СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СТОПОРЕНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 2011 года по МПК F16B39/26 F16B43/02 F16B5/02 

Изобретение относится к автомобильной, железнодорожной, судостроительной, авиационной и ракетной промышленности и предназначено для использования при крепеже деталей в местах с ограниченным пространством для доступа.

Известны способы стопорения резьбовых соединений - постановка контргайки, установка пружинной шайбы. Недостатками этих способов является то, что они не гарантируют самоотвинчивание резьбового соединения при вибрациях, переменных и ударных нагрузках. Известен способ стопорения резьбовых соединений - прошивание группы винтов проволокой. Известен также способ стопорения резьбовых соединений - жесткое соединение гайки со стержнем болта или шпилькой с помощью шплинта. Недостатком этих способов является невозможность их применения при ограниченном пространстве для доступа. Известен способ стопорения резьбовых соединений с деталью с помощью специальной шайбы, имеющей форму уголка. Недостатком этого способа является невозможность его применения при отсутствии ребра поверхности детали около гайки (Детали машин, М.Н.Иванов, В.А.Финогенов, М.: Высш. шк. 2005. 408 с.).

Наиболее близким из известных способов стопорения резьбовых соединений является способ стопорения гайки с помощью специальной планки (фиг.1), состоящий в завинчивании гайки на стержне болта (шпильке), вставленном в скрепляемую деталь, установке специальной планки, стопорящей гайку, крепящейся к детали с помощью винта. Недостатком этого способа является невозможность его применения при ограниченном пространстве для доступа, а также при недопустимости выполнения в скрепляемой детали резьбового отверстия под винт, с помощью которого к этой детали крепится специальная планка.

Задачей данного изобретения является создание способа стопорения резьбового соединения, предназначенного для применения в ограниченном пространстве для доступа.

Технический результат заключается в повышенной надежности стопорящего устройства при ограниченном пространстве для доступа, а также в возможности снять стопорение.

Решение поставленной задачи и технический результат достигается тем, что в способе стопорения резьбовых соединений с помощью крепежного устройства, состоящего из гайки, болта или шпильки и пластины, пластину с отверстием в центре изготавливают из листа сплава с эффектом памяти формы, затем на периферийной области пластины делают выступ с одним свободным торцом и свободными боковыми сторонами, потом пластину нагревают до температуры конца аустенитных превращений и придают ей форму плоскости, после чего ее охлаждают до температуры конца мартенситных превращений и отгибают выступ на ней под углом к плоскости пластины, затем пластина крепится на одной из скрепляемых деталей, после чего детали соединяются с помощью болта с гайкой или шпильки с гайкой, причем либо головка болта, либо гайка имеют соответствующие выемки под выступ; для снятия стопорения выступ пластины нагревают до температуры конца аустенитных превращений, после чего его выпрямляют.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются также тем, что пластина жестко крепится к накладке, закрепленной на одной из скрепляемых деталей.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются также тем, что крепежное устройство для осуществления способа, состоящее из болта с гайкой или шпильки с гайкой и пластины, изготовленной из сплава с памятью формы, имеет центральное отверстие и выступ с одним свободным торцом и свободными боковыми сторонами, который отогнут под углом к плоскости пластины, глубина выемки под выступ изменяется в направлении завинчивания от нуля до максимума, причем максимальная глубина выемки вдоль оси вращения соответствует высоте выступа.

Решение поставленной задачи и технический результат достигается также тем, что в крепежном устройстве гайка или головка болта имеют фланец с выемками под выступ, причем опорная поверхность фланца совпадает с опорной поверхностью гайки или головки болта.

Решение поставленной задачи и технический результат достигается также тем, что в крепежном устройстве выступ выполнен в форме сектора кольца, свободные боковые стороны которого ориентированы по дугам окружностей, центр которых лежит на оси отверстия пластины, а свободный торец - в радиальном направлении.

На фиг.1 изображен способ стопорения гайки с помощью специальной планки, которая стопорит гайку и крепится к детали с помощью винта (наиболее близкий из известных способов стопорения резьбовых соединений).

На фиг.2 изображена пластина, изготовленная из листа сплава с эффектом памяти формы.

На фиг.3 изображен болт, головка которого имеет впадины под выступ пластины.

Для изготовления устройства из сплава с памятью формы, например никелида титана, Fe-Mn-Si, Fe-Ni, Cu-Al или др., вырезают круглую пластину, в центре которой вырезают отверстие, а на периферийной части делают вырез таким образом, чтобы получился выступ с одним свободным торцом и свободными боковыми сторонами. После этого пластину нагревают до температуры конца аустенитных превращений и придают ей форму плоскости, затем охлаждают до температуры конца мартенситных превращений и отгибают выступ под углом к плоскости пластины. Затем пластину жестко соединяют с накладкой, опорная поверхность которой - плоскость, перпендикулярная оси резьбового соединения. Если опорная поверхность детали - плоскость, перпендикулярная оси резьбового соединения, то возможно отсутствие накладки и установка пластины из сплава с эффектом памяти формы непосредственно на опорную поверхность детали. Изготавливают болт (гайку) с плоской опорной поверхностью, перпендикулярной оси резьбового соединения, причем в периферийной области опорной поверхности болта или гайки выполнены впадины.

Пластина может быть также установлена на опорной поверхности гайки или болта, при этом впадины под выступ выполняются в опорной поверхности детали.

При необходимости снятия стопорения пластину нагревают, в результате чего выступ на ней выпрямляется.

Крепежное устройство состоит из гайки, болта или шпильки и пластины с центральным отверстием. Пластина изготавливается из материала с памятью формы и имеет выступ с одним свободным торцом и свободными боковыми сторонами, который отогнут под углом к плоскости пластины (фиг.2), а гайка или головка болта со стороны опорной поверхности имеет выемки, по форме и размерам совпадающие с выступом пластины, причем максимальная глубина выемки вдоль оси вращения соответствует высоте выступа и изменяется в направлении завинчивания от нуля до максимума (фиг.3).

Угол отгиба выступа должен быть больше нуля, но меньше 90°. Величина угла отгиба выступа выбирается в соответствии с требуемой силой стопорения, рассчитываемой в зависимости от условий эксплуатации.

Крепежное устройство также имеет варианты исполнения.

В частности, гайка или головка болта в качестве опорной поверхности могут иметь фланец с выемками под выступ. Фланец увеличивает площадь поверхности контакта головки болта или гайки с деталью (площадь опорной поверхности головки болта или гайки).

Выступ на крепежном устройстве может иметь различную форму: прямоугольную, форму трапеции и т.д. В частности, он может быть выполнен в форме сектора кольца, свободные боковые стороны которого ориентированы по дугам окружностей, центр лежит на оси отверстия пластины, а свободный торец - в радиальном направлении (фиг.2).

Работу предлагаемого изобретения покажем на следующем примере.

Допустим, что на резьбовое соединение с метрической резьбой действует осевая сила F=500 кг, тогда сила трения, действующая в метрической резьбе, будет равна F_тp=1.15*f*F, где f - коэффициент трения. F_тр=1.15*0.15*500 кг=86.25 кг. Примем, что длина выступа пластины (размер в направлении завинчивания гайки (болта)) L=0.5 см, ширина выступа пластины b=0.6 см, толщина пластины δ=0.1 см. Изгибная жесткость выступа:

Определим критическую силу потери устойчивости выступа Р_кр:

где π - число Пи.

Сила Т, препятствующая отвинчиванию изобретенного болта (гайки), будет равна:

Т=F_тр+Р_кр=86.25 кг+246.73 кг=332.98 кг.

Заметим, что для стандартного болта (гайки) эта сила равна:

Т=F_тр=86.25 кг.

Значительное увеличение силы, препятствующей отвинчиванию болта (гайки), подтверждает возможность осуществления изобретения.

Изобретение относится к крепежным устройствам. Способ стопорения резьбовых соединений с помощью крепежного устройства, состоящего из гайки, болта или шпильки и пластины, заключается в том, что из листа сплава с эффектом памяти формы изготавливают пластину с отверстием в центре. Затем на периферийной области пластины делают выступ с одним свободным торцом и свободными боковыми сторонами. Потом пластину нагревают до температуры конца аустенитных превращений и придают ей плоскую форму, после чего ее охлаждают до температуры конца мартенситных превращений и отгибают выступ на ней под углом к плоскости пластины. Затем пластина крепится на одной из скрепляемых деталей и соединяется с другой скрепляемой деталью с помощью болта с гайкой или шпильки с гайкой, причем либо головка болта, либо гайка имеют соответствующие выемки под выступ. Для снятия стопорения выступ пластины нагревают до температуры конца аустенитных превращений, после чего его выпрямляют. Крепежное устройство для осуществления указанного способа состоит из гайки, болта или шпильки и пластины. Пластина, изготовленная из сплава с эффектом памяти формы, имеет центральное отверстие и выступ с одним свободным торцом и свободными боковыми сторонами, который отогнут под углом к плоскости пластины. Глубина выемки изменяется в направлении завинчивания от нуля до максимума, причем максимальная глубина выемки вдоль оси вращения соответствует высоте выступа. В результате повышается надежность стопорящего устройства и обеспечивается возможность снять стопорение. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ стопорения резьбовых соединений с помощью крепежного устройства, состоящего из гайки, болта или шпильки и пластины, отличающийся тем, что из листа сплава с эффектом памяти формы изготавливают пластину с отверстием в центре, затем на периферийной области пластины делают выступ с одним свободным торцом и свободными боковыми сторонами, потом пластину нагревают до температуры конца аустенитных превращений и придают ей плоскую форму, после чего ее охлаждают до температуры конца мартенситных превращений и отгибают выступ на ней под углом к плоскости пластины, затем пластина крепится на одной из скрепляемых деталей и соединяется с другой скрепляемой деталью с помощью болта с гайкой или шпильки с гайкой, причем либо головка болта, либо гайка имеют соответствующие выемки под выступ, а для снятия стопорения выступ пластины нагревают до температуры конца аустенитных превращений, после чего его выпрямляют.

2. Способ стопорения резьбовых соединений по п.1, отличающийся тем, что пластина жестко крепится к накладке, установленной на одной из скрепляемых деталей.

3. Крепежное устройство для осуществления способа по п.1, состоящее из гайки, болта или шпильки, и пластины, в котором пластина, изготовленная из сплава с эффектом памяти формы, имеет центральное отверстие и выступ с одним свободным торцом и свободными боковыми сторонами, который отогнув под углом к плоскости пластины, глубина выемки изменяется в направлении завинчивания от нуля до максимума, причем максимальная глубина выемки вдоль оси вращения соответствует высоте выступа.

4. Крепежное устройство по п.3, отличающееся тем, что гайка или головка болта в качестве опорной поверхности имеют фланец с выемками под выступ.

5. Крепежное устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что выступ выполнен в форме сектора кольца, свободные боковые стороны которого ориентированы по дугам окружностей, центр которых лежит на оси отверстия пластины, а свободный торец - в радиальном направлении.