RU2230950C1

RU2230950C1 - Nut unit

Info

Publication number: RU2230950C1
Application number: RU2002131422/11A
Authority: RU
Inventors: ков Н.В. Земл (RU); Н.В. Земляков
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; threaded joints.

SUBSTANCE: invention be used for locking threaded joints exposed to heavy and long vibration in automotive industry, tractor building, locomotive building, aircraft engineering and other industries and construction. Proposed unit has thin-walled shaped tubular or cap-like fixing member installed over nut and locknut. Profile of its faces at level of locknut is displaced relative to profile of faces at level of fastening nut through angle of α.

EFFECT: reduced cost of manufacture of nuts and locknuts with provision of high reliability of locking, improved efficiency of locking under high oil-and dust-loaded conditions.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике машиностроения и может быть использовано для стопорения резьбовых соединений, работающих в условиях сильной и долговременной вибрации, в автомобильной, тракторной, локомотивной, авиационной и других отрослях промышленности и строительной индустрии.The invention relates to mechanical engineering and can be used to lock threaded joints operating in conditions of strong and long-term vibration in the automotive, tractor, locomotive, aviation and other industries and the construction industry.

Известно стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, на котором установлена одна пружинная шайба, а поверх шайбы с усилием завинчена гайка [1].Known locking threaded connection containing a threaded rod on which one spring washer is mounted, and a nut is screwed on top of the washer [1].

Известно и стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, на котором навинчена гайка, а затем поверх гайки навинчена с усилием контргайка [2].Known and locking threaded connection containing a threaded rod on which the nut is screwed, and then over the nut is screwed with a force lock nut [2].

Эти устройства не позволяют достичь высоконадежного стопорения ввиду того, что в первом случае гайка удерживается от самовывинчивания при вибрации лишь за счет того, что между прижимной поверхностью гайки и торцевой поверхностью шайбы под воздействием определенного усилия затяжки гайки создана некоторая сила трения и, кроме того, в прижимную поверхность гайки упирается одна острая кромка пружинной шайбы; во втором случае стопорение осуществляется лишь за счет того, что между гайкой и контргайкой под воздействием затяжки последней создается определенная сила трения. Однако при вибрации с большими циклическими нагрузками пружинные свойства шайбы ослабевают, а в случае попадания смазки на поверхности трения гайки и шайбы либо гайки и контргайки стопорение ослабевает.These devices do not allow to achieve highly reliable locking due to the fact that in the first case, the nut is prevented from self-screwing during vibration only due to the fact that a certain friction force is created between the clamping surface of the nut and the end surface of the washer under the influence of a certain tightening torque of the nut and, in addition, the clamping surface of the nut abuts one sharp edge of the spring washer; in the second case, locking is carried out only due to the fact that between the nut and the locknut under the influence of tightening the latter creates a certain friction force. However, during vibration with high cyclic loads, the spring properties of the washer weaken, and in the case of grease getting on the friction surface of the nut and washer or nut and lock nut, the locking is weakened.

Известно также техническое решение, в котором на гайку устанавливают лепестковую шайбу, поверх которой устанавливают контргайку, и затягивают контргайку до прижима шайбы. После чего деформируют лепестки шайбы, отгибая один к одной грани гайки, а второй к одной грани контргайки. При этом гайку и контргайку выполняют аналогичной конструкции [3].A technical solution is also known in which a flap washer is installed on the nut, over which a lock nut is installed, and the lock nut is tightened until the washer is pressed. After that, the petals of the washer are deformed, bending one to one face of the nut, and the second to one face of the lock nut. In this case, the nut and locknut perform a similar design [3].

Недостатком такого устройства является то, что за время стопорения в динамике невозможно обеспечить неразрывную, жесткую механическую связь между контргайкой и крепежной гайкой, так как лепестки шайбы деформируются непременно после процесса стопорения (затяжки), и полученная механическая связь осуществлена дискретно во времени, а это не может гарантировать того, что лепестки будут плотно (без зазора) поджаты к граням, так как величина такого поджатия зависит от толщины шайбы и от усилия прижима лепестка. При таком способе стопорения зазор между лепестком и гранью может быть всегда, а если есть зазор, то нет и гарантии, что при определенных динамических нагрузках и вибрации этот зазор еще более не увеличится и надежность стопорения не снизится.The disadvantage of this device is that during locking in the dynamics it is impossible to provide an inextricable, rigid mechanical connection between the lock nut and the fastening nut, since the petals of the washer are deformed without fail after the locking (tightening) process, and the resulting mechanical connection is made discretely in time, but this is not can guarantee that the petals will be tightly (without a gap) pressed against the faces, since the magnitude of such a compression depends on the thickness of the washer and on the pressure force of the petal. With this method of locking, the gap between the lobe and the face can always be, and if there is a gap, there is no guarantee that under certain dynamic loads and vibration this gap will not increase further and the reliability of the locking will not decrease.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является стопорное резьбовое соединение Землякова Н.В., содержащее резьбовой стержень, на котором последовательно установлены: крепежная гайка, пружинная шайба и контргайка. При этом, крепежная гайка и контргайка жестко связаны между собой с помощью одного или нескольких фиксирующих стержней, выполненных из пластически деформируемого материала, который деформируется при затяжке контргайки в динамике и “сохраняет” величину созданного натяга в витках резьбы [4].The closest technical solution adopted for the prototype is the locking threaded connection Zemlyakova N.V., containing a threaded rod on which are sequentially installed: mounting nut, spring washer and locknut. At the same time, the fastening nut and locknut are rigidly interconnected using one or more fixing rods made of plastically deformable material, which deforms when the locknut is tightened in dynamics and “stores” the value of the created interference in the threads [4].

Недостатком этого резьбового соединения является то, что при определенном значении геометрических параметров гайки и контргайки, например при метрической резьбе М8, устройство такой гайки и контргайки имеет нестандартные (большие) габаритные размеры под гаечный ключ, чем у стандартной гайки М8. Это связано со вторым недостатком, который заключается в том, что в углах между гранями необходимо сверлить сквозные отверстия на радиусе большем чем радиус у стандартной пружинной шайбы для М8.The disadvantage of this threaded connection is that for a certain geometric value of the nut and lock nut, for example with metric thread M8, the device of such a nut and lock nut has non-standard (large) dimensions for a wrench than a standard M8 nut. This is due to the second drawback, which is that in the corners between the faces it is necessary to drill through holes at a radius greater than the radius of a standard spring washer for M8.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении себестоимости изготовления гаек и контргаек с высокой надежностью стопорения, а также повышения эффективности их стопорения и эксплуатации в условиях высокой замасленности и запыленности.The problem to which the invention is directed, is to reduce the cost of manufacturing nuts and locknuts with high locking reliability, as well as to increase the efficiency of their locking and operation in conditions of high oil and dust.

Такое техническое решение достигается тем, что гаечный узел, выполнен из крепежной гайки и контргайки, между которыми размещена пружинная шайба, и которые установлены на резьбовом стержне, при этом гайка и контргайка жестко связаны между собой фиксирующим элементом из пластически деформируемого материала и при этом фиксирующий элемент выполнен тонкостенным профильным трубчатым или колпачковым, установленным поверх гайки и контргайки, причем его грани на уровне контргайки смещены относительно граней на уровне крепежной гайки на угол α. Кроме этого, фиксирующий элемент выполнен шестигранным, и обе торцевые кромки трубчатого фиксирующего элемента выполнены подвальцованными к гайке и контргайке, а торцевая кромка колпачкового фиксирующего элемента выполнена подвальцованной к крепежной гайке. И угол α составляет от 1 до 60°. При этом фиксирующий элемент может быть выполнен, например, из меди или алюминия.This technical solution is achieved by the fact that the nut assembly is made of a fixing nut and a lock nut, between which a spring washer is placed, and which are mounted on a threaded rod, while the nut and lock nut are rigidly connected to each other by a fixing element made of plastic deformable material and the fixing element made thin-walled profile tubular or cap mounted on top of the nut and locknut, and its faces at the level of the locknuts are offset relative to the faces at the level of the mounting nut at an angle . In addition, the locking element is made hexagonal, and both end edges of the tubular locking element are made rolled to the nut and lock nut, and the end edge of the cap locking element is made rolled to the fixing nut. And the angle α is from 1 to 60 °. In this case, the locking element can be made, for example, of copper or aluminum.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид гаечного узла до стопорения в изометрии. На фиг.2 изображено осевое сечение общего вида гаечного узла на резьбовом стержне после стопорения. На фиг.3 изображен вид устройства по стрелке А. На фиг.4 изображен общий вид гаечного узла с колпачковым фиксирующим элементом после процесса стопорения на резьбовом стержне.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the nut assembly before locking in isometry. Figure 2 shows an axial section of a General view of the nut assembly on the threaded rod after locking. Figure 3 shows a view of the device in arrow A. Figure 4 shows a General view of the nut assembly with a cap locking element after the locking process on the threaded rod.

Устройство гаечного узла по фиг.1 конструктивно состоит из стандартной крепежной гайки 1 и точно такой же стандартной контргайки 2, между которыми установлена стандартная пружинная шайба 3. Поверх гайки 1 и контргайки 2, между которыми размещена шайба 3, установлен трубчатый тонкостенный с шестигранным профилем в сечении фиксирующий элемент 4 либо колпачковый фиксирующий элемент 5, имеющий подвальцованные кромки 6 на контргайку и 7 на крепежную гайку.The nut assembly device of FIG. 1 constructively consists of a standard fastening nut 1 and exactly the same standard lock nut 2, between which a standard spring washer 3 is installed. On top of the nut 1 and lock nut 2, between which the washer 3 is placed, a thin-walled tubular with a hexagonal profile is installed in cross-section of the locking element 4 or cap locking element 5 having milled edges 6 on the lock nut and 7 on the mounting nut.

Процесс стопорения осуществляется следующим образом. В предстопорном состоянии гаечные узлы с трубчатыми фиксирующими элементами или с колпачковыми фиксирующими элементами находятся в соответствующей упаковочной таре, классифицированные по диаметру резьбы. Для резьбовой фиксации какой-то детали или сборочной единицы, например с помощью болта и гаечного узла Землякова Н.В., на резьбовой стержень 8 болта на винчивают готовый гаечный узел и производят им прижим детали или сборочной единицы, навинчивая гаечный узел ключем (если рожковым, то установленным на уровне крепежной гайки 1). При этом размер ключа S должен быть либо увеличен на двойную толщину стенки фиксирующего элемента путем расточки, либо взят на один размер больше (зависит от толщины стенки фиксирующего элемента), или используется разводной ключ. После затяжки гаечного узла с помощью крепежной гайки 1 начинают выполнять непосредственно операцию стопорения. Для этого в сторону затяжки крепежной гайки 1 начинают крутить гаечным ключом контргайку 2 на угол α, для этого рожки ключа устанавливают на уровне контргайки 2. При этом до упора сжимается пружинная шайба 3, а шестигранный профиль скручивается на уровне размещения шайбы 3 в объеме кольцевой канавки, образованной разностью в размерах наружного диаметра шайбы 3 и размера S гаек.The locking process is as follows. In the pre-supported state, the nut assemblies with tubular locking elements or with cap locking elements are in the corresponding packaging container, classified by thread diameter. For thread fixing of a part or assembly unit, for example, using a bolt and a nut assembly Zemlyakova N.V., a finished nut assembly is screwed onto a threaded rod 8 of a bolt and clamped onto a part or assembly assembly by screwing the nut assembly with a wrench (if using a then installed at the level of the fixing nut 1). In this case, the size of the key S must be either increased by a double wall thickness of the fixing element by boring, or taken one size larger (depends on the wall thickness of the fixing element), or an adjustable wrench is used. After tightening the nut assembly using the fastening nut 1, the locking operation is immediately started. To do this, in the direction of tightening the fastening nut 1, they begin to turn the lock nut 2 with a wrench at an angle α, for this the key horns are set at the level of the lock nut 2. At the same time, the spring washer 3 is compressed, and the hexagonal profile is twisted at the level of placement of the washer 3 in the volume of the annular groove formed by the difference in size of the outer diameter of the washer 3 and the size S of the nuts.

Сборку и подвальцовку кромок 5 и 6 фиксирующего элемента осуществляют на резьбовом стержне, сопоставляя резьбу и грани контргайки 2 таким образом, чтобы полное сжатие пружинной шайбы 3 выполнялось в диапазоне поворота контргайки 2 на угол α.The assembly and rolling of the edges 5 and 6 of the locking element is carried out on a threaded rod, comparing the threads and faces of the lock nut 2 so that the spring washer 3 is fully compressed in the angle of rotation of the lock nut 2.

Применение гаечного узла Землякова Н.В. позволит получать высоконадежное резьбовое стопорение деталей и сборочных единиц, способных устойчиво работать в условиях длительной и долговременной вибрации. Применение такого гаечного узла снижает и загрязнение в объеме размещения пружинной шайбы, повышая тем самым и санитарно-гигиенические параметры соединения.The use of the nut assembly Zemlyakova N.V. will allow to obtain highly reliable threaded locking of parts and assembly units capable of stable operation in conditions of long and long-term vibration. The use of such a nut assembly reduces pollution in the volume of placement of the spring washer, thereby increasing the sanitary and hygienic parameters of the connection.

Кроме того, применение стандартных гаек в качестве крепежной гайки 1 и контргайки 2, в сравнении с прототипом снижает себестоимость этих гаек, тем более, что в них не требуется сверлить ни каких отверстий.In addition, the use of standard nuts as a fixing nut 1 and locknut 2, in comparison with the prototype reduces the cost of these nuts, especially since they do not need to drill any holes.

Источники информацииSources of information

1. Иосилевич Г.Б., Шарловский Ю.В. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. М.: Машиностроение, 1971, с.36, рис.35.1. Iosilevich G. B., Sharlovsky Yu.V. Tightening and locking threaded connections. M.: Mechanical Engineering, 1971, p. 36, Fig. 35.

2. Орлов П.И. Основы конструирования. М.: Машиностроение, 1977, с.290-291, рис.564.2. Orlov P.I. Design Basics. M .: Mechanical Engineering, 1977, p. 290-291, Fig. 544.

3. Патент США №1966015, кл. 151-15, 1934.3. US Patent No. 1966015, cl. 151-15, 1934.

4. Патент России №2040711, кл. F 16 b 39/00, 39/34.4. Patent of Russia No. 2040711, cl. F 16 b 39/00, 39/34.

Claims

1. A nut assembly made of a fixing nut and a lock nut, between which a spring washer is placed and which are mounted on a threaded rod, the nut and the lock nut being rigidly connected to each other by a fixing element made of plastic deformable material, characterized in that the fixing element is made of a thin-walled shaped tubular or cap mounted on top of the nut and locknut, and its faces at the level of the locknuts are offset relative to the faces at the level of the mounting nut by an angle α.

2. The node according to claim 1, characterized in that the locking element is made hexagonal.

3. The node according to claim 2, characterized in that both end edges of the tubular locking element are made rolled to the nut and locknut.

4. The node according to claim 2, characterized in that the end edge of the cap locking element is made rolled to the fastening nut.

5. The node according to claim 1, characterized in that the angle α is from 1 to 60 ^about .

6. The node according to claim 2, characterized in that the fixing element can be made, for example, of copper or aluminum.