СТОПОРНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЗЕМЛЯКОВА Н.В. Российский патент 1995 года по МПК F16B39/00 F16B39/34 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для стопорения соединений, работающих в условиях сильной и долговременной вибрации, а автомобильной, авиационной, локомотивной отраслях к промышленности, а также в других отраслях, например для крепления строительных конструкций.

Известно стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, на котором установлена одна пружинная шайба, а поверх шайбы с усилием завинчена гайка [1]
Известно также стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, на котором навинчена гайка, а затем поверх гайки навинчена с усилием контргайка [2]
Эти устройства не позволяют достичь высоконадежного стопорения ввиду того, что в первом случае гайка удерживается от самовывинчивания при вибрации лишь за счет того, что между прижимной поверхностью гайки и торцовой поверхностью шайбы под воздействием определенного усилия затяжки гайки создана некоторая сила трения и, кроме того, в прижимную поверхность гайки упирается одна острая кромка пружинной шайбы; во втором случае стопорение осуществляется лишь за счет того, что между гайкой и контргайкой под воздействием затяжки последней создается определенная сила трения. Однако при вибрации с большими циклическими нагрузками пружинные свойства шайбы ослабевают, а в случае попадания смазки на поверхности трения гайки и шайбы либо гайки и контргайки стопорения ослабевает.

Известно техническое решение, в котором на гайку устанавливают шайбу и затягивают контргайку до прижима шайбы, после чего деформируют ее лепестки гайки и контргайки, причем гайку и контргайку выполняют аналогичной конструкции [3]
Однако в процессе стопорения, т.е. за время стопорения, в динамике невозможно обеспечить неразрывную, жесткую механическую связь между контргайкой и крепежной гайкой, так как лепестки шайбы деформируются непременно после процесса стопорения (затяжки), поэтому полученная механическая связь дискретна во времени, а это не может гарантировать, что лепестки будут плотно (без зазора) поджаты к граням, так как величина такого поджатия зависит от толщины шайбы и от усилия прижима. При таком способе стопорения зазор между лепестком и гранью может быть всегда, а раз есть зазор, то нет гарантии, что при определенных динамических нагрузках и вибрации этот зазор еще более не увеличится и надежность стопорения не снизится.

Известно техническое решение, в котором гайка и контргайка по своей форме, размерам и технологии их изготовления неодинаковы, так как гайка имеет кольцевую проточку, смещенную по высоте, а контргайка имеет торцовую расточку [4] Для такой пары (гайка-контргайка), чтобы обеспечить сохранение величины стопорения, сверлят сквозное отверстие под штифт и под резьбу, а также под головку винта. Однако операцию сверления под штифт всегда выполняют после сборки, т.е. после окончания процесса стопорения, следовательно, такой способ стопорения не может быть высокопроизводительным и приемлем лишь в единичном производстве.

При совместном рассверливании тел контргайки и гайки нет гарантии того, что вибрация и механические воздействия сверла не сместят контргайку относительно гайки, что приведет к явному снижению надежности стопорения.

Здесь также не обеспечивается стопорение контргайки относительно крепежной гайки в динамике, при угловом смещении в момент самого процесса стопорения, т.е. время стопорения и время создания механической связи между гайкой и контргайкой не совместимы, эти процессы дискретны по времени. А это снижает надежность стопорения.

Наиболее близким к предлагаемому является стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, размещенные на нем гайку и контргайку, а также стержень из деформируемого материала, причем стержень из деформируемого материала имеет наклонный участок в средней части, а концы его размещены в несоосных отверстиях гайки и контргайки, выполненных на одном радиусе [5]
Стопорение осуществляется путем ввинчивания контргайки в гайку по дополнительной резьбе, установки их на резьбовой стержень, затем вывинчивания на некоторый угол контргайки из тела гайки по дополнительной резьбе с деформацией при этом по крайней мере одного стопорного элемента, соединяющего между собой гайку и конргайку. Таким образом обеспечивается "механическая память" величины созданного натяга в витках резьбы. При этом гайка и контргайка имеют основную резьбу для навинчивания на резьбовой стержень и дополнительную, имеющую больший, чем у основной резьбы, шаг, по которой гайка и контргайка свинчены между собой до упора так, что между ними по диаметру дополнительной резьбы в кольцевом зазоре расположены изогнутые в средней части стопорные элементы, концы которых параллельно размещены на одинаковых радиусах в отверстиях гайки и контргайки.

Однако в момент стопорения, т.е. при вывинчивании контргайки, например, гаечным ключом по дополнительной резьбе происходит смещение на малый угол, т.е. ослабление затяжки самой гайки, а это снижает надежность стопорения.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность стопорения.

Сущность изобретения состоит в том, что стопорное резьбовое соединение содержит резьбовой стержень, размещенные на нем с зазором гайку, контргайку, а также стержень из деформируемого материала, причем в момент стопорения концы стержня размещены в несоосных отверстиях гайки и контргайки, расположенных на одном радиусе, а средняя часть стержня выполнена наклонной с направлением наклона, противоположным направлению наклона витков резьбы. В зазоре между гайкой и контргайкой установлен пружинный элемент, радиус которого меньше радиуса, на котором выполнены отверстия для деформируемого стержня в гайке и контргайке.

Отличительным признаком предлагаемого соединения является выполнение средней части стержня с направлением наклона, противоположным направлению наклона витков резьбы. Это позволяет повысить надежность стопорения, так как процесс стопорения выполняется на докручивании контргайки, т.е. в ту же сторону, в какую была закручена гайка. Отличием предлагаемого соединения является также и то, что гайка и контргайка расположены на резьбовом стержне с образованием зазора, в котором помещен пружинный элемент, например шайба. Наличие пружинного элемента, имеющего радиус меньше радиуса гайки и контргайки, позволяет установить деформируемый стержень и обеспечивает дополнительную осевую силу, действующую на гайку и контргайку враспор и тем самым способствует врезанию острых кромок шайб в торцы гайки и контргайки, что в совокупности с "запоминающими" натяг стержнями позволяет повысить надежность стопорения.

На фиг.1 представлено стопорное резьбовое соединение после окончательной затяжки контргайки; на фиг.2 то же, вид слева; на фиг.3 вид А на фиг.2.

Стопорное резьбовое соединение содержит резьбовой стержень 1, гайку 2, контргайку 3, выполненные с отверстиями 6 и 7 соответственно, пружинный элемент 4, фиксирующий стержень 5 из деформируемого материала, скрепляемые детали 8 и 9.

Стопорное резьбовое соединение работает следующим образом.

На резьбовой стержень 1 болта надевают детали 8 и 9, которые поджимают навинченной гайкой 2, имеющей отверстия 6, затем поверх гайки на резьбовой стержень 1 надевают пружинный элемент 4, после этого на стержень 1 навинчивают контргайку 3 до касания элемента 4. Если при этом отверстия 7 и 6 не совпали, то контргайку продолжают завинчивать до тех пор, пока отверстие 7 совпадает с ближайшим отверстием 6 в гайке. После этого сначала в отверстие 7, а затем в отверстие 6 вставляют фиксирующий стержень 5 и продолжают довинчивание контргайки 3, обеспечивая необходимый натяг в витках резьбового соединения. При этом пружинный элемент 4 сжимается до упора, средняя часть стержней 5 изгибается в сторону завинчивания контргайки 3 и таким образом "запоминает" величину созданного натяга в витках резьбы. Толщина пружинного элемента должна быть не меньше двух диаметров деформируемого стержня, иначе он будет не изгибаться, а ломаться.

На чертежах представлен вариант резьбового соединения с двумя пружинными элементами. Это могут быть, например, шайбы. Для любых соединений статического характера необходимо в контргайке выполнить, как минимум одно отверстие. Если система гайка-контргайка сбалансирована, т.е. работает на быстровращающемся валу, то на контргайке необходимо выполнить как минимум два отверстия. Для ускорения монтажа (сборки) соединения в гайке выполняют шесть отверстий (в каждом углу между гранями шестигранника).

Предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества.

Надежность стопорения в устройстве повышается за счет того, что процесс стопорения выполняется на докручивании контргайки, т.е. в ту же сторону, в какую была закручена и гайка. А у известного объекта процесс стопорения ведется при вывинчивании контргайки из тела гайки, т.е. в противоположную сторону, чем у гайки, а при этом возможно и ослабление натяга в основной резьбе.

Установка пружинных элементов между гайкой и контргайкой обеспечивает зазор для стержня и одновременно дополнительную осевую силу, действующую на гайку и контргайку враспор и тем самым способствует врезанию острых кромок шайб в торцы гайки и контргайки, что в совокупности с "запоминающими" натяг стержнями позволяет эффективно повышать надежность стопорения.

Сущность изобретения: резьбовое соединение выполнено из стандартных гайки и контргайки, выполненных с отверстиями. В отверстиях размещены фиксирующие стержни так, что их средняя часть наклонена в сторону завинчивания контргайки. Между гайкой и контргайкой на резьбовом стержне установлен по крайней мере один пружинный элемент, радиус которого меньше радиуса гайки и контргайки. Изобретение позволяет повысить надежность стопорения. 3 ил.

Стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, размещенные на нем гайку и контргайку, а также стержень из деформируемого материала, причем стержень из деформируемого материала имеет наклонный участок в средней части, а концы его размещены в несоосных отверстиях гайки и контргайки, выполненных на одном радиусе, отличающееся тем, что оно снабжено пружинным элементом, размещенным между гайкой и контргайкой, направление наклона наклонного участка стержня из деформируемого материала противоположно направлению наклона витков резьбы резьбового стержня, толщина пружинного элемента составляет не менее двух диаметров стержня из деформируемого материала, а его радиус меньше радиуса, на котором выполнены отверстия.