Гайка Советский патент 1980 года по МПК F16B37/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к резьбовым соединениям, и может быть использовано в тяжелонагруженных резьбовых соединениях при циклическом нагружении.

Известна гайка с упругим зубчатым конусообразным опорным фланцем и центральным выступом со стороны опорной поверхности l . После затяжки зубцы фланца внедряются в опорную поверхность и обеспечивают надежное стопорение. После износа зубцов в контакт с опорной поверхностью дополнительно входит центральный кольцевой выступ и за счет его пластической деформации продолжает сохраняться повьаиенный момент отвинчивания,

С точки зрения усталостной прочности у известной гайки можно выделить два характерных периода работы, В начальный период (до контакта центрального выступа) тело гайки работает на кольцевой изгиб, что способствует выравниванию концентрации напряжений в резьбе болта по длине соединения. Однако после износа зубцов в работу вступает центральный выступ, при этом распределение нагрузки резко ухудшается и возникает перегрузка опорных витс ков, что, с учетом накопленных усталостных повреждений, приводит к быстрому последующему снижению выносливости болта.

Известна также гайка со свободноjn опертым упругим конусообразным

фланцем 2. Данная гайка является наиболее близкой к изобретению ио технической сущности и достигаемому результату,

5 Недостатком известной гайки является неравномерная концентрация напряжений в рабочей и свободной частях резьбы болта при сравнительно высокой жёсткости тела гайки и

20 недостаточном по величине кольцевом изгибающем моменте. Кроме того, нельзя контролировать усилие затяжки.

Целью из обретения является выравнивание напряжений по виткам резьбы и обеспечение возможности контроля усилия затяжки.

Поставленная цель достигается тем, что гайка выполнена с центральным выступом со стороны опорной поверхности, причем размеры гайки выполнены так, что

г ви(-)

аг--25;ц&65

,

где S 8

шаг крупной резьбы; ширина фланца со стороны опорной поверхности гайки; Н - высота резьбовой части тела гайки, равная высоте цилиндра с диаметром p+djj/2, D - наружный диаметр резьбовой части тела гайки или размер под ключ;

d - средний диаметр резьбы. На фиг. 1 и 2 изображены гайки с центральным кольцевым выступе и свободноопертым фланцем конусообразной или плоской форма, соответственно.

Выравнивание концентрации напряжений во впадинах резьбы болта и контроль УСИЛИЯ затяжки у заявленны гаек осуществляется следующим образом.

При нагружении гайки одновременн происходит кольцевой изгиб опорного фланца и резьбовой части тела гайки При изгибе тела гайки перераспределяется нагрузка так, что наибольшую нагрузку несет последний виток, а нагрузка на первый виток от опорной поверхности не превьинает 2% от об щего осевого усилия на соединение. При таком распределении нагрузки на возрастающие растягивающие нормальные напряжения в теле болта накладываются убывающие (в направлении к опорной поверхности) напря))сения от изгиба витков, и концентрации напряжений во впадинах рабочих и свободных витков резьбы болта выравнивается по всей длине резьбы. При изгибе фланца в теле гайки возникает осевое смещение резьбового соединения и при достижении некоторого предельного усилия затяжки центральный выступ касается опорной поверхности детали, что надежно и точно фиксируется {по резкому возрастанию момента при затяжке. Для нагружения гайки рабочим усилием затяжки и сохранения упругости опорной части гайки ее необходимо после затяжки отвернуть, например на i/4 или 1/2 оборота.

Упругая опорная часть гайки увеличивает также податливость деталей системы болта, что приводит к уменьшению внешней нагрузки, передаваемой на болт в затянутом резьбовом соединении, и улучшению характеристики цикла, к улучшению стабильности усилия затяжки.

Формула изобретения

Гайка со свободноопертым фланцем, отличающаяся тем, что, с целью выравнивания напряжений по виткам резьбы при одновременном обеспечении контроля усилия затяжки, она выполнена с центральным кольцевым выступом со стороны опорной поверхности, а соотношения размеров гайки подобраны так, что

DV.

(1

d

: ,

1.2

D2-d|

И

где S 5

шаг резьбы;

цмрина фланца со стороны

опорной поверхности гайки;

Н - высота резьбовой части тела гайки, равная высоте цилиндра с диаметром D + j

О - наружный диаметр резьбовой части тела гайки или размер под ключ;

d - средний диаметр резьбы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Г.Б.Иосилевич и Ю.В.Шарловски Затяжка и стопорение резьбовых соединений. Машиностроение, 1971,

с. 92.

2.П.И.Орлов.Основа конструирования, Машиностроение , М., 1977, кн. I, стр. 510, рис. 359 (9).