ГАЙКА САМОСТОПОРЯЩАЯСЯ ПРУЖИННАЯ Российский патент 2005 года по МПК F16B37/12 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к крепежным изделиям, и может использоваться во всех его отраслях.

Известно множество конструкций самостопорящихся гаек, например гайки с нейлоновым кольцом (Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. М.: Машиностроение, т.1, с.552), “Самостопорящиеся гайки Образцова Д.И.”, “Самостопорящиеся гайки” с различным обжатием резьбы (а.с. СССР №627255, F 16 B, 1997), “Самостопорящаяся гайка” со скошенными торцами и различной прорезью на боковой поверхности (а.с. СССР №1765560, F 16 B).

Известны различные способы стопорения гаек на резьбовом стержне, например “Пружинная шайба” с отбортовкой в форме полукольца (а.с. СССР №1772439, F 16 B 39/24), “Резьбовое соединение”, в котором используются подложенные под гайку два полукольца, обеспечивающие подпружинивание гайки в осевом направлении (патент РФ №2059120, 6 F 16 В 39/24, 1996).

Известно резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, навинченную на него гайку и стопорный пружинный элемент в вида кольца с плоским наклонным к продольной оси соединения участком на внутренней стороне, образующим конусную поверхность, и размещенный в кольцевой канавке, выполненной на опорном торце одного из элементов соединения, и снабженное шайбой, размещенной между гайкой и стопорным пружинным элементом, а кольцевая канавка выполнена на опорном торце шайбы (патент РФ №2047012, 6 F 16 B 39/24, 43/00, 27.10.95. Бюл. №30). Однако данное техническое решение сложно по конструкции, имеет ограниченные функциональные возможности.

Известно также широко используемое в практике машиностроения стопорение гайки на резьбовом стержне при помощи стандартной пружинной шайбы “Гровера”.

Известны решения по СН 559320 А, F 16 B 37/12, 28.02. 1975, SU 158666 А, F 16 B 37/12, 30.01.1975, SU 859693 A, F 16 B 32/12, 30.08.1981, RU 2034180 C1, F 16 B 37/12, 30.04.1995, в которых роль резьбы выполняет витая проволока с сомкнутыми или разомкнутыми витками, с сечением, равным шагу резьбового стержня, болта, винта или шпильки.

Витая проволока может работать как самостоятельный элемент, так и заключенная в какой-либо корпус как резьбовая вставка. Недостатком этих решений является низкая жесткость резьбового соединения и возможность самоотвинчивания его элементов.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрана “Пружинная гайка и способ изготовления пружинных гаек” по RU 2199035 C1, F 16 B 37/12, 20.02.2003, содержащая корпус в виде цилиндрической пружины с уменьшенной внутренней резьбой, места под ключ в виде поводковых выступов и торцовые зубчатые ободки для самозатягивания гайки в резьбовом соединении.

Недостатком этой гайки является затрудненный монтаж и особенно демонтаж, когда при ее отвинчивании за задний поводковый выступ последний испытывает наибольшее напряжение, так как к сопротивлению за счет уменьшенного размера среднего диаметра резьбы добавляется сопротивление стопорящего зубчатого ободка на торце гайки. Это увеличивает трудоемкость демонтажа и не исключает поломку заднего поводкового выступа, что снижает надежность гайки. Кроме того, конструктивно корпус этой гайки представляет собой сложенные плотно кольца со ступенчатой под углом “α” связью между ними, что делает невозможным ее изготовление традиционными методами.

Все перечисленные выше технические решения либо сложны по конструкции, либо требуют дополнительных элементов для обеспечения стопорения, недостаточно экономичны в изготовлении, обладают ограниченными функциональными возможностями.

Цель изобретения - разработка гайки, обеспечивающей максимально возможный эффект самостопорения без применения дополнительных элементов, обладающей простотой конструкции и изготовления, высокой надежностью и широкими функциональными возможностями.

Указанная цель достигается тем, что гайка содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической витой пружины из металлического материала с внутренней резьбой, оснащена элементами зацепления под монтажный инструмент в виде поводковых выступов на концах витков, внутренняя резьба выполнена меньшего диаметра, чем диаметр охватываемой детали, нарезана в сжатом в осевом направлении до соприкосновения витков и радиально разжатом состоянии, поводковые выступы на концах витков отогнуты в радиальном или радиально-осевом направлении относительно вертикальной оси гайки, корпус-пружина перед формированием резьбы заневолен, после формирования резьбы термически обработан в зависимости от необходимости придания ей определенных потребительских и эксплуатационно-технических характеристик, корпус-пружина свит из металлических прутковых материалов круглого, или квадратного, или прямоугольного, или многоугольного сечения.

На фиг.1 изображен общий вид гайки с сомкнутыми витками корпуса-пружины с цилиндрической наружной поверхностью из металлических прутков круглого или многоугольного сечения с поводковыми выступами, отогнутыми в радиальном (не показано) или радиально-осевом направлении относительно вертикальной оси гайки, на фиг.2 - то же, но с разомкнутыми витками из металлических прутков квадратного кии прямоугольного сечения, на фиг.3 - вид резьбового соединения при установке стандартной гайки, на фиг.4 - вид резьбового соединения при установке гаек по фиг.1 и 2.

Гайка по предлагаемому техническому решению содержит корпус 1, выполненный в виде витой цилиндрической пружины (корпус-пружина) с сомкнутыми или разомкнутыми витками из металлических прутков круглого, или квадратного, или прямоугольного, или многоугольного сечения, центральное отверстие 2 с резьбой 3, поводковые выступы 4 на концах витков, отогнутые в радиальном (не показаны) или радиально-осевом направлении относительно вертикальной оси гайки.

Гайка работает следующим образом. В случае применения гайки с сомкнутыми витками (фиг.1), у которой в свободном состоянии средний диаметр резьбы меньше среднего диаметра резьбы охватываемого стержня, при монтаже обеспечивается плотное, с натягом, прилегание максимальной поверхности профиля резьбы к профилю резьбы охватываемой детали за счет повышенного усилия сжатия в радиальном направлении витков корпуса-пружины. При этом компенсируются зазоры в резьбовом соединении как в радиальном, так и в осевом направлениях. Установка гайки на охватываемую деталь производится при помощи специального ключа, который разжимает гайку радиально за поводковые выступы до размера диаметра резьбы, обеспечивающего свободное навинчивание ее на охватываемую деталь, или до размера, позволяющего свободное надевание гайки на охватываемую деталь без движений завинчивания. После монтажа гайки поводковые выступы расфиксируются, гайка сжимается и плотно охватывает резьбу стержня болта, винта, шпильки и т.п. с прилеганием по торцу резьбового соединения. При необходимости этим же специальным ключом осуществляется дополнительная затяжка гайки. Нарезание резьбы в гайке производится в радиально расжатом состоянии. Выполнение гайки в этом варианте обеспечивает плотное и надежное резьбовое соединение с высоким эффектом самостопорения за счет радиальной силы упругости гайки. Такого вида гайку можно использовать и в качестве упругой муфты для соединения резьбовых концов двух деталей, например валов, осей и других конструкционных элементов, условия работы которых требуют отклонения их осей при сохранении передачи усилия или крутящего момента от одной детали к другой, обеспечивая при этом надежное вибростойкое и удародемпфирующее соединение.

Выполнение гаек в варианте с разомкнутыми витками корпуса-пружины (фиг.2) позволяет повысить эффект самостопорения гайки за счет использования дополнительно к радиальной силе упругости еще и осевой силы упругости корпуса-пружины, так как при монтаже, аналогичном монтажу гайки по фиг.1, эта гайка в специальном ключе сжимается и в осевом направлении. По окончании монтажа как с движениями завинчивания, так и без них, то есть простым надеванием гайки на охватываемую деталь, при расфиксации поводковых выступов гайка сжимается радиально и стремится к разжатию в осевом направлении, что создает дополнительные силы трения в резьбе, увеличивая эффект самостопорения гайки.

Выполнение гайки самостопорящейся пружиной по предлагаемому техническому решению позволяет обеспечить высокую надежность при различных, в том числе вибрационных, нагрузках, широкие функциональные возможности и эффективность резьбовых соединений.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к крепежным изделиям, и может использоваться во всех его отраслях. Гайка пружинная содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической витой пружины из металлического материала с внутренней резьбой. Она также оснащена элементами зацепления под монтажный инструмент в виде поводковых выступов на концах витков. Внутренняя резьба выполнена меньшего диаметра, чем диаметр охватываемой детали, нарезана в сжатом в осевом направлении до соприкосновения витков и радиально разжатом состоянии. При этом поводковые выступы на концах витков отогнуты в радиальном или радиально-осевом направлении относительно вертикальной оси гайки. В результате обеспечиваются максимально возможный эффект самостопорения без применения дополнительных элементов, простота конструкции, высокая надежность. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гайка пружинная, содержащая корпус, выполненный в виде цилиндрической витой пружины из металлического материала с внутренней резьбой, оснащенная элементами зацепления под монтажный инструмент в виде поводковых выступов на концах витков, отличающаяся тем, что внутренняя резьба выполнена меньшего диаметра, чем диаметр охватываемой детали, нарезана в сжатом в осевом направлении до соприкосновения витков и радиально разжатом состоянии, при этом поводковые выступы на концах витков отогнуты в радиальном или радиально-осевом направлении относительно вертикальной оси гайки.2. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что корпус-пружина перед нарезанием резьбы заневолен и термически обработан.3. Гайка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что корпус-пружина свит из металлических прутковых материалов круглого, или квадратного, или прямоугольного, или многоугольного сечения.