СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗЬБОВЫХ КРЕПЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2014 года по МПК F16B39/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится в целом к резьбовым крепежным элементам и, более конкретно, к стопорному устройству, препятствующему ослаблению в рабочем положении резьбовых крепежных элементов, таких как крепежные винты, крепящие торцовые крышки узлов подшипников качения к осям железнодорожных транспортных средств.

Уровень техники

Подшипники качения (роликоподшипники) обычно монтируются на осях, несущих на себе общий вес железнодорожных вагонов и локомотивов, а торцовые крышки удерживают смазочный материал и фиксируют подшипники в требуемом положении на осях. Торцовые крышки крепятся к осям винтами, которые должны быть затянуты с приложением надлежащего крутящего момента и созданием требуемой прижимной нагрузки, обеспечивающей правильное расположение и смазывание подшипников. В противном случае подшипники могут быть повреждены, что потребует незапланированного ремонта, а в худшем случае может привести к сходу поезда с рельсов.

После затягивания крепежных винтов с приложением надлежащего крутящего момента язычки существующих стопорных пластин отгибаются относительно головок винтов для предотвращения ослабления и проворачивания последних. Тем не менее, винты могут все же ослабляться и проворачиваться, особенно в случае отламывания язычков или вхождения их в контакт с плоскими поверхностями головок винтов не под прямым углом. Кроме того, при вращении винтов с целью расположения плоских поверхностей параллельно язычкам величина крутящего момента может превысить допустимый уровень, что может привести к повреждению подшипников и сходу поезда с рельсов.

Раскрытие изобретения

Основная задача настоящего изобретения состоит в создании нового и усовершенствованного стопорного устройства для резьбовых крепежных элементов, таких как крепежные винты, крепящие торцовые крышки узлов подшипников качения к осям железнодорожных транспортных средств (далее - вагонов).

Другой задачей настоящего изобретения является создание стопорного устройства описанного выше типа для крепежных винтов, в котором были бы устранены ограничения и недостатки существующей конструкции.

Эти и другие задачи настоящего изобретения решаются посредством конструкции, включающей стопорную пластину с фиксацией против поворота относительно резьбового крепежного элемента, стопорное кольцо с некруглым центральным отверстием, в котором крепежный элемент располагается без возможности поворота, ряд выемок, простирающихся вдоль окружности в стопорном кольце, и язычок, простирающийся от стопорной пластины через одну из выемок для удержания стопорного кольца на крепежном элементе и предотвращения проворачивания стопорного кольца и крепежного элемента. В представленных вариантах осуществления изобретения кольца могут располагаться на крепежных элементах в различных угловых положениях, а число выемок, в которые входит язычок, представляет собой простое число или другое число, не содержащее общих множителей с числом положений кольца, что позволяет зафиксировать крепежный элемент в сравнительно многочисленных угловых положениях, отстоящих друг от друга не более чем на один-два градуса.

Краткое описание чертежей

На чертежах показано:

на фиг.1 - изометрическое изображение типичной тележки железнодорожного вагона со стопорным устройством для крепежных винтов, соответствующим настоящему изобретению,

на фиг.2 - вертикальный вид сбоку одного из узлов, включающих торцовую крышку и стопорное устройство, в варианте осуществления, показанном на фиг.1,

на фиг.3 - вертикальный вид сбоку одного из стопорных колец в варианте осуществления, показанном на фиг.2,

на фиг.4 - вертикальный вид сбоку стопорной пластины в варианте осуществления, показанном на фиг.2,

на фиг.5 - увеличенное изображение частичного поперечного разреза, выполненного вдоль линии 5-5 на фиг.2,

на фиг.6 - вертикальный вид сбоку стопорной пластины в другом варианте осуществления, соответствующем настоящему изобретению, с установленным крепежным винтом и стопорным кольцом,

на фиг.7 - увеличенное изображение частичного поперечного разреза, выполненного вдоль линии 7-7 на фиг.6,

на фиг.8 - вертикальный вид сбоку стопорной пластины в еще одном варианте осуществления, соответствующем настоящему изобретению, с установленным крепежным винтом и стопорным кольцом,

на фиг.9 - увеличенное изображение частичного поперечного разреза, выполненного вдоль линии 9-9 на фиг.8.

Подробное описание изобретения

Изобретение представлено на чертежах в сочетании с тележкой 16 железнодорожного вагона (не показан), содержащей надрессорную балку 17 и боковые рамы 18. Оси 19 установлены с возможностью вращения в узлах 21 подшипников качения, крепящихся на боковых рамах, а колеса 22 с ребордами смонтированы на осях между рамами. Узлы подшипников включают торцовые крышки 23, крепящиеся к концам осей крепежными винтами 24.

Как лучше всего показано на фиг.2, каждая из торцовых крышек крепится тремя винтами, которые располагаются в вершинах равностороннего треугольника, центрированного относительно оси. Тело каждого винта свободно проходит сквозь отверстия в торцовой крышке и ввинчивается в торец оси.

В целом треугольная стопорная пластина 26 монтируется на торцовой крышке и удерживается в этом положении крепежными винтами крышки. Углы пластины скруглены, и вблизи этих углов сквозь пластину проходят отверстия 27 для крепежных винтов, совмещенные с отверстиями в торцовой крышке.

Для каждого из крепежных винтов предусмотрено стопорное кольцо 31. Каждое из этих колец имеет некруглое центральное отверстие 32 и ряд выемок 33, расположенных вдоль окружности с центром, примерно совпадающим с центром центрального отверстия. В представленном варианте осуществления выемки 33 представляют собой вырезы преимущественно трапециевидной формы, открывающиеся наружу через периферию кольца. Между вырезами располагаются простирающиеся радиально зубья 34. Тем не менее, эти выемки могут иметь любую конфигурацию или форму и не обязательно должны открываться наружу через периферию кольца.

Стопорные кольца окружают головки крепежных винтов, причем стенки центральных отверстий входят в зацепление с боковыми поверхностями головок и препятствуют проворачиванию винтов внутри колец. Язычки 36 простираются через выемки 33 и входят в зацепление со стопорными кольцами, удерживая их на головках винтов и препятствуя проворачиванию колец и винтов. Язычки выполняются как единое целое со стопорной пластиной в ходе изготовления последней посредством соответствующего процесса, например штамповки, и отгибаются вверх от тела пластины для обеспечения зацепления со стопорными кольцами. В представленном варианте осуществления для каждого из крепежных винтов предусмотрено три стопорных язычка. Эти язычки отстоят друг от друга примерно на 120 градусов, причем два язычка находятся на участках кольца, ближайших к другим крепежным винтам, а третий язычок находится на участке кольца, ближайшем к углу пластины.

Язычки имеют преимущественно прямоугольную форму и отогнуты вверх по базовым линиям 37, преимущественно перпендикулярным радиусам отверстий для винтов. Кромки язычков входят в контакт с боковыми стенками вырезов, препятствуя проворачиванию винтов, а удаленные концы язычков загибаются над наружными поверхностями колец, удерживая кольца на головках винтов.

В представленном варианте осуществления крепежные винты имеют шестигранные головки, а центральные отверстия в стопорных кольцах представляют собой двенадцатиугольные отверстия с поверхностями сцепления 39, входящими в контакт с плоскими поверхностями 41 боковых граней головок. В альтернативных вариантах отверстия могут быть шестиугольными, что улучшит сцепление с винтами, но уменьшит число положений, в которых кольца могут располагаться на головках винтов, и следовательно, число положений, в которых возможно стопорение винтов.

Число выемок стопорного кольца, в которые входит язычок, в предпочтительном варианте представляет собой простое число или другое число, не делящееся нацело на какой-либо множитель числа положений, в которых кольцо может располагаться на головке винта. Например, в случае двенадцатиугольного отверстия в кольце последнее может быть расположено на винте в 12 различных положениях. Множителями для 12 являются 2, 2 и 3, и число выемок для язычка в предпочтительном варианте представляет собой число, не делящееся на 2 и 3. При таком соотношении число положений, в которых может осуществляться стопорение винтов, представляет собой произведение числа положений кольца и числа выемок для язычка. Таким образом, при двенадцатиугольном центральном отверстии и 13 выемках для язычка винт с шестигранной головкой может стопориться в любом из 156 положений, отстоящих друг от друга лишь примерно на 2,2 градуса. При 23 выемках для язычка тот же винт может стопориться в 276 различных положениях, отстоящих друг от друга примерно на 1,3 градуса. Эта конструктивная особенность является важным отличительным признаком настоящего изобретения, поскольку она обеспечивает возможность стопорения крепежных винтов в их положениях с приложением крутящего момента, приемлемого для подшипников.

В процессе эксплуатации язычки отгибаются вверх под углом 90 градусов к поверхности стопорной пластины, стопорная пластина располагается на торцовой крышке и фиксируется крепежными винтами. После затягивания крепежных винтов с приложением надлежащего крутящего момента на головках винтов размещаются стопорные кольца, при этом головки винтов находятся в центральных отверстиях, а язычки входят в три выреза каждого из колец. Затем удаленные концы язычков загибаются над кольцами, благодаря чему стопорные кольца фиксируются на стопорной пластине, а участки язычков, расположенные в вырезах, препятствуют проворачиванию и ослаблению крепежных винтов в рабочем положении.

Варианты осуществления, представленные на фиг.6-7 и 8-9, в целом схожи с вариантом осуществления на фиг.4-5, и соответствующие элементы в этих трех вариантах осуществления обозначены одинаковыми ссылочными номерами. Тем не менее, в варианте осуществления, показанном на фиг.6-7, стопорные кольца 31 фиксируются на стопорной пластине посредством комбинации преимущественно Т-образных язычков 43 и прямоугольных язычков 44. Как показано на фиг.6, пара преимущественно Т-образных язычков используется на участках стопорных колец, обращенных к другим крепежным винтам, а три преимущественно прямоугольных язычка используются на участках колец, ближайших к углам. Преимущественно Т-образные язычки имеют боковые выступы 45, входящие в зацепление с наружными поверхностями стопорных колец для удержания последних на крепежных винтах и предотвращения их смещения от стопорной пластины. Преимущественно прямоугольные язычки входят в вырезы и взаимодействуют с преимущественно Т-образными язычками, препятствуя проворачиванию и ослаблению крепежных винтов в рабочем положении.

В процессе эксплуатации преимущественно Т-образные язычки 43 отгибаются вверх под углом приблизительно 45 градусов к стопорной пластине, а преимущественно прямоугольные язычки отгибаются под углом 90 градусов. После затягивания крепежных винтов с приложением надлежащего крутящего момента на головках винтов размещаются стопорные кольца 31, причем преимущественно Т-образные язычки совмещаются с двумя вырезами каждого кольца, а преимущественно прямоугольные язычки вводятся в три других выреза каждого кольца. Затем преимущественно Т-образные язычки отгибаются вверх под углом 90 градусов таким образом, чтобы они вошли в вырезы, а их выступы вошли в зацепление с наружной поверхностью кольца, примыкающей к вырезам.

В вариантах осуществления, представленных на фиг.8-9, стопорная пластина изготавливается из материала типа пружинной стали, а язычки 46 имеют на своем наружном, или удаленном, конце крючки, или бородки, 47. После отгибания язычков вверх и формирования бородок стопорная пластина подвергается термообработке для придания ей пружинистости. После затягивания крепежных винтов с приложением надлежащего крутящего момента на головках винтов размещаются стопорные кольца, а три выреза совмещаются с язычками. По мере того как кольца прижимаются к головкам, кромки внутренних торцов вырезов входят в зацепление с наклонными поверхностями бородок и разжимают концы язычков. При прохождении кольцами нижних, или внутренних, концов бородок язычки подпружиниваются в направлении друг к другу, в результате чего концы бородок входят в зацепление с наружными поверхностями колец, фиксируя положение последних.

Хотя в настоящем описании изобретение представлено на примере крепежных винтов торцовых крышек подшипников качения на осях железнодорожных вагонов, оно может быть также использовано с другими резьбовыми крепежными элементами, включая гайки и болты других типов.

Настоящее изобретение обладает рядом важных отличительных признаков и преимуществ. Оно обеспечивает безопасное и надежное стопорение, предотвращающее ослабление в рабочем положении крепежных винтов торцовых крышек узлов подшипников качения и других резьбовых крепежных элементов. Кроме того, благодаря возможности стопорения крепежных элементов в сравнительно многочисленных и находящихся близко друг к другу положениях обеспечивается затягивание и фиксация крепежных элементов с приложением надлежащего крутящего момента.

Сказанное выше с очевидностью свидетельствует о решении задачи изобретения, состоящей в создании нового и усовершенствованного стопорного устройства для крепежных винтов торцовых крышек узлов подшипников качения и других резьбовых крепежных элементов. Хотя в настоящем описании подробно представлены лишь некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области будет ясно, что в пределах объема изобретения, определяемого приведенной ниже формулой изобретения, возможны различные изменения и модификации.

Описано стопорное устройство для резьбовых крепежных элементов, таких как крепежные винты, крепящие торцовые крышки узлов подшипников качения к осям железнодорожных вагонов. Предусмотрена фиксация стопорной пластины против поворота относительно крепежного элемента. На головке крепежного элемента располагается стопорное кольцо, имеющее ряд выемок, простирающихся вдоль окружности. Стопорное кольцо имеет некруглое центральное отверстие, в котором крепежный элемент располагается без возможности поворота относительно кольца. Язычки, простирающиеся от стопорной пластины через выемки и входящие в зацепление со стопорным кольцом, удерживают стопорное кольцо на крепежном элементе и препятствуют проворачиванию стопорного кольца и крепежного элемента. В представленных вариантах осуществления кольцо может располагаться на крепежном элементе в различных угловых положениях. Это позволяет осуществлять стопорение резьбовых крепежных элементов контактом язычков с плоскими поверхностями головок винтов под прямым углом без вращения винтов с целью расположения плоских поверхностей параллельно язычкам, что, как следствие, повышает надежность узла в целом. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Стопорное устройство для крепежных винтов, крепящих торцовую крышку узла подшипников качения к оси железнодорожного транспортного средства, содержащее стопорную пластину с отверстиями, сквозь которые проходят тела крепежных винтов, стопорные кольца с многоугольными центральными отверстиями, в которых располагаются головки крепежных винтов без возможности поворота, и рядом обращенных наружу вырезов, расположенных на расстоянии друг от друга на внешней окружности стопорных колец, и язычки, простирающиеся от стопорной пластины через вырезы в каждом стопорном кольце и входящие в зацепление с поверхностями стопорных колец, удаленными от стопорной пластины, для удержания стопорных колец на головках крепежных винтов и предотвращения проворачивания стопорных колец и крепежных винтов.

2. Стопорное устройство по п.1, в котором крепежные винты имеют шестигранные головки, центральные отверстия в стопорных кольцах являются двенадцатиугольными, а число вырезов в каждом стопорном кольце представляет собой простое число или число, не делящееся на 2 и 3.

3. Стопорное устройство по п.1, в котором части язычков загнуты над стопорными кольцами и входят в зацепление с поверхностями стопорных колец, удаленными от стопорной пластины, предотвращая смещение стопорных колец от стопорной пластины.

4. Стопорное устройство по п.1, в котором язычки имеют боковые выступы, входящие в зацепление с поверхностями стопорных колец, удаленными от стопорной пластины, и предотвращающие смещение стопорных колец от стопорной пластины.

5. Стопорное устройство для крепежного элемента, имеющего некруглую периферийную поверхность, содержащее стопорную пластину с фиксацией против поворота относительно этого крепежного элемента, стопорное кольцо с некруглым центральным отверстием, в котором крепежный элемент располагается без возможности поворота, ряд выемок, простирающихся вдоль окружности в стопорном кольце, и язычок, простирающийся от стопорной пластины через одну из выемок и входящий в зацепление с поверхностью стопорного кольца, удаленной от стопорной пластины, для удержания стопорного кольца на крепежном элементе и предотвращения проворачивания стопорного кольца и крепежного элемента.

6. Стопорное устройство по п.5, в котором стопорное кольцо может располагаться на крепежном элементе в ряде различных угловых положений.

7. Стопорное устройство по п.5, в котором число выемок для язычка представляет собой простое число или другое число, не делящееся на какой-либо множитель числа положений, в которых стопорное кольцо может располагаться на крепежном элементе.

8. Стопорное устройство по п.5, в котором периферийная поверхность крепежного элемента представляет собой поверхность шестигранника, а центральное отверстие в стопорном кольце является двенадцатиугольным.

9. Стопорное устройство по п.5, в котором выемки для язычка представляют собой вырезы, открывающиеся наружу через периферию стопорного кольца.

10. Стопорное устройство по п.5, в котором один из участков язычка загнут над стопорным кольцом и входит в зацепление с поверхностью стопорного кольца, удаленной от стопорной пластины, предотвращая смещение стопорного кольца от стопорной пластины.

11. Стопорное устройство по п.5, в котором язычок имеет боковые выступы, входящие в зацепление с поверхностью стопорного кольца, удаленной от стопорной пластины, и предотвращающие смещение стопорного кольца от стопорной пластины.

12. Стопорное устройство по п.5, в котором язычок изготовлен из пружинистого материала и смещен в направлении одной из стенок выемки, причем удаленный конец язычка входит в зацепление с поверхностью стопорного кольца, удаленной от стопорной пластины, и фиксирует стопорное кольцо на стопорной пластине.

13. Стопорное устройство по п.5, в котором крепежный элемент представляет собой крепежный винт, крепящий торцовую крышку узла подшипников качения к оси железнодорожного транспортного средства.

14. Стопорное устройство для крепежных винтов, крепящих торцовую крышку узла подшипников качения к оси железнодорожного транспортного средства, содержащее в целом треугольную стопорную пластину со скругленными углами и отверстиями вблизи этих углов, сквозь которые проходят тела крепежных винтов, стопорное кольцо с многоугольным центральным отверстием и рядом обращенных наружу периферийных вырезов, расположенных вокруг головки каждого из крепежных винтов, причем головки крепежных винтов фиксируются против поворота стенками центральных отверстий, и стопорящие язычки, простирающиеся от стопорной пластины через два выреза в каждом из стопорных колец, входящие в зацепление с поверхностями стопорных колец, удаленными от стопорной пластины, для удержания стопорных колец на головках крепежных винтов и предотвращения проворачивания стопорных колец и крепежных винтов.

15. Стопорное устройство по п.14, в котором крепежные винты имеют шестигранные головки, центральные отверстия в стопорных кольцах являются двенадцатиугольными, а число вырезов в каждом стопорном кольце представляет собой простое число или число, не делящееся на 2 и 3.

16. Стопорное устройство по п.14, в котором части язычков загнуты над стопорными кольцами и входят в зацепление с поверхностями стопорных колец, удаленными от стопорной пластины, предотвращая смещение стопорных колец от стопорной пластины.

17. Стопорное устройство по п.14, в котором язычки имеют боковые выступы, входящие в зацепление с поверхностями стопорных колец, удаленными от стопорной пластины, и предотвращающие смещение стопорных колец от стопорной пластины.