Биметаллическая гайка Советский патент 1992 года по МПК F16B37/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству машин, использующих винтовые рабочие механизмы, например винтовые прессы. В винтовых прессах используются ходовые гайки, воспринимающие односторонние динамические нагрузки усилием десятки и сотни МН и небольшие нагрузки в противоположную сторону при относительном перемещении гайки и .кинематически связанного с ней винта. Для обеспечения ысокого КПД винтового механизма гайку выполняют из материала, например из бронзы, обеспечивающего незначительный коэффициент трения относительно стального винта, а с целью экономии дорогостоящей бронзы гайку изготавливают биметаллической, состоящей из бронзовой гайки, выполненной в виде тонкостенной втулки, закрепленной в стальном корпусе.

Известна биметаллическая гайка, содержащая гайку, выполненную в виде втулки из бронзы,и стальной/ корпус, которые соединены между собой дополнительным резьбовым соединением, выполненным в виде метрической однозаходной резьбы Корпус выполнен разрезным и затянут шпильками.

Недостатком известной биметаллической гайки является сложная конструкция корпуса, а также ненадежное крепление бронзовой гайки в корпусе, не обеспечивающее надежную фиксацию гайки от прово- ротг в корпусе при недостаточной затяжке корпуса шпильки, неравномерная нагрузка по виткам, что снижает надежность в работе.

Известна также биметаллическая гайка, содержащая гайку, выполненную в виде втулки из бронзы, наружная поверхность

VJ

СЛ 4 Ю СО СЛ

которой выполнена конической, на которой нарезана метрическая однозахнатнзя резьба,и стальной корпус, внутренняя по- ьерхность которого ранее выполнена конической с нарезанной резьбой. Гайка и корпус имеют также по две цилиндрические поверхности, расположенные в начале и конце резьбовых нарезок и уплотняемые резиновыми кольцами.

Недостатком известной конструкции биметаллической гайки являе.ся сложное выполнение винтового соединения на конической поверхности с заданной точностью, а также необходимость использования при сборке и разборке гайки жидкости высокого давления. Недостатком является сложность обеспечения крепления бронзовой гайки в стальном корпусе с заданным усилием, обеспечивающим невозможность проворо- та гайки относительно корпуса при эксплуатации, так как невозможно при сборке учесть погрешности изготовления гайки и корпуса, что приводит к неравномерности нагрузки rto виткам и снижению надежности работы.

Цель изобретения - повышение надежности путем выравнивания нагрузки по виткам.

Поставленная цель достигается тем, что биметаллическая гайка содержит корпус с метрической резьбой на внутренней поверхности и сопряженную с корпусомтюупомя- нутой резьбе втулку с внутренней ходовой резьбой и метрической резьбой на наружной поверхности, ввинченной в корпус со стороны одного из его торцов, и кольцом с торцевыми выступами, расположенным между торцами втулок, сопрягаемые поверхности корпуса и втулок выполнены цилиндрическими, на взаимообращенных торцах втулок выполнены торцевые шлицы, в которых размещены выступы кольца, ходовая и метрическая резьбы втулки выполнены одного направления, а резьба дополнительной втулки и сопряженный с ней участок резьбы корпуса - противоположного направления.

На фиг,1 изображена гайка, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - узел I на фиг,1.

Гайка содержит втулку 1, на внутренней поверхности которой выполнены ходовая резьба 2, а на наружной поверхности- метрическая резьба 3. Корпус 4 на цилиндрической полости имеет метрическую резьбу 5, которая сопряжена с метрической резьбой 3 втулки 1.

Дополнительная втулка 6 ни наружной поверхности имеет метрическую резьбу 7.

которая сопрягается с метрической резьбой 8, выполненной на цилиндрической полости корпуса 4, Между втулкой 1 и дополнительной втулкой 6 установлено кольцо 9, на торцах которого выполнены торцевые выступы 10 и 11, которые сопряжены с торцевыми шлицами 12 втулки 1 и торцевыми шгицами 13 дополнительной втулки 6.

В конструкции биметаллической гайки

ходовая резьба 2 и метрические резьбы 3 и 5 выполнены правыми, а метрические резьбы 7 и 8 выполнены левыми.

Сборка биметаллической гайки осуществляется следующим образом.

Заборанивается втулка 1 в корпус 4, например, до совпадения нижних торцов втулки 1 и корпуса 4. Устанавливается кольцо 9 в корпусе 4 таким образом, чтобы его торцевые выступы 10 входили в пазы торцевых шлицев 12 втулки 1. Заворачивается дополнительная втулка б в корпусе 4 до ее положения, при котором пазы торцевых шлицев 13 располагаются над торцевыми выступами 11 кольца 9. Кольцо 9 приподнимают на высоту 0,5 , где I - высота торцевых выступов 10 и 11 кольца 9. При этом торцевые выступы 11 должны зайти в пазы торцевых шлицев 13. Затем продолжают заворачивать дополнительную втулку. Одновременно с вращением дополнительной втулки вращаются кольцо 9 и втулка 1.

Дополнительная втулка б при вращении опускается вниз, а втулка 1 поднимается до

тех пор. пока торцевые шлицы 12 и 13 не войдут в контакт с кольцом 9. Биметаллическая гайка собрана и может быть установлена на прессе.

Затяжку биметаллической гайки осуществляют непосредственно на прессе при ее обкатывании при сборке. При этом ходовая резьба 2 втулки 1 сопряжение ходовой резьбой винта 14 (фиг;1).

При обкатывании пресс нагружают усилием Р, которое воспринимает биметаллическая гайка, а винт 14 вращается в направлении, показанном на фиг.1.

В резьбовом соединении втулки 1 и винта 14 возникает момент

М-Р

А 2

tg(a+/9).

(1)

где Р - осевое усилие, воспринимаемое хо- довой резьбой 2;

DI - средний диаметр ходовой резьбы 2 (Фиг.4);

а - угол подъема ходовой резьбы (в npecqax cr 12-16°);

р- угол трения в ходовой резьбе 2 между втулкой 1 и винтом 14.

Момент трения в резьбовом соединении втулки 1 и корпуса 4

02

2 COS «1

/«.

(2)

где Pi - усилие, воспринимаемое метрической резьбой 3-5;

Da - средний диаметр резьбы 3-5;

«1 60° - угол профиля резьбы;

ft - коэффициент трения в резьбе 3-5.

Момент трения в резьбовом соединении 7-8 дополнительной втулки 6 и корпуса 4

М2 Р2

сь

2 cos a

/ 2,

где Ра - усилие затяжки дополнительной втулки 6;

Оз - средний диаметр резьбы 7-8;

/й- коэффициент трения в резьбе 7-8.

Таким образом, крутящий момент М, возникающий в резьбовом соединении втулки 1 и винта 14, воспринимается моментами Mi и Ма:

M-Mi+Ma,

(4)

а усилие Р - резьбовыми соединениями 3-5 и 7-8:

Р-Р1-Р2.

(5)

При решении совместно уравнений (1) - (5) и принимая, что усилие (Рном - номинальное усилие пресса), определяют усилие затяжки дополнительной втулки 6:

ном

cos a

D2

cos a

+

Оз

COS U

fl2

При/л //2 0,18, что соответствует условиям трения при полностью выдавленной смазке,усилие затяжки дополнительной врезки не превышает 0,15 Рном. Для затяжки на данное усилие,что будет соответствовать (4), достаточно нагрузить биметаллическую гайку на усилие Рном. При работе пресса с меньшим усилием будет надежнее стопорение втулки 1 относительно корпуса 4 от проворота.

При вращении винта 14 в противоположную сторону усилие Р (фиг.1) будет действовать также в противоположную

сторону. Однако, так как величина усилия более чем на порядок меньчк усилия, при котором была произведена затяжка гайки, надежное стопорение от проворо- 5 та втулки 1 относительно корпуса 4 сохраняется,,

Преимуществом конструкции является повышение надежности путем выравнивания нагрузки Pi втулки 1 относительно кор- 10 пуса 4, т.к. все витки воспринимают усилие Р (усилие Р1 по виткам неравномерно и зависит от размера и формы втулки 1 и кор пуса 4).

Распределяется нагрузка Рз по виткам 15 дополнительной втулки 6 относительно корпуса 4, которые воспринимают усилие Рг, также неравномерное по высоте дополни- 1епьной втулки 6.

Разборку биметаллической гайки осу- 20 ществляют следующим образом.

Биметаллическую гайку устанавливают на станок (токарный, расточной) и разрезают кольцо 9 в его средней части на два кольца, снимая таким образом натяг между 25 втулкой 1 и дополнительной втулкой 6. Затем свободно вывинчивают дополнительную втулку б и втулку 1. Разборку обычно необходимо производить в случае разборки при сдаче его в металлолом, при разде- 30 лении бронзовой втулки и стального корпуса или сверх допустимого износа хо- довей резьбы втулки 1 Для последующей сборки биметаллической гайки используют или новое кольцо 1, или разрезанное, 35 соединяя два разрезанных колкца, например, штифтами.

Таким образом, техническое решение позволяет упростить сборку и разборку узла и повысить надежность его работы благода- 40 ря распределению нагрузки по высоте корпуса и втулок

Формула изобретения

45 Биметаллическая гайка, содержащая корпус с метрической резьбой на внутренней поверхности и сопряженную с корпусом по упомянутой резьбе втулку с внутренней ходовой резьбой, отличаю50 щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем выравнивания нагрузки по виткам, она снабжена дополнительной втулкой с метрической резьбой на наружной поверхности, ввинченной в корпус со

55 сторон одного из его торцов, и кольцом с торцовыми выступами, расположенным между торцами втулок, сопрягаемые поверхности корпуса и втулок выполнены цилиндрическими, на всаимообращенных торцах втулок выполнены торцевые шлицы, в которых размещены выступы кольца, ходовая и метрическая резьбы втулки выполнены одного направления, а резьба дополнительной втулки и сопряженный с ней участок резьбы корпуса - противоположного направления.

Использование: машиностроение, винтовые соединения Сущность изобретения- гайка содержит ввинченную в корпус 4 втулку 1 с ходовой резьбой 2 и дополнительную втулку 6. Между втулками 1 и 6 размещено кольцо 9 Кольцо связано с втулками при помощи шлицев. Ходовая и метрическая резьбы втулки имеют одно направление, а резьба втулки б и участок корпуса под нее - противоположное направление Конструкция позволяет выровнять нагрузку по виткам резьбы и за счет этого повысить надежность гайки 4 ил.

11 А-А

П

и

Фм.1

Фю.1

s-s

fo/9.3

vf8