СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК F16B39/24 

Изобретение относится к машиностроению для самостопорения резьбовых соединений элементов конструкции, в т.ч. работающих в условиях повышенных вибраций.

Известно соединение деталей, содержащее резьбовой стержень, установленный в отверстия деталей, размещенную на нем стопорную шайбу с внутренними и наружными фиксирующими выступами и гайку [1]
Недостатками известного решения являются: ступенчатое стопорение, снижающее надежность соединения, повышенная трудоемкость, связанная с загибом выступов, низкая долговечность мягкой стопорной шайбы, прежде всего при вибрационных, знакопеременных нагрузках.

Известно соединение деталей, содержащее резьбовой стержень, установленный в отверстия деталей, размещенную на нем жесткую, плоскую стопорную шайбу с секторным вырезом, ограниченным углом 110-160^o и внутренними радиально направленными выступами, размещенными в продольных пазах стержня, и гайку [2]
Выполнение выступов на стопорной шайбе и необходимость выполнения ответных пазов на резьбовом стержне усложняют изготовление, в определенной степени нарушают целостность и прочность резьбы, создают концентраторы напряжений и сужают тем самым область использования соединения.

Технический результат заключается в снижении трудоемкости изготовления, повышение надежности соединения и расширения его функциональных возможностей.

Это обеспечивается тем, что в соединении деталей, содержащем резьбовой стержень, установленный в отверстиях деталей, размещенную на нем жесткую плоскую стопорную шайбу с секторным вырезом, ограниченным углом 110-160^o, и навинченную на него гайку, внутренняя поверхность шайбы выполнена гладкой, концентрично ее наружной поверхности или эксцентрично последней в направлении секторного выреза. Кроме этого, на одном из элементов соединения может быть выполнен ограничитель радиальной деформации шайбы в виде боковых стенок расточки под шайбу и выступов, расположенных с внешней стороны шайбы с возможностью взаимодействия с последней, при этом высота ограничителей меньше толщины шайбы.

На фиг. 1 представлен общий вид соединения; на фиг.2 разрез А А соединения по плоскости стыка с концентричной шайбой; на фиг.3 разрез Б Б соединения по плоскости стыка с эксцентричной шайбой; на фиг.4 общий вид соединения с ограничителем деформации; на фиг.5 вариант исполнения ограничителя деформации шайбы; на фиг. 6 9 разрезы этих соединений.

Соединение деталей (фиг.1) содержит резьбовой стержень 1, установленный в отверстия 1 и 3, стопорную шайбу 4 и гайку 5. Шайба выполнена (фиг. 2) плоской, жесткой, имеет секторный вырез 12, ограниченный углом α = 110-160^° и размещена на резьбовом стержне под гайкой. При этом внутренняя поверхность шайбы выполнена гладкой, цилиндрической, без выступов и может устанавливаться на сопрягаемом стержне произвольно, никак не ориентируясь на нем. Секторный вырез 12 шайбы 4 обусловливает эксцентриситет "Х" ее опорной поверхности относительно оси стержня. Величина выреза, ширина шайбы выбираются в зависимости от диаметра резьбы, усилий затяжки и материала.

При затяжке гайки 5 шайба 4 поворачивается вместе с ней до выбора осевых зазоров и зажимается между гайкой и деталью.

Дальнейшая затяжка при неподвижной шайбе приводит к смещению осевой нагрузки с оси стержня на величину эксцентриситета "X" опорной поверхности шайбы, вызывающее внецентренное растяжение сжатие. В резьбе создаются два участка с различными по величине и направлению упругими деформациями витков, один из которых располагается над шайбой, а другой над ее вырезом, за счет чего обеспечивается самоконтрение резьбовых профилей. Заклинивание поворачивающейся шайбы создает более равномерное деформирование профилей, повышает надежность и стабильность стопорения. Шайба, как клин, может рассматриваться дополнительным стопорящим фактором. Жесткость кольцевой шайбы (фиг.2) в отсутствии ограничителей обеспечивается только механическими свойствами материала и характеристиками сечения.

На фиг.3 шайба 4 имеет эксцентричное смещение "Y" внутренней поверхности "Y " относительно внешней "D" в сторону секторного выреза 12 шайбы 4. За счет этого ее изгибная жесткость в опасном сечении увеличивается, как минимум, квадратично увеличению ширины шайбы, при этом равномерно упрочняются все сечения, а эффект стопорения не изменяется.

На фиг. 4 представлено резьбовое соединение, в котором на детали 3, со стороны, обращенной к гайке (для ограничения радиальных деформаций шайбы), выполнена концентрично отверстию под стержень 1 расточка, глубина которой меньше высоты шайбы, а диаметр мало отличается от наружного ее диаметра. Шайба, размещенная в такой расточке с натягом или без него, сохраняет свою форму при затяжке, а возможные радиальные деформации блокируются боковой поверхностью расточки. Верхняя плоскость 7 детали 3 по отношению к опорной поверхности 8 выполняет роль выступа.

На фиг. 5 представлен вариант исполнения ограничителя деформации шайбы. Расточка 9, которая предохраняет шайбу от разгибания, выполнена на гайке 5, причем глубина ее меньше высоты шайбы, а диаметр мало отличается от наружного диаметра шайбы. Наружный торец гайки по отношению к опорной поверхности, в общем случае, также может рассматриваться как выступ. Если диаметр расточки превышает опорный диаметр гайки (для многогранных гаек), то ограничивающие деформацию выступы становятся дискретными, расположенными внешним образом по отношению к шайбе. Подобными дискретными выступами могут считаться штифты 11 (фиг.8), или иные элементы, выступающие над опорной поверхностью, сопряженные с шайбой и специально для этого выполненные литьем, давлением или механической обработкой.

На фиг. 9 ограничитель деформации выполнен для эксцентричной шайбы, для чего на детали 3 выполнена расточка 6 с диаметром, мало отличающимся от наружного диаметра шайбы, смещенная с оси отверстия под стержень на величину эксцентриситета шайбы "Y", на глубину, меньшую высоты шайбы. В таком соединении расточка не только ограничивает деформацию, но и поворот шайбы.

Описанные варианты решения, объединенные общим принципом стопорения, расширяют универсальность и технологические возможности, повышают надежность резьбы.

Использование: стопорение резьбовых соединений, в том числе работающих в условиях повышенных вибраций. Сущность изобретения: резьбовой стержень размещен в отверстиях деталей и на него навинчена гайка. Между гайкой и деталью расположена жесткая плоская стопорная шайба. Шайба выполнена с секторным вырезом, ограниченным углом 110-160^o. Внутренняя поверхность шайбы выполнена гладкой концентрично ее наружной поверхности. В варианте использования внутренняя поверхность шайбы может быть выполнена эксцентрично наружной поверхности в направлении секторного выреза. Соединение может быть выполнено с ограничителями радиальной деформации шайбы. Ограничители могут быть выполнены либо в виде боковых стенок расточки под шайбу, либо в виде наружных выступов. Высота ограничителей меньше высоты шайбы. При затяжке в резьбе возникают участки с противоположными по направлению упругими деформациями витков, которые обеспечивают самостопорение соединения. Изобретение повышает надежность соединения, расширяет его функциональные возможности, снижает трудоемкость изготовления. 1 з.п. ф-лы 9 ил.

1. Соединение деталей, содержащее резьбовой стержень, установленный в отверстиях деталей, размещенную на нем жесткую плоскую стопорную шайбу с секторным вырезом, ограниченным углом 110 160^o, и навинченную на него гайку, отличающееся тем, что внутренняя поверхность шайбы выполнена гладкой, концентрично ее наружной поверхности или эксцентрично последней в направлении секторного выреза. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что на одном из элементов соединения выполнен ограничитель радиальной деформации шайбы в виде боковых стенок расточки под шайбу или выступов, расположенных с внешней стороны шайбы с возможностью взаимодействия с последней, при этом высота ограничителей меньше толщины шайбы.