ГАЕЧНЫЙ УЗЕЛ ЗЕМЛЯКОВА Н.В. Российский патент 2004 года по МПК F16B39/00 F16B39/34 

Изобретение относится к технике машиностроения и может быть использовано для стопорения резьбовых соединений, работающих в условиях сильной и долговременной вибрации, в автомобильной, тракторной, локомотивной, авиационной и других отрослях промышленности и строительной индустрии.

Известно стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, на котором установлена одна пружинная шайба, а поверх шайбы с усилием завинчена гайка [1].

Известно и 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 торцевой 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 стопорение ослабевает.

Известно также техническое решение, в котором на гайку устанавливают лепестковую шайбу, поверх которой устанавливают контргайку, и затягивают контргайку до прижима шайбы. После чего деформируют лепестки шайбы, отгибая один к одной грани гайки, а второй к одной грани контргайки. При этом гайку и контргайку выполняют аналогичной конструкции [3].

Недостатком такого устройства является то, что 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), и полученная механическая связь осуществлена дискретно во времени, а это не может гарантировать того, что лепестки будут плотно (без зазора) поджаты к граням, так как величина такого поджатия зависит от толщины шайбы и от усилия прижима лепестка. При таком способе стопорения зазор между лепестком и гранью может быть всегда, а если есть зазор, то нет и гарантии, что при определенных динамических нагрузках и вибрации этот зазор еще более не увеличится и надежность стопорения не снизится.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является стопорное резьбовое соединение Землякова Н.В., содержащее резьбовой стержень, на котором последовательно установлены: крепежная гайка, пружинная шайба и контргайка. При этом, крепежная гайка и контргайка жестко связаны между собой с помощью одного или нескольких фиксирующих стержней, выполненных из пластически деформируемого материала, который деформируется при затяжке контргайки в динамике и “сохраняет” величину созданного натяга в витках резьбы [4].

Недостатком этого резьбового соединения является то, что при определенном значении геометрических параметров гайки и контргайки, например при метрической резьбе М8, устройство такой гайки и контргайки имеет нестандартные (большие) габаритные размеры под гаечный ключ, чем у стандартной гайки М8. Это связано со вторым недостатком, который заключается в том, что в углах между гранями необходимо сверлить сквозные отверстия на радиусе большем чем радиус у стандартной пружинной шайбы для М8.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении себестоимости изготовления гаек и контргаек с высокой надежностью стопорения, а также повышения эффективности их стопорения и эксплуатации в условиях высокой замасленности и запыленности.

Такое техническое решение достигается тем, что гаечный узел, выполнен из крепежной гайки и контргайки, между которыми размещена пружинная шайба, и которые установлены на резьбовом стержне, при этом гайка и контргайка жестко связаны между собой фиксирующим элементом из пластически деформируемого материала и при этом фиксирующий элемент выполнен тонкостенным профильным трубчатым или колпачковым, установленным поверх гайки и контргайки, причем его грани на уровне контргайки смещены относительно граней на уровне крепежной гайки на угол α. Кроме этого, фиксирующий элемент выполнен шестигранным, и обе торцевые кромки трубчатого фиксирующего элемента выполнены подвальцованными к гайке и контргайке, а торцевая кромка колпачкового фиксирующего элемента выполнена подвальцованной к крепежной гайке. И угол α составляет от 1 до 60°. При этом фиксирующий элемент может быть выполнен, например, из меди или алюминия.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид гаечного узла до стопорения в изометрии. На фиг.2 изображено осевое сечение общего вида гаечного узла на резьбовом стержне после стопорения. На фиг.3 изображен вид устройства по стрелке А. На фиг.4 изображен общий вид гаечного узла с колпачковым фиксирующим элементом после процесса стопорения на резьбовом стержне.

Устройство гаечного узла по фиг.1 конструктивно состоит из стандартной крепежной гайки 1 и точно такой же стандартной контргайки 2, между которыми установлена стандартная пружинная шайба 3. Поверх гайки 1 и контргайки 2, между которыми размещена шайба 3, установлен трубчатый тонкостенный с шестигранным профилем в сечении фиксирующий элемент 4 либо колпачковый фиксирующий элемент 5, имеющий подвальцованные кромки 6 на контргайку и 7 на крепежную гайку.

Процесс стопорения осуществляется следующим образом. В предстопорном состоянии гаечные узлы с трубчатыми фиксирующими элементами или с колпачковыми фиксирующими элементами находятся в соответствующей упаковочной таре, классифицированные по диаметру резьбы. Для резьбовой фиксации какой-то детали или сборочной единицы, например с помощью болта и гаечного узла Землякова Н.В., на резьбовой стержень 8 болта на винчивают готовый гаечный узел и производят им прижим детали или сборочной единицы, навинчивая гаечный узел ключем (если рожковым, то установленным на уровне крепежной гайки 1). При этом размер ключа S должен быть либо увеличен на двойную толщину стенки фиксирующего элемента путем расточки, либо взят на один размер больше (зависит от толщины стенки фиксирующего элемента), или используется разводной ключ. После затяжки гаечного узла с помощью крепежной гайки 1 начинают выполнять непосредственно операцию стопорения. Для этого в сторону затяжки крепежной гайки 1 начинают крутить гаечным ключом контргайку 2 на угол α, для этого рожки ключа устанавливают на уровне контргайки 2. При этом до упора сжимается пружинная шайба 3, а шестигранный профиль скручивается на уровне размещения шайбы 3 в объеме кольцевой канавки, образованной разностью в размерах наружного диаметра шайбы 3 и размера S гаек.

Сборку и подвальцовку кромок 5 и 6 фиксирующего элемента осуществляют на резьбовом стержне, сопоставляя резьбу и грани контргайки 2 таким образом, чтобы полное сжатие пружинной шайбы 3 выполнялось в диапазоне поворота контргайки 2 на угол α.

Применение гаечного узла Землякова Н.В. позволит получать высоконадежное резьбовое стопорение деталей и сборочных единиц, способных устойчиво работать в условиях длительной и долговременной вибрации. Применение такого гаечного узла снижает и загрязнение в объеме размещения пружинной шайбы, повышая тем самым и санитарно-гигиенические параметры соединения.

Кроме того, применение стандартных гаек в качестве крепежной гайки 1 и контргайки 2, в сравнении с прототипом снижает себестоимость этих гаек, тем более, что в них не требуется сверлить ни каких отверстий.

Источники информации

1. Иосилевич Г.Б., Шарловский Ю.В. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. М.: Машиностроение, 1971, с.36, рис.35.

2. Орлов П.И. Основы конструирования. М.: Машиностроение, 1977, с.290-291, рис.564.

3. Патент США №1966015, кл. 151-15, 1934.

4. Патент России №2040711, кл. F 16 b 39/00, 39/34.

Изобретение относится к технике машиностроения и может быть использовано для стопорения резьбовых соединений, работающих в условиях сильной и долговременной вибрации, в автомобильной, тракторной, локомотивной, авиационной и других отраслях промышленности и строительной индустрии. Узел снабжен тонкостенным профильным трубчатым или колпачковым фиксирующим элементом, установленным поверх гайки и контргайки, причем профиль его граней на уровне контргайки смещен относительно профиля граней на уровне крепежной гайки на угол α. Технический результат - снижение себестоимости изготовления гаек и контргаек с высокой надежностью стопорения, повышение эффективности их стопорнения и эксплуатации в условиях высокой замасленности и запыленности. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гаечный узел, выполненный из крепежной гайки и контргайки, между которыми размещена пружинная шайба и которые установлены на резьбовом стержне, при этом гайка и контргайка жестко связаны между собой фиксирующим элементом из пластически деформируемого материала, отличающийся тем, что фиксирующий элемент выполнен тонкостенным профильным трубчатым или колпачковым, установленным поверх гайки и контргайки, причем его грани на уровне контргайки смещены относительно граней на уровне крепежной гайки на угол α.2. Узел по п.1, отличающийся тем, что фиксирующий элемент выполнен шестигранным.3. Узел по п.2, отличающийся тем, что обе торцевые кромки трубчатого фиксирующего элемента выполнены подвальцованными к гайке и контргайке.4. Узел по п.2, отличающийся тем, что торцевая кромка колпачкового фиксирующего элемента выполнена подвальцованной к крепежной гайке.5. Узел по п.1, отличающийся тем, что угол α составляет от 1 до 60^о.6. Узел по п.2, отличающийся тем, что фиксирующий элемент может быть выполнен, например, из меди или алюминия.