RU2257495C2

RU2257495C2 - Self-locking spring nut

Info

Publication number: RU2257495C2
Application number: RU2003100041/11A
Authority: RU
Inventors: ков А.Б. Хохр (RU); А.Б. Хохряков; Д.И. Образцов (RU); Д.И. Образцов
Original assignee: Хохряков Алексей Борисович; Образцов Дмитрий Иванович
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2005-07-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: nut comprises housing made of metallic cylindrical spiral spring provided with the inner thread and engaging members made of projections at the ends of turns. The diameter of the inner thread is less than that of the female part. The spring is threaded when it is compressed and released. The carrier projections are bent in radial or radial-axial direction with respect to the vertical axis of the nut.

EFFECT: enhanced reliability and simplified structure.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к крепежным изделиям, и может использоваться во всех его отраслях.The invention relates to the field of engineering, in particular to fasteners, and can be used in all its branches.

Известно множество конструкций самостопорящихся гаек, например гайки с нейлоновым кольцом (Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. М.: Машиностроение, т.1, с.552), “Самостопорящиеся гайки Образцова Д.И.”, “Самостопорящиеся гайки” с различным обжатием резьбы (а.с. СССР №627255, F 16 B, 1997), “Самостопорящаяся гайка” со скошенными торцами и различной прорезью на боковой поверхности (а.с. СССР №1765560, F 16 B).There are many designs of self-locking nuts, for example nuts with a nylon ring (Anuryev V.I. Handbook of the designer - mechanical engineer. M: Mechanical Engineering, t.1, p.552), “Self-locking nuts Obraztsova DI,” “Self-locking nuts” with various thread compression (AS USSR No. 627255, F 16 B, 1997), “Self-locking nut” with beveled ends and various slots on the side surface (AS USSR No. 1765560, F 16 B).

Известны различные способы стопорения гаек на резьбовом стержне, например “Пружинная шайба” с отбортовкой в форме полукольца (а.с. СССР №1772439, F 16 B 39/24), “Резьбовое соединение”, в котором используются подложенные под гайку два полукольца, обеспечивающие подпружинивание гайки в осевом направлении (патент РФ №2059120, 6 F 16 В 39/24, 1996).There are various methods of locking nuts on a threaded rod, for example, “Spring washer” with a flange in the form of a half ring (AS USSR No. 1772439, F 16 B 39/24), “Threaded connection”, in which two half rings placed under the nut are used, providing spring-loaded nuts in the axial direction (RF patent No. 2059120, 6 F 16 B 39/24, 1996).

Известно резьбовое соединение, содержащее резьбовой стержень, навинченную на него гайку и стопорный пружинный элемент в вида кольца с плоским наклонным к продольной оси соединения участком на внутренней стороне, образующим конусную поверхность, и размещенный в кольцевой канавке, выполненной на опорном торце одного из элементов соединения, и снабженное шайбой, размещенной между гайкой и стопорным пружинным элементом, а кольцевая канавка выполнена на опорном торце шайбы (патент РФ №2047012, 6 F 16 B 39/24, 43/00, 27.10.95. Бюл. №30). Однако данное техническое решение сложно по конструкции, имеет ограниченные функциональные возможности.A threaded connection is known, comprising a threaded rod, a nut screwed on it and a spring retaining element in the form of a ring with a portion flat on the inner side inclined to the longitudinal axis of the connection and forming a conical surface, and placed in an annular groove made on the supporting end of one of the connection elements, and equipped with a washer located between the nut and the locking spring element, and the annular groove is made on the supporting end of the washer (RF patent No. 2047012, 6 F 16 B 39/24, 43/00, 10.27.95. Bull. No. 30). However, this technical solution is complex in design, has limited functionality.

Известно также широко используемое в практике машиностроения стопорение гайки на резьбовом стержне при помощи стандартной пружинной шайбы “Гровера”.It is also known that the nut locking on a threaded rod is widely used in engineering practice using a standard Grover spring washer.

Известны решения по СН 559320 А, F 16 B 37/12, 28.02. 1975, SU 158666 А, F 16 B 37/12, 30.01.1975, SU 859693 A, F 16 B 32/12, 30.08.1981, RU 2034180 C1, F 16 B 37/12, 30.04.1995, в которых роль резьбы выполняет витая проволока с сомкнутыми или разомкнутыми витками, с сечением, равным шагу резьбового стержня, болта, винта или шпильки.Known solutions for CH 559320 A, F 16 B 37/12, 28.02. 1975, SU 158666 A, F 16 B 37/12, 01/30/1975, SU 859693 A, F 16 B 32/12, 08/30/1981, RU 2034180 C1, F 16 B 37/12, 04/30/1995, in which the role twisted wire with closed or open turns, with a cross section equal to the pitch of the threaded rod, bolt, screw or stud, performs threads.

Витая проволока может работать как самостоятельный элемент, так и заключенная в какой-либо корпус как резьбовая вставка. Недостатком этих решений является низкая жесткость резьбового соединения и возможность самоотвинчивания его элементов.Twisted wire can work either as an independent element, or as a threaded insert enclosed in any case. The disadvantage of these solutions is the low rigidity of the threaded connection and the possibility of self-unscrewing of its elements.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрана “Пружинная гайка и способ изготовления пружинных гаек” по RU 2199035 C1, F 16 B 37/12, 20.02.2003, содержащая корпус в виде цилиндрической пружины с уменьшенной внутренней резьбой, места под ключ в виде поводковых выступов и торцовые зубчатые ободки для самозатягивания гайки в резьбовом соединении.As a prototype of the claimed technical solution, “Spring nut and a method of manufacturing spring nuts” according to RU 2199035 C1, F 16 B 37/12, 02/20/2003, containing a case in the form of a cylindrical spring with a reduced internal thread, a turnkey place in the form of drive ledges, was selected and end gear rims for self-tightening a nut in a threaded connection.

Недостатком этой гайки является затрудненный монтаж и особенно демонтаж, когда при ее отвинчивании за задний поводковый выступ последний испытывает наибольшее напряжение, так как к сопротивлению за счет уменьшенного размера среднего диаметра резьбы добавляется сопротивление стопорящего зубчатого ободка на торце гайки. Это увеличивает трудоемкость демонтажа и не исключает поломку заднего поводкового выступа, что снижает надежность гайки. Кроме того, конструктивно корпус этой гайки представляет собой сложенные плотно кольца со ступенчатой под углом “α” связью между ними, что делает невозможным ее изготовление традиционными методами.The disadvantage of this nut is the difficult installation and especially the dismantling, when it is unscrewed behind the rear ledge, the latter experiences the greatest stress, since the resistance of the locking gear rim at the end of the nut is added to the resistance due to the reduced size of the average thread diameter. This increases the complexity of dismantling and does not exclude the breakage of the rear drive ledge, which reduces the reliability of the nut. In addition, structurally, the body of this nut is a tightly folded ring with a stepwise angled “α” connection between them, which makes it impossible to manufacture it by traditional methods.

Все перечисленные выше технические решения либо сложны по конструкции, либо требуют дополнительных элементов для обеспечения стопорения, недостаточно экономичны в изготовлении, обладают ограниченными функциональными возможностями.All the technical solutions listed above are either complex in design or require additional elements to ensure locking, are not economical to manufacture, and have limited functionality.

Цель изобретения - разработка гайки, обеспечивающей максимально возможный эффект самостопорения без применения дополнительных элементов, обладающей простотой конструкции и изготовления, высокой надежностью и широкими функциональными возможностями.The purpose of the invention is the development of a nut that provides the maximum possible effect of self-locking without the use of additional elements, with simplicity of design and manufacture, high reliability and wide functionality.

Указанная цель достигается тем, что гайка содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической витой пружины из металлического материала с внутренней резьбой, оснащена элементами зацепления под монтажный инструмент в виде поводковых выступов на концах витков, внутренняя резьба выполнена меньшего диаметра, чем диаметр охватываемой детали, нарезана в сжатом в осевом направлении до соприкосновения витков и радиально разжатом состоянии, поводковые выступы на концах витков отогнуты в радиальном или радиально-осевом направлении относительно вертикальной оси гайки, корпус-пружина перед формированием резьбы заневолен, после формирования резьбы термически обработан в зависимости от необходимости придания ей определенных потребительских и эксплуатационно-технических характеристик, корпус-пружина свит из металлических прутковых материалов круглого, или квадратного, или прямоугольного, или многоугольного сечения.This goal is achieved by the fact that the nut contains a housing made in the form of a coil spring of metal material with an internal thread, is equipped with engaging elements for a mounting tool in the form of pulling protrusions at the ends of the turns, the internal thread is made of a smaller diameter than the diameter of the part to be covered, cut into compressed in the axial direction until the turns are in contact and radially unclenched, the driving protrusions at the ends of the turns are bent in the radial or radial-axial direction relative to about the vertical axis of the nut, the spring case before forming the thread is awkward, after the formation of the thread it is thermally processed depending on the need to give it certain consumer and operational characteristics, the spring case is made of metal bar materials of round, or square, or rectangular, or polygonal sections.

На фиг.1 изображен общий вид гайки с сомкнутыми витками корпуса-пружины с цилиндрической наружной поверхностью из металлических прутков круглого или многоугольного сечения с поводковыми выступами, отогнутыми в радиальном (не показано) или радиально-осевом направлении относительно вертикальной оси гайки, на фиг.2 - то же, но с разомкнутыми витками из металлических прутков квадратного кии прямоугольного сечения, на фиг.3 - вид резьбового соединения при установке стандартной гайки, на фиг.4 - вид резьбового соединения при установке гаек по фиг.1 и 2.Figure 1 shows a General view of the nut with closed turns of the housing-spring with a cylindrical outer surface of metal bars of circular or polygonal cross-section with pull tabs, bent in a radial (not shown) or radial-axial direction relative to the vertical axis of the nut, figure 2 - the same, but with open turns of metal bars of a square cue of rectangular cross section, figure 3 is a view of the threaded connection when installing a standard nut, figure 4 is a view of the threaded connection when installing the nuts of figure .1 and 2.

Гайка по предлагаемому техническому решению содержит корпус 1, выполненный в виде витой цилиндрической пружины (корпус-пружина) с сомкнутыми или разомкнутыми витками из металлических прутков круглого, или квадратного, или прямоугольного, или многоугольного сечения, центральное отверстие 2 с резьбой 3, поводковые выступы 4 на концах витков, отогнутые в радиальном (не показаны) или радиально-осевом направлении относительно вертикальной оси гайки.The nut according to the proposed technical solution contains a housing 1 made in the form of a twisted cylindrical spring (spring housing) with closed or open coils of metal bars of round, square, or rectangular, or polygonal cross-section, a central hole 2 with a thread 3, drive tabs 4 at the ends of the turns, bent in a radial (not shown) or radial-axial direction relative to the vertical axis of the nut.

Гайка работает следующим образом. В случае применения гайки с сомкнутыми витками (фиг.1), у которой в свободном состоянии средний диаметр резьбы меньше среднего диаметра резьбы охватываемого стержня, при монтаже обеспечивается плотное, с натягом, прилегание максимальной поверхности профиля резьбы к профилю резьбы охватываемой детали за счет повышенного усилия сжатия в радиальном направлении витков корпуса-пружины. При этом компенсируются зазоры в резьбовом соединении как в радиальном, так и в осевом направлениях. Установка гайки на охватываемую деталь производится при помощи специального ключа, который разжимает гайку радиально за поводковые выступы до размера диаметра резьбы, обеспечивающего свободное навинчивание ее на охватываемую деталь, или до размера, позволяющего свободное надевание гайки на охватываемую деталь без движений завинчивания. После монтажа гайки поводковые выступы расфиксируются, гайка сжимается и плотно охватывает резьбу стержня болта, винта, шпильки и т.п. с прилеганием по торцу резьбового соединения. При необходимости этим же специальным ключом осуществляется дополнительная затяжка гайки. Нарезание резьбы в гайке производится в радиально расжатом состоянии. Выполнение гайки в этом варианте обеспечивает плотное и надежное резьбовое соединение с высоким эффектом самостопорения за счет радиальной силы упругости гайки. Такого вида гайку можно использовать и в качестве упругой муфты для соединения резьбовых концов двух деталей, например валов, осей и других конструкционных элементов, условия работы которых требуют отклонения их осей при сохранении передачи усилия или крутящего момента от одной детали к другой, обеспечивая при этом надежное вибростойкое и удародемпфирующее соединение.The nut works as follows. In the case of using a nut with closed turns (Fig. 1), in which, in a free state, the average thread diameter is less than the average thread diameter of the male rod, during installation, a tight, tight fit of the maximum thread profile surface to the thread profile of the male part is ensured due to increased force compression in the radial direction of the turns of the housing-spring. In this case, the clearances in the threaded joint are compensated both in the radial and axial directions. Installing the nut on the male part is performed using a special wrench, which loosens the nut radially behind the hook ledges to the size of the thread diameter, which allows it to be freely screwed onto the male part, or to a size that allows the nut to be freely put on the male part without screwing movements. After mounting the nut, the drive lugs are released, the nut is compressed and tightly covers the threads of the bolt, screw, stud, etc. with fit on the end of the threaded connection. If necessary, the same special wrench provides additional tightening of the nut. Thread cutting in the nut is performed in a radially expanded state. The execution of the nut in this embodiment provides a tight and reliable threaded connection with a high self-locking effect due to the radial elastic force of the nut. This type of nut can also be used as an elastic coupling for connecting the threaded ends of two parts, for example shafts, axles and other structural elements, the operating conditions of which require the deviation of their axes while maintaining the transmission of force or torque from one part to another, while ensuring reliable vibration-resistant and shock-damping connection.

Выполнение гаек в варианте с разомкнутыми витками корпуса-пружины (фиг.2) позволяет повысить эффект самостопорения гайки за счет использования дополнительно к радиальной силе упругости еще и осевой силы упругости корпуса-пружины, так как при монтаже, аналогичном монтажу гайки по фиг.1, эта гайка в специальном ключе сжимается и в осевом направлении. По окончании монтажа как с движениями завинчивания, так и без них, то есть простым надеванием гайки на охватываемую деталь, при расфиксации поводковых выступов гайка сжимается радиально и стремится к разжатию в осевом направлении, что создает дополнительные силы трения в резьбе, увеличивая эффект самостопорения гайки.The execution of nuts in the embodiment with open turns of the spring housing (Fig. 2) allows to increase the self-locking effect of the nut due to the use, in addition to the radial elastic force, of the axial spring force of the spring housing, since during installation similar to the installation of the nut in Fig. 1, this nut in a special key is compressed in the axial direction. At the end of the installation, both with and without screwing movements, that is, by simply putting the nut on the part to be covered, when loosening the protrusions, the nut is compressed radially and tends to unload in the axial direction, which creates additional friction forces in the thread, increasing the self-locking effect of the nut.

Выполнение гайки самостопорящейся пружиной по предлагаемому техническому решению позволяет обеспечить высокую надежность при различных, в том числе вибрационных, нагрузках, широкие функциональные возможности и эффективность резьбовых соединений.The execution of the nut with a self-locking spring according to the proposed technical solution allows to ensure high reliability under various, including vibration, loads, wide functionality and efficiency of threaded connections.

Claims

1. Spring nut, comprising a housing made in the form of a cylindrical twisted spring of metal material with an internal thread, equipped with engagement elements for a mounting tool in the form of pulling protrusions at the ends of the turns, characterized in that the internal thread is made of a smaller diameter than the diameter of the part to be covered, it is cut in an axially compressed direction until the coils touch and in a radially expanded state, while the ledge protrusions at the ends of the coils are bent in a radial or radial-axial direction tnositelno nut vertical axis.

2. The nut according to claim 1, characterized in that the housing-spring before cutting the threads is covered and heat treated.

3. The nut according to claim 1 or 2, characterized in that the spring housing is twisted from metal bar materials of a round, or square, or rectangular, or polygonal section.