САМОСТОПОРЯЩАЯСЯ ГАЙКА Российский патент 1996 года по МПК F16B39/284 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве крепежного элемента для соединения деталей при наличии вибраций и трясок.

В настоящее время известные нормализованные аналогичные крепежные элементы, применяемые в машиностроении, обладают существенными недостатками, а именно, повышенной сложностью монтажа, связанной с отсутствием автоматического стопорения, а также пониженной технологичностью, обусловленной наличием большого числа технологических операций при изготовлении (см. например, Нормаль радиоэлектроники. Детали крепления шарикоподшипников НО.002.002, гайка НО.893.501). [1]
Известна гайка с радиальной прорезью снабженная винтом с конической головкой и стопорным кольцом, установленным в проточку на наружной поверхности гайки в шлиц винта [2]
Известная гайка обладает следующими недостатками отсутствием автоматического стопорения, пониженной технологичностью и ограниченной областью применения, связанной с необходимостью наличия значительного радиального доступа при монтаже резьбового соединения.

Известна гайка, на опорной части которой выполнена дугообразная выемка с изменяющейся глубиной, в которую при монтаже резьбового соединения устанавливается шарик, взаимодействующий с опорной поверхностью соединяемой детали. [3]
Существенными недостатками вышеуказанной гайки являются:
1. пониженное удобство эксплуатации, связанное с необходимостью применения дополнительного инструмента (клина, устанавливаемого в соответствующее гнездо гайки при монтаже и демонтаже), а также с необходимостью постоянного удерживания шарика в выемке гайки при завинчивании гайки;
2. не исключена возможность потери стопорного элемента при монтаже и демонтаже;
3. ограниченная область применения (невозможность использования гайки в местах с ограниченным радиальным доступом);
4. относительная сложность конструктивного исполнения, обусловленная наличием большого числа конструктивных элементов (дополнительного клина для монтажа и демонтажа);
5. невозможность создания большой плотности стыка за счет малой площади контакта, т. к. после монтажа гайка контактирует с поверхностью детали шарика и диаметрально противоположно расположенным концом своего опорного торца (вследствие перекоса тела гайки при создании стопорящего эффекта);
6. невозможность создания регламентированного усилия затяжки (т.к. для создания стопорящего эффекта необходим дополнительный разворот гайки в сторону противоположную завинчиванию).

Наиболее близкой по своей технической сущности к изобретению является гайка самостопорящаяся с поперечной прорезью, разделяющей ее на опорную и стопорящую части, имеющая со стороны торца опорной части отверстие, сообщающееся с ее поперечной прорезью и стопорный элемент в виде ступенчатого пальца со сферическим концом, установленный одним концом в отверстии опорной части гайки, а другим закрепленный в стопорящей части гайки, при этом сферический конец пальца выступает за опорный торец гайки /4/.

Недостатками приведенной конструкции является:
1. пониженная технологичность, связанная с необходимостью изготовления специального ступенчатого пальца (штифта) со сферическим концом и выполнением дополнительного отверстия в стопорящей части гайки для крепления пальца;
2. относительная затрудненность монтажа (т.к. в месте взаимодействия конца штифта с опорной поверхностью, соединяемой детали присутствует трение скольжения, вызывающее необходимость прикладывания больших крутящих моментов к монтажному инструменту);
3. нарушение антикоррозионного покрытия в местах контакта конца штифта с поверхностью скрепляемой детали.

С помощью изобретения достигается технический результат, заключающийся в повышении технологичности изготовления гайки, облегчение монтажа и исключении нарушения цельности антикоррозионного покрытия поверхности скрепляемой детали.

В соответствии с изобретением технический результат достигается тем, что в гайке самостопорящейся с поперечной прорезью, разделяющей ее на опорную и стопорящую части, имеющей со стороны торца опорной части отверстие, сообщающееся с ее поперечной прорезью, и стопорный элемент, размещенный в вышеуказанном отверстии, выступающий сферической поверхностью за опорную плоскость гайки, стопорный элемент выполнен в виде, как минимум, одного тела качения и установлен в отверстии с возможностью вращения и контакта с близлежащей поверхностью стопорящей части гайки.

Стопорный элемент предохранен от выпадения из отверстия гайки.

В заявленном техническом решении за счет использования в конструкции нормализованных изделий обычных гаек и шариков (например, бракованных шариков при производстве шарикоподшипников) повышается технологичность изделия. Кроме того, за счет отсутствия трения скольжения в паре стопорный элемент поверхность соединяемой детали, исключается нарушение антикоррозионного покрытия и уменьшаются необходимые крутящие моменты при монтаже соединения.

На фигуре 1 представлена самостопорящаяся гайка; на фигуре 2 один из вариантов исполнения.

Гайка содержит корпус 1; в котором выполнена раздельная прорезь 2, разделяющая гайку на опорную 3 и стопорную 4 части. В опорной части 3 гайки выполнено отверстие 5, в которое со свободой вращения установлен стопорный элемент в виде шарика 6 (для предохранения шарика от выпадания отверстие может быть закернено в одном или нескольких местах). При этом поверхность шарика 6 выступает за опорный торец гайки на величину Δ, превышающую осевой люфт в резьбовом соединении.

Следует отметить, что для высоких гаек стопорный элемент может быть выполнен в виде стопы шариков малого диаметра (см. фиг. 2).

Монтаж гайки осуществляется следующим образом.

Гайка завинчивается до плотного прилегания своего опорного торца к поверхности скрепляемой детали. При этом шарик за счет своей выступающей части отгибает стопорящую часть гайки, тем самым выбирая осевой люфт в резьбовом соединении, чем осуществляется надежное самостопорение гайки в резьбовом соединении.

Из вышеприведенного следует, что данное техническое решение имеет преимущества по сравнению с известным, а именно, за счет использования лишь нормализованных изделий повышается технологичность гайки. Кроме того, за счет отсутствия трения скольжения исключается возможность нарушения антикоррозионного покрытия скрепляемой детали и облегчается монтаж соединения.

В настоящее время на предприятии по материалам заявки выпущены рабочие чертежи и изготовлен опытный образец изделия, подтверждающий работоспособность предложенной конструкции.

Использование: крепление изделий, подверженных вибрациям и тряскам. Сущность изобретения: гайка содержит тело, разделенное поперечной прорезью, образующей опорную и стопорящую части. Со стороны опорного торца гайки выполнено отверстие, сообщающееся с поперечной прорезью. В отверстии гайки со свободой вращения установлено шарообразное тело, выступающее за опорный торец гайки на величину, превышающую осевой люфт в резьбовом соединении. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении технологичности изготовления гайки, облегчении ее монтажа и исключении нарушения антикоррозионного покрытия поверхности соединяемой детали. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Самостопорящаяся гайка, содержащая корпус с резьбовым отверстием, с поперечной прорезью, разделяющей корпус на опорную и стопорную части, и сквозным отверстием в опорной части, сообщающимся с поперечной прорезью, а также размещенный в сквозном отверстии стопорный элемент со сферической поверхностью, выступающей за опорную поверхность гайки, отличающаяся тем, что стопорный элемент выполнен в виде по меньшей мере одного тела качения и установлен в отверстии с возможностью вращения. 2. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что опорная поверхность корпуса вокруг сквозного отверстия с телом качения закернена.