеет постоянную радиальную толщину стенки и высоту, участок 9 выполнен за одно целое с участком 8 и имеет постоянную радиальную толщину стенки и изменяющуюся по периметру высоту, которая изменяется от нуля до высоты, равной высоте участка 8. Наружный участок 9 может быть выполнен с непрерывно изменяющейся высотой. Переходные участки от наружного к внутреннему выполнены в виде узких дуговых уступов 10. Радиальные толщины внутреннего и наружного участков равны.

Выполнение деформируемой части контргайки такой конфигурации позволяет рассчитывать степень контрения трением и повторную применимость контргайки. В частности, комбинирование радиальных толщин внутреннего и наружного участков влияет на степень удержания контргайки трением, причем радиальная толщина внутреннего участка влияет на степень повторной применимости гайки.

В варианте исполнения стенка деформируемой части контргайки может быть выполнена с непрерывно изменяющейся толщиной 11, величина которой варьируется в пределах от максимальной в зоне малой оси 7 до минимальной в зоне большой оси 6. Наличие уменьшенной радиальной толщины в зоне большой оси деформируемой части, где радиус свободного отверстия минимален, ведет к уменьшению механических напряжений, вызывающих пластическую деформацию, и уменьшению степени повторной применимости. Для обеспечения требуемой степени законтривания трением и повторной применимости можно легко подобрать соотношение радиальных толщин в зоне малого и большого диаметров.

При изготовлении гайки ее резьбовое отверстие первоначально имеет круглое поперечное сечение по всей ее высоте. Наружная поверхность деформируемой части представляет из себя круговые дуги, концентричные с резьбовым отверстием. Затем резьбовую часть вручную деформируют, сдавливая ее в радиальном направлении с противоположных сторон. В результате часть резьбового отверстия в пределах деформируемой части принимает эллиптическую форму. Малая ось 7 эллипса совпадает с направлением сдавливания, а большая ось 6 проходит перпендикулярно этому направлению. Поскольку окружность резьбового отверстия остается в сущности той же самой после деформации деформируемой части, то больший размер эллипса больше диаметра, который имело отверстие круглого сечения.

При практическом использовании устройства контргайку навинчивают на резьбовую охватываемую крепежную деталь или болт (не показан), имеющий заданный диаметр, соответствующий части резьбового отверстия 5, проходящей через жесткий участок 3 контргайки. Контргайка навинчивается на болт свободно до тех пор, пока передние витки резьбы не достигнут деформируемой части 4. При дальнейшем навинчивании деформируемая часть отгибается назад, обретая свою исходную круглую форму, причем получаемое в результате этого трение между сопряженными витками резьб обеспечивает запирание (контрение) контргайки.

После свинчивания контргайки с болта деформируемая часть 4 свободно обретает свою первоначальную эллиптическую форму.

Выполнение деформируемой части с более тонкими стенками в зоне большой оси эллипса дает возможность свести к минимуму концентрацию напряжений на участках в зоне большой оси и тем самым увеличить диапазон величин прогибания участков в зоне малой оси эллипса, следовательно, контргайку можно использовать повторно большее число раз с удовлетворительным контрением на болтах с более широким диапазоном диаметров резьбы, включая болты с изношенной в значительной степени резьбой.

Сущность изобретения: контргайка содержит корпус 1 с резьбовым отверстием 5. На одном конце корпуса выполнен жесткий участок 3, а на другом - деформируемая часть 4, имеющая по существу эллиптическое поперечное сечение и максимальную радиальную толщину в зоне малой оси эллипса. Этим обеспечивается требуемая степень запирания (контрения) контргайки трением после навинчивания ее на болт. Деформируемая часть имеет минимальную радиальную толщину в зоне большой оси эллипса. Это дает возможность уменьшить напряжения и пластическую деформацию, оказывающие отрицательное влияние на степень повторной применимости контргайки. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. КОНТРГАЙКА, содержащая корпус со сквозным осевым резьбовым отверстием и деформируемой частью на одном конце, имеющей дугообразную эллиптическую наружную поверхность, при этом поперечное сечение отверстия на участке деформируемой части имеет форму эллипса, большая и малая оси которого перпендикулярны одна другой, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения многократного использования, деформируемая часть корпуса выполнена с минимальной толщиной стенки в зоне большой оси эллипса и с максимальной толщиной в зоне малой оси последнего. 2. Контргайка по п.1, отличающаяся тем, что стенка деформируемой части выполнена в виде двух участков: внутреннего с постоянной толщиной и высотой и наружного, выполненного за одно целое с внутренним участком и имеющего постоянную толщину и изменяющуюся по периметру высоту. 3. Контргайка по п.2, отличающаяся тем, что наружный участок стенки выполнен с непрерывно изменяющейся от минимальной в зоне большой оси эллипса до максимальной в зоне малой оси эллипса высотой и образованием уступа в зоне перехода к внутреннему участку. 4. Контргайка по п.2, отличающаяся тем, что высота наружного участка стенки в зоне большой оси эллипса равна нулю, а в зоне малой оси эллипса равна высоте внутреннего участка стенки. 5. Контргайка по п.3, отличающаяся тем, что высота наружного участка стенки равна высоте внутреннего участка стенки на длине дуги, соответствующей 40^о в каждом направлении от малой оси. 6. Контргайка по п.2, отличающаяся тем, что толщины внутреннего и наружного участков стенки равны друг другу. 7. Контргайка по п.1, отличающаяся тем, что стенка деформируемой части выполнена с непрерывно изменяющейся толщиной. 8. Контргайка по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен с жестким участком на конце, противоположном деформируемой части.