ГАЙКА Российский патент 1996 года по МПК F16B39/284 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при закреплении деталей, узлов устройств и агрегатов, работающих в сложных вибрационных условиях.

За прототип принята гайка по ГОСТ 11860-73. Она содержит по периферии комбинированные поверхности многогранника, цилиндрического тела и сферы, совмещенных относительно общей оси резьбового отверстия.

К недостаткам указанной конструкции гайки следует отнести отсутствие в ней эффективных самостопорящих свойств от раскручивания, кроме фрикционного торцевого контакта ее с поверхностью закрепляемой детали. Применение нейлоновых колец для самоориентации (см. с. 558. В.И.Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя, т.1, М. Машиностроение, 1980) не способствует нормальной работе гаек при температуре свыше 90^oС.

Задачей технического решения является повышение надежности работы ответственных узлов, работающих в условиях повышенных вибраций, за счет обеспечения гарантированного самостопорения и самоустановки резьбового соединения в радиально-осевом и тангенциальном направлениях.

Это достигается тем, что в радиальной плоскости относительно оси симметрии многогранника выполняют глухую прорезь и оппозитно плоскости, совпадающей с осью упомянутой прорези, выполняют сферические поверхности, причем относительно общей оси многогранника и сфер выполнено резьбовое отверстие, одна из сфер имеет радиально-осевые пазы и срез по высоте сферы, который ограничен внутренним диаметром резьбового отверстия, а противоположная сфера предназначена для взаимодействия с дополнительным нажимным элементом, при этом радиус сферы гайки превышает внутренний радиус сферы нажимного элемента в пределах допуска на шлифование.

Кроме того, гайка отличается тем, что радиусы оппозитно расположенных сфер равны.

Дополнительно гайка отличается тем, что оси частей гайки относительно поперечного глухого паза совпадают при контактировании с резьбовым валиком.

Новизна технического решения подтверждается отсутствием аналогов при патентном поиске.

Существенные отличия:
оси гайки устанавливаются в основной плоскости (по оси вращения) только после вхождения резьбового вала в отверстие гайки;
для стопорения гайки используется радиально-осевой поджим лепестков относительно резьбовой поверхности контактирующего с ней элемента;
стопорение гайки осуществляется и за счет контактирования одной или оппозитно расположенных сфер относительно взаимодействующих с ними сопрягаемых поверхностей;
возможна самоустановка гайки без дополнительных сферических шайб путем выполнения радиуса сферы в сторону увеличения на величину допускаемых отклонений при чистовом шлифовании.

На фиг.1 показан вид на гайку с рабочего торца; на фиг.2 профильная проекция гайки; на фиг.3 вид на сферический торец гайки; на фиг.4 - профильная проекция гайки с равными по радиусу участками сфер.

Гайка 1 состоит из многогранника 2, пересекаемого радиальной прорезью 3 с поверхностями 4 и 5, объединенными радиусной поверхностью 6, цилиндрического участка 7, сферы 8 с радиусом R, ограниченной по высоте поверхностью 9, зависящей от размеров внутреннего резьбового отверстия 10. Рабочая сфера 8 гайки 1 пересечена прорезями 11 с поверхностями 12 и 13. Противоположная сфера выполнена с радиусом R₁ (фиг.2) и с равным радиусом R (фиг.4). Эти различия объясняются различным предназначением сферических поверхностей. Для сферы 14 существенно взаимодействие с соответствующей сферической выемкой нажимного элемента, координирующего положение(ния) зафиксированных деталей, например резцовых элементов в корпусе фрезы при заданных геометрических параметрах режущим элементам.

В случаях соблюдения эстетических норм и правил техники безопасности, целесообразно в гайке выполнять глухое отверстие с цилиндрическим и резьбовым профилем. На фиг.4 представлены глухое резьбовое отверстие 15 и цилиндрический участок отверстия 16.

Прорези 11 ограничены дном 17, сопрягающимся с резьбовым отверстием 15 или 19.

На фиг.2 показано резьбовое отверстие 19.

На фиг. 3 показана буквой М поверхность многогранника, равно как и на фиг.4.

На фиг.2 и 4 обозначены различные участки оси резьбового отверстия: 20 и 20¹. Это необходимо для выявления существенных отличий при рассмотрении функций элементов гайки 1.

Гайка работает следующим образом.

При закреплении двух или более элементов гайку накручивают на винт (болт или рым-болт). Поверхностью 8 гайка нажимает на сферическую выемку в сопрягаемой детали и постепенно лепестки 18 упруго обжимают резьбовой стержень (не показан) относительно оси 20¹. Это приводит к самоконтрению резьбового соединения и самоустановке зафиксированного положения гайки 1. Одновременно поперечная прорезь с поверхностями 4-6 уменьшается в размере, так как нажимной элемент с плавающей осью 20 (относительно трех координат сферы R₁) c внутренней сферической поверхностью производит сжатие сферической поверхности 14 и часть резьбового отверстия 19 дополнительно стопорит положение гайки радиальным вдавливанием резьбовой поверхности лепестков 18 в тело резьбового валика (винта, болта, шпильки или рым-болта).

Гайка на фиг.4 имеет глухое отверстие 15 (с резьбовым профилем) и 16 (с цилиндрическим профилем). При закручивании на резьбовой сопрягаемой поверхности она имеет возможность самостопорения в радиально-осевом направлении за счет сжатия сферы 8 относительно канавки сферической выемки подаваемой детали и относительно оси резьбового профиля (не показана), а в радиальном направлении за счет предварительного уменьшения прорези 4-6, когда поверхности 4 и 6 непараллельны. При закручивании гайки происходит разжим поверхностей 4 и 5, так как резьбовой элемент занимает свое положение в отверстии 15 или 19, что приводит к совпадению осей 20 и 20¹ непосредственно гайки 1. Напряженное упругое состояние поверхностей 4 и 5 влияет на эффективность зажима резьбовой поверхности 15 или 19, которая и координирует самофиксацию резьбового валика относительно сферы 8.

Технико-экономические преимущества настоящего решения: повышается надежность работы узлов, агрегатов, отдельных элементов и деталей, работающих в условиях повешенных вибраций, например, узлов двигателей, соединений рельсов и шпал, ответственных деталей авиационной и космической техники, режущего инструмента и пр. ЫЫЫ2

Использование: в узлах крепления, работающих в сложных вибрационных условиях. Сущность изобретения: гайка содержит корпус с наружной цилиндрической и многогранной поверхностями и сферическими торцами. Опорный торец выполнен с тангенциальными прорезями. На многогранной поверхности имеется радиальная глухая прорезь. Радиусы торцов превышают внутренний диаметр сферы сопрягаемой детали в пределах допуска на шлифование. Центры радиусов расположены на пересекающихся осях. При закреплении деталей торцевые лепестки упруго обжимают резьбовой стержень. Поверхности радиальной прорези меняют свое положение. Происходит самоконтрение резьбового соединения. 4 ил.

Гайка, содержащая корпус с резьбовым отверстием, наружной цилиндрической и многогранной поверхностями, а также со сферическим торцом, при этом цилиндрическая поверхность, многогранная поверхность, сферический торец и резьбовое отверстие выполнены соосными, отличающаяся тем, что торец гайки, противоположный сферическому, выполнен также сферическим, на многогранной поверхности выполнена радиальная глухая прорезь, на опорном торце выполнены тангенциальные прорези, центры радиусов сферических торцов расположены на пересекающихся осях, а радиусы сферических торцов превышают внутренний диаметр сферы, сопрягаемой с гайкой по сферической поверхности детали в пределах допуска на шлифование.