Стопорящееся резьбовое соединение Российский патент 2025 года по МПК F16B39/12 F16B39/282 

Изобретение относится к крепежным изделиям, исключающим самопроизвольное отвинчивание гайки, и может быть использовано в силовых и энергетических машинах и установках автомобильной, авиационной, машиностроительной, железнодорожной и других отраслях промышленности, испытывающих вибрационные, ударные нагрузки и тепловое воздействие.

Известно резьбовое соединение, включающее гайку и болт с развальцованным концом стержня (см. книгу Орлова П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. - М: Машиностроение, 1988. С.139-140, рис. 289 VI.).

Недостатком крепежных соединений с развальцованным свободным концом болта является образование глухого неразъемного соединения. При техническом обслуживании или ремонте машин и установок резьбовое соединение срезается и становится непригодным для повторного использования.

Известно стопорящееся резьбовое соединение, содержащее болт с резьбовым стержнем, гайку с удлиненным «воротником» и контргайку, вворачиваемую в нарезное отверстие гайки (см. книгу Орлова П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. М: Машиностроение, 1988. С.140-141, рис. 294).

Недостатком известного технического решения является низкая надежность стопорения резьбового соединения. Указанный недостаток обусловлен тем, что при затяжке контргайка, упираясь в торец резьбового стержня, вытягивает основную гайку и уменьшает величину сил трения между витками резьбы в осевом направлении.

Наиболее близким по технической сущности является стопорящееся резьбовое соединение, содержащее стержень с резьбовой частью, основную гайку с удлиненным «воротником», на который с наружной стороны нарезана резьба, контргайку с внутренней резьбой, глухим отверстием и размещенным в нем усеченным коническим элементом, конец резьбового стержня превышает высоту основной гайки и выполнен с цилиндрической полостью и прорезями, причем диаметр цилиндрической полости составляет 0,65-0,70 диаметра резьбовой части, а глубина прорезей превышает длину резьбового конца на 1,5-2,0 шага резьбы, при этом контргайка взаимодействует с основной гайкой по резьбовому «воротнику» с введением усеченного конического элемента в цилиндрическую полость резьбового конца для обеспечения его упругого или пластического расширения, см. RU 2802165 МПК F16 39/12, (2006.01), 2023.

Недостатками известного технического решения являются сложности конструкции и стопорения резьбового соединения. Указанные недостатки обусловлены отсутствием унификации (применением различных по размерам деталей) и сложностью их изготовления.

Технической проблемой является упрощение конструкции и процесса стопорения резьбового соединения за счет использования стандартных крепежных деталей и инструмента (гаечных ключей) одного размера.

Техническая проблема решается тем, что содержащее стержень с резьбовой частью, конец которого выполнен с цилиндрической полостью диаметром 0,65-0,7 диаметра резьбовой части, и прорезями глубиной, не превышающей длину резьбовой части на 1,5-2,0 шага резьбы, основную удлиненную гайку и контргайку с коническим элементом, взаимодействующим с концом резьбового стержня с обеспечением его упругого или пластичного расширения, отличающееся тем, что конец резьбового стержня размещен внутри основной удлиненной гайки, которая выполнена с отверстиями по граням и кольцевой проточкой, расположенной со стороны резьбового отверстия на расстоянии от нижнего среза равного высоте стандартной низкой гайки нормальной точности, диаметром, равным 1,2-1,3 диаметра резьбового стержня и шириной, превышающей длину конца резьбовой части на величину 0,2-0,4 шага резьбы, при этом отверстия сообщены с кольцевой проточкой, а контргайка выполнена в виде болта, конический элемент которого взаимодействует с концом резьбового стержня в месте расположения кольцевой проточки.

В дополнительных аспектах изобретения раскрыто, что отверстия выполнены в форме паза.

Решение технической проблемы позволяет упростить конструкцию и процесс стопорения резьбового соединения при обеспечении надежной фиксации основной гайки от самоотвинчивания за счет создания упругих или пластических деформаций резьбового стержня при взаимодействии с контргайкой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид резьбового соединения; на фиг.2 - резьбовое соединение с отвинченной контргайкой; на фиг.3 вид А; на фиг.4 сечение Б-Б,

Резьбовое соединение включает: болт с резьбовым стержнем 1, основную удлиненную гайку 2, контргайку 3, соединяемые детали 4, 5.

Конец резьбового стержня 1 выполнен с цилиндрической полостью 6 и прорезями 7, делящими образовавшееся резьбовое кольцо на сегменты 8.

Основная удлиненная гайка 2 выполнена с кольцевой проточкой 9, расположенной со стороны резьбового отверстия на расстоянии от нижнего среза Я, равного высоте стандартной низкой гайки нормальной точности для данного диаметра резьбового стержня, и отверстиями 10 по граням, выполненными сквозными и расположенными на уровне кольцевой проточки 9.

Контргайка 3 выполнена в виде болта с соосным усеченным коническим элементом 11 и наружной резьбой, соответствующей размерам внутренней резьбы основной удлиненной гайки.

Стопорящееся резьбовое соединение работает следующим образом. В отверстия деталей 4, 5 вставляют болт и на резьбовой стержень 1 навинчивают основную удлиненную гайку 2, при затягивании которой с определенным усилием поджимаются соединяемые детали. С противоположной стороны гайки 2 навинчивают контргайку 3 с введением усеченного конического элемента 11 в цилиндрическую полость 6 конца резьбового стержня. При затягивании контргайки 3 конический элемент 11, перемещаясь вглубь цилиндрической полости 6, обеспечивает упругое или пластическое расширение сегментов 8 резьбового кольца в кольцевую проточку 9.

Если стопорение осуществляется в области действия упругих деформаций, то заклинивание резьбы обеспечивается в радиальном направлении за счет расширения сегментов 8, а контргайка фиксируется в цилиндрической полости за счет сил трения в соединении на конус.

В случае, если стопорение осуществляется в области пластических деформаций, то расширяясь в кольцевую проточку 9, сегменты 8 надежно заклинивают резьбовое соединение в осевом направлении. При отогнутых сегментах 8 контргайка 3 может быть свинчена, что облегчит конструкцию резьбового соединения.

Ширина кольцевой проточки превышает длину резьбового конца на величину 0,2-0,4 шага резьбы. Нижняя граница превышения ширины кольцевой проточки 0,2 шага резьбы обусловлена обеспечением беспрепятственного расширения сегментов 8 в кольцевую проточку 9, а верхняя граница ширины кольцевой проточки 0,4 шага резьбы уменьшением числа рабочих витков резьбы для обеспечения силового воздействия конического элемента 12 контргайки 3 на отгибание сегментов 8.

Диаметр кольцевой проточки составляет 1,2-1,3 диаметра резьбового стержня. Нижняя граница диаметра кольцевой проточки 1,2 диаметра резьбового стержня обусловлена ограничением хода для пластической деформации отгибании сегментов 8. Верхняя граница диаметра кольцевой проточки 1,3 диаметра резьбового стержня - ослаблением основной удлиненной гайки 2 по граням.

При разборке, в случае действия упругих деформаций, последовательно свинчивают контргайку 3 (сегменты 8 возвращаются в исходное положение) и основную гайку 2.

При разборке, в случае действия пластических деформаций, обжимают конец резьбового стержня 1 через отверстия 10, после чего свинчивают основную гайку 2. Резьбовое соединение можно использовать многократно.

Заявляемое стопорящееся резьбовое соединение поясняется примером конкретного исполнения.

Соединяемые детали 5, 6 фиксируются стопорящимся резьбовым соединением, например, с метрической резьбой М12 (ГОСТ 24705-2004).

Резьбовой стержень1 болта М12 (ГОСТ 7798-70) с крупным шагом резьбы р=1,75 мм имеет запас резьбы а=3,5 мм и фаску z=1,6 мм (ГОСТ 10549-80). Суммарная длина конца резьбового стержня составляет Конец резьбового стержня 1 выполнен с цилиндрической полостью 6 и прорезями 7. Диаметр цилиндрической полости составляет 0,65-0,70 диаметра резьбовой части стержня.

Основная удлиненная гайка М12 выполнена особо высокой по ГОСТ 55525-70 с высотой Н=18 мм и размером под ключ S = 19 мм.

Контргайка 3 (болт нормальной точности М12 по ГОСТ 7798-70) с коническим элементом 10 вворачивается в резьбовое отверстие основной гайки с противоположной стороны. Резьбовая часть контргайки имеет параметры М12×1,75 и размер под ключ S=19 мм.

Конец резьбового стержня 1 и конический элемент контргайки 3 взаимодействуют в месте расположения кольцевой проточки 9, которая расположена на расстоянии от нижнего среза равного высоте Н₁=1 мм стандартной низкой гайки М12 нормальной точности по ГОСТ 5915-70. Ширина кольцевой проточки 9 превышает длину конца резьбового стержня 1 на 0,2-0,4 шага резьбы, т.е. на Δ=0,35-0,7 мм, а диаметр кольцевой проточки 9 составляет 1,2-1,3 диаметра резьбового стержня - 14,4-15,6 мм.

Таким образом, изобретение позволяет упростить конструкцию и процесс стопорения резьбового соединения за счет использования стандартных крепежных деталей и инструмента (гаечных ключей) одного размера при обеспечении надежной фиксации основной гайки от самоотвинчивания за счет создания упругих или пластических деформаций резьбового стержня при взаимодействии с контргайкой.

Изобретение относится к крепежным изделиям, исключающим самопроизвольное отвинчивание гайки, и может быть использовано в силовых и энергетических машинах и установках автомобильной, авиационной, машиностроительной, железнодорожной и других отраслях промышленности, испытывающих вибрационные, ударные нагрузки и тепловое воздействие. Стопорящееся резьбовое соединение содержит стержень с резьбовой частью, конец которого выполнен с цилиндрической полостью диаметром 0,65-0,7 диаметра резьбовой части, и прорезями глубиной, не превышающей длину резьбовой части на 1,5-2,0 шага резьбы, основную удлиненную гайку и контргайку с коническим элементом, взаимодействующим с концом резьбового стержня с обеспечением его упругого или пластичного расширения. Конец резьбового стержня размещен внутри основной удлиненной гайки, которая выполнена с отверстиями по граням и кольцевой проточкой, расположенной со стороны резьбового отверстия на расстоянии от нижнего среза, равного высоте стандартной низкой гайки нормальной точности для данного диаметра резьбового стержня, и шириной, превышающей длину конца резьбовой части, при этом отверстия сообщены с кольцевой проточкой, а контргайка выполнена в виде болта, конический элемент которого взаимодействует с концом резьбового стержня в месте расположения кольцевой проточки. Технический результат: возможность упростить конструкцию и процесс стопорения резьбового соединения за счет использования стандартных крепежных деталей и инструмента (гаечных ключей) одного размера при обеспечении надежной фиксации основной гайки от самоотвинчивания за счет создания упругих или пластических деформаций резьбового стержня при взаимодействии с контргайкой. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Стопорящееся резьбовое соединение, содержащее стержень с резьбовой частью, конец которого выполнен с цилиндрической полостью диаметром 0,65-0,7 диаметра резьбовой части, и прорезями глубиной, не превышающей длину резьбовой части на 1,5-2,0 шага резьбы, основную удлиненную гайку и контргайку с коническим элементом, взаимодействующим с концом резьбового стержня с обеспечением его упругого или пластичного расширения, отличающееся тем, что конец резьбового стержня размещен внутри основной удлиненной гайки, которая выполнена с отверстиями по граням и кольцевой проточкой, расположенной со стороны резьбового отверстия на расстоянии от нижнего среза, равного высоте стандартной низкой гайки нормальной точности, диаметром, равным 1,2-1,3 диаметра резьбового стержня, и шириной, превышающей длину конца резьбовой части на величину 0,2-0,4 шага резьбы, при этом отверстия сообщены с кольцевой проточкой, а контргайка выполнена в виде болта, конический элемент которого взаимодействует с концом резьбового стержня в месте расположения кольцевой проточки.

2. Соединение по п.1, в котором отверстия выполнены в форме паза.