Самостопорящийся резьбовой элемент Советский патент 1992 года по МПК F16B39/34 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для стопорения резьбовых соединений, работающих а условиях вибрации.

Известен самоконтрящийся резьбовой элемент, содержащий вставки с резьбовыми поверхностями, являющимися частью резьбы элемента, причем вставки выполнены из материала с иным коэффициентом теплового расширения, чем у материала элемента. Кроме того вставки выполнены из материалов, обладающих термомеханической памятью форм, например из металлида титан-никель, и могут быть закреплены в малонагруженном участке элемента.

Недостатком этого резьбового элемента является то, что он не стопорится при нормальных температурных условиях, поскольку фазовые превращения и восстановление первоначальной формы вставок происходит при пониженных или повышенных температурах, т.е. возможно его самоотвин- чиоание. Кроме того сложно обеспечить неподвижное соединение обеих вставок с телом резьбового элемента из-за большого различия их физико-механических свойств. Это устройство невозможно также применять в высокоточных резьбовых соединениях, как правило изготавливаемых методами снятия металла (шлифование, алмазное точение и т.п.), так как резьба вставок, являясь частью резьбы резьбового элемента, может быть выполнена только методом деформации (штамповкой, накаткой и т.п.).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является самостопоVJ

О

ел о

fO

со

рящийся резьбовой элемент 2 с кольцевой канавкой на резьбовой поверхности и установленным в ней самоуплотняющимся износостойким полимерным кольцом, наружная боковая поверхность которого расположена в пределах профиля витков резьбы, при этом кольцо в поперечном сечении имеет сплошной профиль.

Недостатком этого устройства является ненадежность стопорения резьбового элемента в силу следующих причин.

Стабильные силы трения о сопряжении канавка - полимерное кольцо - резьбовая поверхность, препятствующие самоотвин- чиоанию. можно получить только при надежной фиксации полимерного кольца в канавке, что возможно при точном исполнении геометрических размеров упомянутых элементов, а это при крупносерийном и массовом производство сложно и дорого.

Кроме того, стопорящая поверхность полимерного кольца полностью срезается при завинчивании резьбового элемента, если произошел попорот кольца в канавке в процессе завинчивания, а падежное закрепление кольца в канавке упомянутого устройства проблематично. При завинчивании розьбопого элемента может произойти еще и разрыв полимерного кольца из-за малых размеров ого поперечного сечения, ограниченного допустимым растяжением кольца в пределах упругости при монтаже о канавку.

Целью изобретения является повышение надежности стопорения резьбового элемента.

В резьбовом элементе с кольцевой ка- нзвкой на резьбовой поверхности и установленным в ней самоуплотняющимся износостойким полимерным кольцом, наружная боковая поверхность расположена о пределах профиля резьбы, в зоне кольцевой канавки выполнено радиальное отверстие, а самоуплотняющееся износостойкое кольцо выполнено разрезным, при этом начальный по ходу завинчивания резьбового элемента конец упомянутого кольца закреплен в радиальном отверстии.

При завинчивании резьбового элемента в сопрягаемую резьбовую деталь, витки резьбы этой детали внедряются в тело самоуплотняющегося износостойкого кольца, так как наружная поверхность этого кольца находится в пределах профиля витков резьбы. При этом внедрившиеся витки резьбы пытаются увлечь за собой закрепленное одним концом самоуплотняющееся износостойкое полимерное кольцо, которое при эгом растягизается в пределах упругости и уменьшает свое поперечное сечение. При

возникновении возмущающих нагрузок, способствующих вывинчиванию резьбового элемента из сопрягаемой детали, внедрившиеся витки резьбы пытаются увлечь за собой самоуплотняющееся износостойкое полимерное кольцо, но уже в обратном направлении. Это вызывает его сжатие, сопровождающееся увеличением поперечного сечения, а кроме того происходит увеличе0 ние диаметра (развертывание) кольца из-за того, что кольцо разрезано, закреплено одним концом и принудительно перемещается в направлении, противоположным его укладке. Увеличение поперечного сечения са5 моуплотняющегося износостойкого кольца в совокупности с одновременным увеличением его диаметра препятствует взаимному развороту резьбового элемента относительно резьбовой детали, в которую он ввинчен,

0 т.е. обеспечено надежное самостопорение упомянутого резьбового элемента.

На фиг. 1 изображен самостопорящийся болт; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - самостопорящаяся гайка; на фиг. 4

5 - сечение Б-Б на фиг. 3.

Самостопорящийся резьбовой элемент - болт 1 с помощью гайки 2 скрепляет детали 3 и 4. Резьбовая часть болта 1 содержит кольцевую канавку 5. в которой уложено разрез0 ное кольцо 6, одним концом закрепленное в радиальном отверстии 7, проходящим через эту канавку, причем закрепленный конец кольца 6 является начальным по ходу завинчивания болта 1.

5 Разрезное кольцо 6 может быть выполнено из самоуплотняющегося износостойкого полимерного материала, например из полиуретана. полипропилена, капрона и т.п. Внутренний диаметр кольцевой канав0 ки 5 и сечение разрезного кольца 6 выбраны такими, что после укладки наружная поверхность разрезного кольца находится в пределах профиля витков резьбы. При завинчивании болта 1 в гайку 2 витки резьбы

5 последней внедряются в тело разрезного кольца б и увлекая его за собой растягивают это кольцо в пределах упругости материала кольца с одновременным уменьшением его поперечного сечения. После завинчивания

0 болта 1 в гайку 2 разрезное кольцо б, находясь в замкнутом объеме кольцевой канавки 5, заполняет все микронеровности соприкасающихся с ним поверхностей и находится в напряженном состоянии, за счет радиального

5 натяга, обеспечивающего силы трения препятствующие самоотвинчиванию болта 1.

При возникновении возмущающих усилий, стремящихся вывинтить болт 1 из гайки 2, внедрившиеся витки резьбы пытаются увлечь разрезное кольцо 6 в направлении его

укладки, что вызывает увеличение диамегра (раскручивание) этого кольца с олновремен- иым увеличением его поперечного сечения, это, о спою очередь, упеличипает радиальный натяг п сопряжении и препятствует взаимному повороту гойки 2 относительно болта 1, т.е. обеспечивается надежное их самостопорепие.

Другой вариант самостопорящигосл резьбового элемента в оиде гайки изображен на фиг. 3. В этом случае кольцевая ка- наока, радиальное отверстие и разрезное кольцо размещены в теле гайки,

Во многих известных конструкциях самостопорящихся резьбовых элементов сто- порение осуществляется за счет установки на их резьбовой части различных элементов с такими физико-механическими свойствами, которые обеспечивают изменение их геометрических размеров или обьема под действием изменений условий окружающей среды (температура, давление и т.п.). Такие устройства не обеспечивают надежного сто- порения резьбовых элементов при нормальных условиях окружающей среды.

В других конструкциях самостопорящихся резьбовых элементов на резьбооой части неподвижно устанавливаются самоуплотняющиеся износостойкие полимерные вставки. Однако они также не обладают достаточной надежностью стопорения по той причине, что сложно обеспечить гарантированное сцепление тела резьбового элемента с телом полимерной вставки, так как они имеют сильные различия физико-механических свойств. Кроме того, по мерс завинчивания резьбового элемента происходит деформация, смятие и разрушение поверхности полимерной встапкн. вследствие чего радиальный натяг и резьбовом соединении уменьшается, снижая стопорящие свойства соединения.

Данное устройстзо л пшено перечисленных недостатков и отличается от известных

устройств тем, что самостопорящееся износостойкое кольцо выполнено разрезным и закреплено концом, начальным по ходу завинчивания резьбового элемента, в ради- алышм отверстии, выполненном в зоне кольцевой канавки.

Это позволяет обеспечить надежность самостоморенип резьбового элемента и имеет следующие преимущества: обеспечена высокая надежность стопо- рения независимо от условий внешней среды;

сопротивление отсинчиванию резко возрастает даже при незначительном вэа- имном угловом повороте резьбовых элементов з п счет возрастания радиального натяга;

не требуется высокая точность изготовления деталей устрсйстза;

устройство применимо практически на псех типоразмерах резьб, т.е. оно универсально;

резьба резьбового элемента может быть выполнена любым способом, т.е. возможно ирименениеустройства в высокоточ- ных машинах;

устройство просто по конструкции, имеет низкую стоимость.

Формула изобретения

Самостопорящийся резьбовой элемент с кольцевой канавкой на резьбовой поверхности и установленным в ней самоуплотняющимся износостойким полимерным кольцом, наружная боковая поверхность которого расположена п пределах профиля виткоа резьбы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности стопорения, резьбовой элемент выполнен с ради- альным отверстием в зоне кольцевой

канаики, самоуплотняющееся износостойкое полимерное кольцо - разрезным, при этом начальный походу завинчивания резь- бопого элемента конец угюмгнутого кольца закреплен в радиальном отверстии.

Нвлра&ление

§зЈшМи$9#У$

pgzbSe&eie ые- нёнтз ()

изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для стопо- рения резьбовых соединений, работающих в условиях вибрации. Цель изобретения - повышение надежности стопорения. Болт 1 выполнен с кольцеиой канавкой 5 на резь- бопой поверхности. Разрезное кольцо 6 закреплено начальным по ходу завинчивания болта 1 концом в радиальном отверстии 7. Наружная поверхность кольца 6 находится в пределах профиля еинтоврезьбы. Это способствует созданию радиального натяга в соединении после завинчивания. Самоот- винчипанию Болта 1 препятствует радаль- ный натяг в резьбовом соединении. Натяг увеличивается при попытке отвинчивания болта 1 за счет сжатия с одновременным увеличением поперечного сечения кольца б, а также за счет увеличения его диаметра путем разворачивания. Устройство может быть выполнено в виде гайки. 4 ил. Ё

Ъг. 2

Уолроблем

te&tSHW&IHQ

резьбоВого w- мента Ггой/ct/)

фи. г.