RU2241870C1

RU2241870C1 - Self-locked nut

Info

Publication number: RU2241870C1
Application number: RU2003108228/11A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Кирин (RU); Е.М. Кирин; М.Н. Краснов (RU); М.Н. Краснов
Original assignee: Пензенский государственный университет
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: self-locked nut has central threaded opening, insert made of a washer for locking the nut on the bolt or stud, and cylindrical seat for receiving the insert. The nut is also provided with the conical hollow above the seat for receiving the insert. The insert is made of the radially-flexible turn of the flat spiral whose ends are not aligned. The periphery of the washer corresponds to the hollow made in the nut.

EFFECT: enhanced reliability of locking.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, точнее к резьбовым разъемным соединениям, применяемым в машинах и механизмах, точнее к способам стопорения крепежных деталей от самоотвинчивания, конструкциям различных стопорящих приспособлений и конструктивным элементам крепежных деталей, противодействующих самоотвинчиванию.The invention relates to the field of mechanical engineering, more specifically to threaded detachable joints used in machines and mechanisms, more specifically to methods of locking fasteners from self-unscrewing, designs of various locking devices and structural elements of fasteners that counteract self-unscrewing.

Для предотвращения аварий и поломок деталей машин и агрегатов их резьбовые крепежные детали должны быть надежно застопорены от самоотвинчивания. Особенно актуальна эта задача для узлов, работающих в условиях вибрации и знакопеременных ударных нагрузок.To prevent accidents and breakdowns of machine parts and assemblies, their threaded fasteners must be securely locked against self-unscrewing. This task is especially relevant for nodes operating in conditions of vibration and alternating shock loads.

В настоящее время известно большое количество крепежных деталей, обеспечивающих стопорение, принцип действия которых основан на способах жесткого, упругого, фрикционного и другого стопорения.Currently, there are a large number of fasteners that provide locking, the principle of operation of which is based on methods of rigid, elastic, frictional and other locking.

Известны, например, резьбовые соединения, когда под гайку подкладывают пружинную разрезную шайбу (шайбу Гровера) [1], у которой концы разведены в осевом направлении и снабжены острыми кромками. При затяжке шайба деформируется в осевом направлении, кромки врезаются в опорные поверхности гайки и скрепляемой детали, обеспечивая стопорение гайки "на корпус". Недостатком данного стопорения является то, что врезание заметно выражено лишь в том случае, когда опорные поверхности имеют не слишком высокую твердость. В противном случае действует только чисто упругое стопорение, отчего надежность контровки снижается.For example, threaded connections are known when a spring split washer (Grover washer) [1] is placed under the nut, in which the ends are axially split and provided with sharp edges. When tightening, the washer is deformed in the axial direction, the edges cut into the supporting surfaces of the nut and the fastened part, ensuring the nut locks “onto the body”. The disadvantage of this locking is that the incision is noticeably expressed only when the supporting surfaces have not too high hardness. Otherwise, only a purely elastic locking acts, which makes the reliability of the lock-up less.

Известны гайки с упругим нарезным венчиком [1], который, после нарезания резьбы в гайке, слегка осаживают. При завертывании гайки нарезной конец болта или шпильки приподнимает венчик, благодаря чему в резьбе создается осевой натяг. Конструкция имеет недостатки, заключающиеся в технологической сложности изготовления и возможности обламывания венчика при завертывании гайки.Known nuts with an elastic threaded rim [1], which, after threading in the nut, slightly upset. When screwing the nut, the threaded end of the bolt or stud lifts the whisk, thereby creating an axial interference in the thread. The design has drawbacks consisting in the technological complexity of manufacturing and the possibility of breaking off the whisk when wrapping the nut.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является гайка с пластмассовой вставкой, установленной в цилиндрическом углублении гайки [1]. При завертывании гайки нарезной стержень болта или шпильки нарезает резьбу во вставке. При этом упругость вставки обеспечивает дополнительно фрикционное стопорение. Недостатками гаек со вставками являются возможность срезания витков вставки, невысокий радиальный натяг в сопрягаемых деталях и недостаточно высокий коэффициент трения в паре металл-пластмасса.Closest to the technical nature of the claimed invention is a nut with a plastic insert installed in a cylindrical recess of the nut [1]. When screwing the nut, the threaded rod of a bolt or stud cuts the thread in the insert. Moreover, the elasticity of the insert provides additional frictional locking. The disadvantages of nuts with inserts are the possibility of cutting the turns of the insert, low radial interference in the mating parts and not enough high coefficient of friction in a pair of metal-plastic.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение надежности стопорения резьбового соединения за счет стопорения гайки на болт или шпильку путем увеличения радиального натяга и трения в сопрягаемых поверхностях при одновременном закусывании резьбы стержня и корпуса гайки.The present invention is aimed at improving the reliability of locking the threaded connection by locking the nut on the bolt or stud by increasing the radial tension and friction in the mating surfaces while biting the thread of the shaft and the nut body.

Задача решена тем, что гайка само стопорящаяся, имеющая центральное резьбовое отверстие, вставку в виде шайбы для стопорения гайки на болте или шпильке и цилиндрическое посадочное место для размещения вставки, выполнена с коническим углублением, располагаемым выше цилиндрического посадочного места для размещения вставки, упомянутая вставка выполнена в виде радиально-упругого неполного витка плоской спирали, концы которого дезаксиальны, а контур вставки выполнен по конической поверхности, соответствующей конусности углубления гайки.The problem is solved in that the nut is self-locking, having a central threaded hole, an insert in the form of a washer for locking the nut on a bolt or stud and a cylindrical seat for accommodating the insert, made with a tapered recess located above the cylindrical seat for accommodating the insert, said insert is made in the form of a radially elastic incomplete turn of a flat spiral, the ends of which are deaxial, and the insert contour is made on a conical surface corresponding to the taper of the nut recess.

Конструкция предлагаемой гайки показана на фиг.1, шайбы - на фиг.2, принцип стопорения гайки - на фиг.3 (в продольном и поперечном разрезах).The design of the proposed nut is shown in figure 1, the washer in figure 2, the principle of locking the nut in figure 3 (in longitudinal and transverse sections).

Предлагаемая гайка конструктивно не отличается от обычной и для ее изготовления не требуется специального резьбонарезного инструмента или других приспособлений. По оси гайки выполнено центральное отверстие 2, в котором нарезается резьба. В отверстии со стороны опорной поверхности выполняется посадочное место 3 цилиндрической формы для размещения вставки. Выше цилиндрического посадочного места выполнено углубление 4 конической формы. Конусность углубления принимается такой, чтобы исключить заклинивание шайбы при закручивании гайки, и должна быть в пределах от 0,8 до 1,0. В цилиндрическом посадочном месте 3 гайки устанавливается вставка 5. Она представляет собой стальное разрезное кольцо, выполненное в форме неполного витка плоской спирали. Концы шайбы срезаны дезаксиально под углом 15-20 градусов для того, чтобы на концах шайбы образовывались острые угловые кромки, что обеспечивало бы их надежное врезание в тело гайки и болта (шпильки) при откручивании. Контур шайбы выполнен по конической поверхности с конусностью, соответствующей конусности углубления 4 вышеупомянутой гайки. Наименьший внутренний радиус шайбы r равен половине наружного диаметра стержня с резьбой, наибольший наружный радиус шайбы R равен половине диаметра D вышеописанного цилиндрического места 3 в гайке.The proposed nut structurally does not differ from the usual one and for its manufacture no special thread-cutting tool or other devices are required. Along the axis of the nut, a central hole 2 is made in which a thread is cut. In the hole on the side of the supporting surface, a seat 3 of a cylindrical shape is made to accommodate the insert. Above the cylindrical seat, a recess 4 of a conical shape is made. The taper of the recess is taken so as to prevent jamming of the washer when tightening the nut, and should be in the range from 0.8 to 1.0. An insert 5 is installed in the cylindrical seat 3 of the nut. It is a steel split ring made in the form of an incomplete coil of a flat spiral. The ends of the washer are cut deaxially at an angle of 15-20 degrees so that sharp angular edges are formed at the ends of the washer, which would ensure their reliable insertion into the body of the nut and bolt (stud) when unscrewing. The contour of the washer is made on a conical surface with a taper corresponding to the taper of the recess 4 of the aforementioned nut. The smallest inner radius of the washer r is equal to half the outer diameter of the threaded rod, the largest outer radius of the washer R is equal to half the diameter D of the above-described cylindrical location 3 in the nut.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом. На болт (шпильку) 6 накручивается гайка с вложенной вставкой (фиг.3). В процессе накручивания гайки, при подходе нижней опорной поверхности вставки к поверхности детали, вставка начинает входить в коническое углубление гайки. При этом она радиально деформируется, концы вставки сходятся и прижимаются к поверхностям конического углубления гайки и резьбы болта, что создает повышенное трение и радиальный натяг. При закручивании гайки положение кромок концов вставки таково, что они скользят по поверхностям углубления и резьбы, не нарушая ее целостности. Сила трения и радиальный натяг в сопрягаемых деталях будет тем выше, чем больше радиальная деформация вставки, которая, в свою очередь, определяется осевым перемещением гайки. Таким образом, чем больше будет осевое перемещение гайки, тем стопорящие возможности ее будут выше. Кроме того, при возникновении откручивающего момента М_откр (фиг.3), под действием упругих радиальных сил вставки, ее концы начнут расходиться, и кромки будут врезаться в поверхности конического углубления и резьбы болта, создавая дополнительную противооткручивающую силу, за счет чего будет повышаться надежность стопорения гайки на болт.The proposed design works as follows. A nut with a nested insert is screwed onto a bolt (hairpin) 6 (Fig. 3). In the process of tightening the nut, when the lower supporting surface of the insert approaches the surface of the part, the insert begins to enter the conical groove of the nut. At the same time, it radially deforms, the ends of the insert converge and are pressed against the surfaces of the conical groove of the nut and thread of the bolt, which creates increased friction and radial interference. When tightening the nut, the position of the edges of the ends of the insert is such that they slide along the surfaces of the recess and thread, without violating its integrity. The friction force and radial interference in the mating parts will be the higher, the greater the radial deformation of the insert, which, in turn, is determined by the axial movement of the nut. Thus, the greater the axial movement of the nut, the locking capabilities of it will be higher. In addition, when a torque M _open occurs (Fig. 3), under the action of the elastic radial forces of the insert, its ends begin to diverge, and the edges cut into the surface of the conical groove and thread of the bolt, creating additional anti-twisting force, thereby increasing reliability locking nut to bolt.

В целом предлагаемое изобретение обеспечивает высокую надежность стопорения резьбового соединения.In general, the present invention provides high reliability of locking the threaded connection.

Источники информацииSources of information

1. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х книгах. Кн. 2. - М.: Машиностроение, 1988, 544 с.1. Orlov P.I. Design Basics: Reference and methodological manual. In 2 books. Prince 2. - M .: Mechanical Engineering, 1988, 544 p.

Claims

A self-locking nut having a central threaded hole, an insert in the form of a washer for locking the nut on a bolt or stud and a cylindrical seat for accommodating the insert, characterized in that the nut is made with a tapered recess located above the cylindrical seat for accommodating the insert, said insert is made in in the form of a radially elastic incomplete coil of a flat spiral, the ends of which are deaxial, and the insert contour is made on a conical surface corresponding to the taper of the recess g Menus.