RU2040711C1

RU2040711C1 - Stop thread joint

Info

Publication number: RU2040711C1
Authority: RU
Inventors: Н.В. Земляков
Original assignee: Орловский государственный политехнический институт
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: joint consists of standard nut and coupling nut having openings. Locking rods are received in the openings so that their middle part is inclined to the direction of screwing-in of the coupling nut. At least one spring member is mounted on the threaded rod between the nut and coupling nut. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для стопорения соединений, работающих в условиях сильной и долговременной вибрации, а автомобильной, авиационной, локомотивной отраслях к промышленности, а также в других отраслях, например для крепления строительных конструкций. The invention relates to mechanical engineering and can be used to stop joints operating in conditions of strong and long-term vibration, and the automotive, aviation, locomotive industries to industry, as well as in other industries, for example for fastening building structures.

Известно стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, на котором установлена одна пружинная шайба, а поверх шайбы с усилием завинчена гайка [1]
Известно также стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, на котором навинчена гайка, а затем поверх гайки навинчена с усилием контргайка [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 торцовой 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 стопорения ослабевает.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]
Also known is a locking threaded connection comprising a threaded rod on which a nut is screwed, and then a lock nut is screwed on top of the nut with force [2]
These devices do not allow to achieve highly reliable locking due to the fact that in the first case the nut is kept 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 a certain friction force is created between the nut and the locknut under the influence of the tightening of the latter. However, during vibrations with high cyclic loads, the spring properties of the washer weaken, and in the case of grease getting on the friction surface, the nuts and washers or lock nuts and lock nuts weaken.

Известно техническое решение, в котором на гайку устанавливают шайбу и затягивают контргайку до прижима шайбы, после чего деформируют ее лепестки гайки и контргайки, причем гайку и контргайку выполняют аналогичной конструкции [3]
Однако в процессе стопорения, т.е. 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), поэтому полученная механическая связь дискретна во времени, а это не может гарантировать, что лепестки будут плотно (без зазора) поджаты к граням, так как величина такого поджатия зависит от толщины шайбы и от усилия прижима. При таком способе стопорения зазор между лепестком и гранью может быть всегда, а раз есть зазор, то нет гарантии, что при определенных динамических нагрузках и вибрации этот зазор еще более не увеличится и надежность стопорения не снизится.A technical solution is known in which a washer is installed on the nut and the locknut is tightened until the washer is pressed, after which its petals of the nut and locknut are deformed, and the nut and locknut are of a similar design [3]
However, in the process of locking, i.e. during locking, in the dynamics it is impossible to provide an inextricable, rigid mechanical connection between the lock nut and the fixing nut, since the petals of the washer are deformed without fail after the locking (tightening) process, therefore, the obtained mechanical connection is discrete in time, and this cannot guarantee that the petals will be tight (without a gap) are drawn to the faces, since the magnitude of such a compression depends on the thickness of the washer and on the clamping force. With this method of locking, the gap between the lobe and the face can always be, and since 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.

Известно техническое решение, в котором гайка и контргайка по своей форме, размерам и технологии их изготовления неодинаковы, так как гайка имеет кольцевую проточку, смещенную по высоте, а контргайка имеет торцовую расточку [4] Для такой пары (гайка-контргайка), чтобы обеспечить сохранение величины стопорения, сверлят сквозное отверстие под штифт и под резьбу, а также под головку винта. Однако операцию сверления под штифт всегда выполняют после сборки, т.е. после окончания процесса стопорения, следовательно, такой способ стопорения не может быть высокопроизводительным и приемлем лишь в единичном производстве. A technical solution is known in which the nut and locknut are not the same in shape, size and manufacturing technology, since the nut has an annular groove offset in height, and the lock nut has an end bore [4] For such a pair (lock nut) to provide preservation of the locking value, drill a through hole for a pin and a thread, as well as a screw head. However, the pin drilling operation is always performed after assembly, i.e. after the end of the locking process, therefore, such a locking method cannot be highly productive and is acceptable only in a single production.

При совместном рассверливании тел контргайки и гайки нет гарантии того, что вибрация и механические воздействия сверла не сместят контргайку относительно гайки, что приведет к явному снижению надежности стопорения. When drilling the lock nut and nut bodies together, there is no guarantee that the vibration and mechanical impact of the drill will not displace the lock nut relative to the nut, which will lead to a clear decrease in the locking reliability.

Здесь также не обеспечивается стопорение контргайки относительно крепежной гайки в динамике, при угловом смещении в момент самого процесса стопорения, т.е. время стопорения и время создания механической связи между гайкой и контргайкой не совместимы, эти процессы дискретны по времени. А это снижает надежность стопорения. Here, locking of the locknut relative to the fastening nut in the dynamics is not provided, with angular displacement at the time of the locking process itself, i.e. the locking time and the time of creating the mechanical connection between the nut and the lock nut are not compatible, these processes are time discrete. And this reduces the reliability of the locking.

Наиболее близким к предлагаемому является стопорное резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, размещенные на нем гайку и контргайку, а также стержень из деформируемого материала, причем стержень из деформируемого материала имеет наклонный участок в средней части, а концы его размещены в несоосных отверстиях гайки и контргайки, выполненных на одном радиусе [5]
Стопорение осуществляется путем ввинчивания контргайки в гайку по дополнительной резьбе, установки их на резьбовой стержень, затем вывинчивания на некоторый угол контргайки из тела гайки по дополнительной резьбе с деформацией при этом по крайней мере одного стопорного элемента, соединяющего между собой гайку и конргайку. Таким образом обеспечивается "механическая память" величины созданного натяга в витках резьбы. При этом гайка и контргайка имеют основную резьбу для навинчивания на резьбовой стержень и дополнительную, имеющую больший, чем у основной резьбы, шаг, по которой гайка и контргайка свинчены между собой до упора так, что между ними по диаметру дополнительной резьбы в кольцевом зазоре расположены изогнутые в средней части стопорные элементы, концы которых параллельно размещены на одинаковых радиусах в отверстиях гайки и контргайки.Closest to the proposed one is a locking threaded connection containing a threaded rod, a nut and a lock nut placed on it, and a rod of a deformable material, the rod of a deformable material having an inclined section in the middle part, and its ends are placed in the misaligned holes of the nut and lock nut, made on the same radius [5]
Locking is carried out by screwing the lock nut into the nut along the additional thread, installing them on the threaded rod, then unscrewing the lock nut from the body of the nut through the additional thread with a deformation of at least one locking element connecting the nut and lock nut. This provides a "mechanical memory" of the magnitude of the created interference in the threads. In this case, the nut and the lock nut have a main thread for screwing onto the threaded rod and an additional step that has a larger step than the main thread, along which the nut and lock nut are screwed together against each other so that the curved diameter of the additional thread in the annular gap is between them in the middle part, locking elements, the ends of which are parallelly placed at equal radii in the holes of the nut and locknut.

Однако в момент стопорения, т.е. при вывинчивании контргайки, например, гаечным ключом по дополнительной резьбе происходит смещение на малый угол, т.е. ослабление затяжки самой гайки, а это снижает надежность стопорения. However, at the moment of locking, i.e. when unscrewing the lock nut, for example, with a wrench on an additional thread, a small angle shift occurs, i.e. loosening the tightening of the nut itself, and this reduces the reliability of the locking.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность стопорения. The present invention improves the reliability of the locking.

Сущность изобретения состоит в том, что стопорное резьбовое соединение содержит резьбовой стержень, размещенные на нем с зазором гайку, контргайку, а также стержень из деформируемого материала, причем в момент стопорения концы стержня размещены в несоосных отверстиях гайки и контргайки, расположенных на одном радиусе, а средняя часть стержня выполнена наклонной с направлением наклона, противоположным направлению наклона витков резьбы. В зазоре между гайкой и контргайкой установлен пружинный элемент, радиус которого меньше радиуса, на котором выполнены отверстия для деформируемого стержня в гайке и контргайке. The essence of the invention lies in the fact that the locking threaded connection contains a threaded rod, a nut, a lock nut, and a rod of deformable material placed on it with a gap, and at the moment of locking, the ends of the rod are placed in non-aligned holes of the nut and lock nut located on the same radius, and the middle part of the rod is made inclined with the direction of inclination opposite to the direction of inclination of the threads. A spring element is installed in the gap between the nut and the lock nut, the radius of which is smaller than the radius on which the holes for the deformable rod in the nut and lock nut are made.

Отличительным признаком предлагаемого соединения является выполнение средней части стержня с направлением наклона, противоположным направлению наклона витков резьбы. Это позволяет повысить надежность стопорения, так как процесс стопорения выполняется на докручивании контргайки, т.е. в ту же сторону, в какую была закручена гайка. Отличием предлагаемого соединения является также и то, что гайка и контргайка расположены на резьбовом стержне с образованием зазора, в котором помещен пружинный элемент, например шайба. Наличие пружинного элемента, имеющего радиус меньше радиуса гайки и контргайки, позволяет установить деформируемый стержень и обеспечивает дополнительную осевую силу, действующую на гайку и контргайку враспор и тем самым способствует врезанию острых кромок шайб в торцы гайки и контргайки, что в совокупности с "запоминающими" натяг стержнями позволяет повысить надежность стопорения. A distinctive feature of the proposed connection is the implementation of the middle part of the rod with the direction of inclination opposite to the direction of inclination of the threads. This makes it possible to increase the safety of locking, as the locking process is performed by tightening the locknut, i.e. in the same direction in which the nut was tightened. The difference of the proposed connection is also that the nut and locknut are located on the threaded rod with the formation of a gap in which the spring element, for example, the washer, is placed. The presence of a spring element having a radius less than the radius of the nut and lock nut allows you to install a deformable rod and provides additional axial force acting on the nut and lock nut counterclockwise and thereby contributes to the cutting of sharp edges of the washers into the ends of the nut and lock nut, which together with the "memory" tightness rods can improve the reliability of the locking.

На фиг.1 представлено стопорное резьбовое соединение после окончательной затяжки контргайки; на фиг.2 то же, вид слева; на фиг.3 вид А на фиг.2. Figure 1 shows the locking threaded connection after the final tightening of the lock nut; figure 2 is the same, left view; figure 3 view a in figure 2.

Стопорное резьбовое соединение содержит резьбовой стержень 1, гайку 2, контргайку 3, выполненные с отверстиями 6 и 7 соответственно, пружинный элемент 4, фиксирующий стержень 5 из деформируемого материала, скрепляемые детали 8 и 9. The locking threaded connection includes a threaded rod 1, a nut 2, a lock nut 3, made with holes 6 and 7, respectively, a spring element 4, a fixing rod 5 of a deformable material, fastened parts 8 and 9.

Стопорное резьбовое соединение работает следующим образом. Lock threaded connection works as follows.

На резьбовой стержень 1 болта надевают детали 8 и 9, которые поджимают навинченной гайкой 2, имеющей отверстия 6, затем поверх гайки на резьбовой стержень 1 надевают пружинный элемент 4, после этого на стержень 1 навинчивают контргайку 3 до касания элемента 4. Если при этом отверстия 7 и 6 не совпали, то контргайку продолжают завинчивать до тех пор, пока отверстие 7 совпадает с ближайшим отверстием 6 в гайке. После этого сначала в отверстие 7, а затем в отверстие 6 вставляют фиксирующий стержень 5 и продолжают довинчивание контргайки 3, обеспечивая необходимый натяг в витках резьбового соединения. При этом пружинный элемент 4 сжимается до упора, средняя часть стержней 5 изгибается в сторону завинчивания контргайки 3 и таким образом "запоминает" величину созданного натяга в витках резьбы. Толщина пружинного элемента должна быть не меньше двух диаметров деформируемого стержня, иначе он будет не изгибаться, а ломаться. On the threaded rod 1 of the bolt, parts 8 and 9 are put on, which are pressed by a screwed nut 2 having holes 6, then a spring element 4 is put on the threaded rod 1 over the nut, then a lock nut 3 is screwed onto the rod 1 until the element 4 touches. 7 and 6 did not match, then the lock nut continues to be screwed until the hole 7 coincides with the nearest hole 6 in the nut. After that, first, the locking rod 5 is inserted into the hole 7, and then into the hole 6 and the locking nut 3 is continued to screw on, providing the necessary tightness in the turns of the threaded connection. In this case, the spring element 4 is compressed to the stop, the middle part of the rods 5 is bent towards screwing the lock nut 3 and thus “remembers” the magnitude of the created interference in the threads. The thickness of the spring element must be at least two diameters of the deformable rod, otherwise it will not bend, but break.

На чертежах представлен вариант резьбового соединения с двумя пружинными элементами. Это могут быть, например, шайбы. Для любых соединений статического характера необходимо в контргайке выполнить, как минимум одно отверстие. Если система гайка-контргайка сбалансирована, т.е. работает на быстровращающемся валу, то на контргайке необходимо выполнить как минимум два отверстия. Для ускорения монтажа (сборки) соединения в гайке выполняют шесть отверстий (в каждом углу между гранями шестигранника). The drawings show a threaded connection with two spring elements. It can be, for example, washers. For any static connections, at least one hole must be made in the locknut. If the nut-locknut system is balanced, i.e. Since it works on a fast-rotating shaft, at least two holes must be made on the locknut. To speed up the installation (assembly) of the connection, six holes are made in the nut (in each corner between the faces of the hexagon).

Предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества. The invention has the following advantages.

Надежность стопорения в устройстве повышается за счет того, что процесс стопорения выполняется на докручивании контргайки, т.е. в ту же сторону, в какую была закручена и гайка. А у известного объекта процесс стопорения ведется при вывинчивании контргайки из тела гайки, т.е. в противоположную сторону, чем у гайки, а при этом возможно и ослабление натяга в основной резьбе. The reliability of locking in the device is increased due to the fact that the locking process is performed by tightening the locknut, i.e. in the same direction in which the nut was tightened. And for a known object, the locking process is carried out when the locknut is unscrewed from the body of the nut, i.e. in the opposite direction than the nut, and it is possible to weaken the interference in the main thread.

Установка пружинных элементов между гайкой и контргайкой обеспечивает зазор для стержня и одновременно дополнительную осевую силу, действующую на гайку и контргайку враспор и тем самым способствует врезанию острых кромок шайб в торцы гайки и контргайки, что в совокупности с "запоминающими" натяг стержнями позволяет эффективно повышать надежность стопорения. The installation of spring elements between the nut and the lock nut provides a clearance for the rod and at the same time additional axial force acting on the nut and lock nut counter-clockwise and thereby contributes to the sharp edges of the washers being inserted into the ends of the nut and lock nut, which together with the “memory” tightness rods can effectively increase reliability locks.

Claims

A locking threaded connection containing a threaded rod, a nut and a lock nut placed on it, and a rod of deformable material, the rod of deformable material having an inclined section in the middle part, and its ends are placed in non-aligned holes of the nut and lock nut made on the same radius, characterized in that it is provided with a spring element located between the nut and the locknut, the direction of inclination of the inclined section of the rod of deformable material is opposite to the direction of inclination of the turn threads of the threaded rod, the thickness of the spring element is at least two diameters of the rod of the deformable material, and its radius is less than the radius on which the holes are made.