ГАЙКА САМОСТОПОРЯЩАЯСЯ Российский патент 2004 года по МПК F16B39/24 F16B39/36 F16B39/14 

Изобретение относится к области машиностроения, точнее к резьбовым разъемным соединениям, применяемым в машинах и механизмах, точнее к способам стопорения крепежных деталей от самоотвинчивания, конструкциям различных стопорящих приспособлений и конструктивным элементам крепежных деталей, противодействующих самоотвинчиванию.

Для предотвращения аварий и поломок деталей машин и агрегатов их резьбовые крепежные детали должны быть надежно застопорены от самоотвинчивания. Особенно актуальна эта задача для узлов, работающих в условиях вибрации и знакопеременных ударных нагрузок.

В настоящее время известно большое количество крепежных деталей, обеспечивающих стопорение, принцип действия которых основан на способах жесткого, упругого, фрикционного и другого стопорения.

Известны, например, резьбовые соединения, когда под гайку подкладывают пружинную разрезную шайбу (шайбу Гровера) [1], у которой концы разведены в осевом направлении и снабжены острыми кромками. При затяжке шайба деформируется в осевом направлении, кромки врезаются в опорные поверхности гайки и скрепляемой детали, обеспечивая стопорение гайки "на корпус". Недостатком данного стопорения является то, что врезание заметно выражено лишь в том случае, когда опорные поверхности имеют не слишком высокую твердость. В противном случае действует только чисто упругое стопорение, отчего надежность контровки снижается.

Известны гайки с упругим нарезным венчиком [1], который, после нарезания резьбы в гайке, слегка осаживают. При завертывании гайки нарезной конец болта или шпильки приподнимает венчик, благодаря чему в резьбе создается осевой натяг. Конструкция имеет недостатки, заключающиеся в технологической сложности изготовления и возможности обламывания венчика при завертывании гайки.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является гайка с пластмассовой вставкой, установленной в цилиндрическом углублении гайки [1]. При завертывании гайки нарезной стержень болта или шпильки нарезает резьбу во вставке. При этом упругость вставки обеспечивает дополнительно фрикционное стопорение. Недостатками гаек со вставками являются возможность срезания витков вставки, невысокий радиальный натяг в сопрягаемых деталях и недостаточно высокий коэффициент трения в паре металл-пластмасса.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение надежности стопорения резьбового соединения за счет стопорения гайки на болт или шпильку путем увеличения радиального натяга и трения в сопрягаемых поверхностях при одновременном закусывании резьбы стержня и корпуса гайки.

Задача решена тем, что гайка само стопорящаяся, имеющая центральное резьбовое отверстие, вставку в виде шайбы для стопорения гайки на болте или шпильке и цилиндрическое посадочное место для размещения вставки, выполнена с коническим углублением, располагаемым выше цилиндрического посадочного места для размещения вставки, упомянутая вставка выполнена в виде радиально-упругого неполного витка плоской спирали, концы которого дезаксиальны, а контур вставки выполнен по конической поверхности, соответствующей конусности углубления гайки.

Конструкция предлагаемой гайки показана на фиг.1, шайбы - на фиг.2, принцип стопорения гайки - на фиг.3 (в продольном и поперечном разрезах).

Предлагаемая гайка конструктивно не отличается от обычной и для ее изготовления не требуется специального резьбонарезного инструмента или других приспособлений. По оси гайки выполнено центральное отверстие 2, в котором нарезается резьба. В отверстии со стороны опорной поверхности выполняется посадочное место 3 цилиндрической формы для размещения вставки. Выше цилиндрического посадочного места выполнено углубление 4 конической формы. Конусность углубления принимается такой, чтобы исключить заклинивание шайбы при закручивании гайки, и должна быть в пределах от 0,8 до 1,0. В цилиндрическом посадочном месте 3 гайки устанавливается вставка 5. Она представляет собой стальное разрезное кольцо, выполненное в форме неполного витка плоской спирали. Концы шайбы срезаны дезаксиально под углом 15-20 градусов для того, чтобы на концах шайбы образовывались острые угловые кромки, что обеспечивало бы их надежное врезание в тело гайки и болта (шпильки) при откручивании. Контур шайбы выполнен по конической поверхности с конусностью, соответствующей конусности углубления 4 вышеупомянутой гайки. Наименьший внутренний радиус шайбы r равен половине наружного диаметра стержня с резьбой, наибольший наружный радиус шайбы R равен половине диаметра D вышеописанного цилиндрического места 3 в гайке.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом. На болт (шпильку) 6 накручивается гайка с вложенной вставкой (фиг.3). В процессе накручивания гайки, при подходе нижней опорной поверхности вставки к поверхности детали, вставка начинает входить в коническое углубление гайки. При этом она радиально деформируется, концы вставки сходятся и прижимаются к поверхностям конического углубления гайки и резьбы болта, что создает повышенное трение и радиальный натяг. При закручивании гайки положение кромок концов вставки таково, что они скользят по поверхностям углубления и резьбы, не нарушая ее целостности. Сила трения и радиальный натяг в сопрягаемых деталях будет тем выше, чем больше радиальная деформация вставки, которая, в свою очередь, определяется осевым перемещением гайки. Таким образом, чем больше будет осевое перемещение гайки, тем стопорящие возможности ее будут выше. Кроме того, при возникновении откручивающего момента М_откр (фиг.3), под действием упругих радиальных сил вставки, ее концы начнут расходиться, и кромки будут врезаться в поверхности конического углубления и резьбы болта, создавая дополнительную противооткручивающую силу, за счет чего будет повышаться надежность стопорения гайки на болт.

В целом предлагаемое изобретение обеспечивает высокую надежность стопорения резьбового соединения.

Источники информации

1. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х книгах. Кн. 2. - М.: Машиностроение, 1988, 544 с.

Изобретение относится к области машиностроения, к резьбовым разъемным соединениям, применяемым в машинах и механизмах, конструкциям различных самостопорящих приспособлений и конструктивным элементам крепежных деталей, препятствующим самоотвинчиванию. Гайка самостопорящаяся имеет центральное резьбовое отверстие, вставку в виде шайбы для стопорения гайки на болте или шпильке и цилиндрическое посадочное место для размещения вставки. Гайка самостопорящаяся снабжена также коническим углублением, располагаемым выше посадочного места для размещения вставки. Упомянутая вставка выполнена в виде радиально-упругого неполного витка плоской спирали, концы которого дезаксиальны. Внешний контур шайбы выполнен по конической поверхности, соответствующей конусности углубления гайки. Изобретение обеспечивает высокую надежность стопорения резьбового соединения. 3 ил.

Гайка самостопорящаяся, имеющая центральное резьбовое отверстие, вставку в виде шайбы для стопорения гайки на болте или шпильке и цилиндрическое посадочное место для размещения вставки, отличающаяся тем, что гайка выполнена с коническим углублением, располагаемым выше цилиндрического посадочного места для размещения вставки, упомянутая вставка выполнена в виде радиально-упругого неполного витка плоской спирали, концы которого дезаксиальны, а контур вставки выполнен по конической поверхности, соответствующей конусности углубления гайки.