WO2021101408A1 - Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания - Google Patents
Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021101408A1 WO2021101408A1 PCT/RU2020/000574 RU2020000574W WO2021101408A1 WO 2021101408 A1 WO2021101408 A1 WO 2021101408A1 RU 2020000574 W RU2020000574 W RU 2020000574W WO 2021101408 A1 WO2021101408 A1 WO 2021101408A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- nut
- thread
- bolt
- self
- cylindrical
- Prior art date
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 101100008044 Caenorhabditis elegans cut-1 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
Definitions
- the invention relates to the field of mechanical engineering, more specifically: to self-tightening nuts for connecting parts and assemblies operating under the influence of constant or periodically occurring vibration (railway tracks, vehicles, iron bridges, attractions, etc.).
- the spring nut contains a body with an internal thread, space for a key, while the body is made in the form of a cylindrical spring made of wire, which has a rectangular or square cross section, while the direction of winding is opposite to the direction of the thread, the ends of the turns are bent at an angle equal to 30-60 °.
- a toothed rim is made at each end of it. Turnkey places are made at the ends of the nut in the form of driving protrusions.
- the self-locking nut contains a central threaded hole, an insert in the form of a washer for locking the nut on a bolt or hairpin, and a cylindrical seat for placing the insert.
- the nut is made with a conical recess located above the cylindrical seat for placing the insert, the said insert is made in the form of a radial-elastic incomplete turn of a flat spiral, the ends of which are deaxial, and the contour of the insert is made along a tapered surface corresponding to the taper of the nut recess.
- a split nut is also known (see JP patent N247-43099, published 1972).
- the structure may have a self-tightening effect, but since this effect is uncontrollable, a moment may come when the front end of the nut cannot withstand heavy loads and opens so much that it breaks off or disengages with the bolt, since the size of the variable section within one turn changes.
- Known patent for invention PL JVb 1591676 (MGZh F16B37 / 06, published 29.06.2007).
- the nut has a head and a polygonal tail with an outer diameter.
- the front surface of the shank portion has a circular outer diameter.
- a nut with a spring made with the possibility of changing the clamping force in accordance with the direction of clamping of the bolt, and the nut to prevent loosening contains: a stopper inside the spring chamber in which the spring is installed, which allows the lower end of the spring to be gripped and held when the bolt is loosened by a rotating force equal to a predetermined threshold value or more; and a support provided on the opposite side of the stopper for holding the bottom of the spring.
- the disadvantages of the known solutions include the following: in all of the above technical solutions, there is no self-tightening effect, since the end face of the nut does not have a sufficient supporting contact area for transmitting the torque that occurs during the vibration of the connected elements, respectively, the necessary reliability of the known nuts is not ensured and may occur the moment when the front end of the nuts cannot withstand large loads and opens so much that it breaks off or disengages with the bolt and the working load disappears.
- Patent UA 01P (IPC F16B37 / 08, published 15.08.2001).
- the nut contains a body with an internal thread and turnkey places.
- the nut body is made in the form of a cylindrical spring made of wire or a profile, for example, rectangular or square cross-section with the direction of winding turns opposite to the direction of the internal thread, and the turns are made in the form of rings with each next bend by 30-60 degrees at their connection points.
- Patent UA ⁇ > 81232 (IPC F 16 ⁇ 7/08, F16B39 / 284, published 15.02.2005).
- the nut has a body made with end bearing surfaces and a central threaded hole in said body.
- the body is made in the form of a spiral element, the threads of which are directed opposite to the threads in the central hole of the body.
- the ends of the spiral element are made with radially located sharpened edges protruding beyond the boundaries of the end support surfaces.
- Patent UA K “59898 (IPC F16B31 / 00, F16B37 / 08, publ.
- the nut is made in the form of a spiral element with an internal thread, the turns of which are directed opposite to the turns of the spiral element, and the surface of the washer, which is in contact with the nut, is spiral-shaped with a stop, which is configured to interact with the front end of the turn of the spiral element; in this case, on the end surface of the washer from the side where the nut is located a collar with an inner diameter greater than the outer diameter of the nut.
- Self-locking nut includes a body, which is made in in the form of a spiral element with end bearing surfaces, and a hole, which is made in a body with a thread, the turns of which are directed opposite to the direction of the turns of the spiral element. End bearing surfaces are made conical with the orientation of the tops of the cones inside the nut. In this case, the tops of the cones are made with an angle in the range of 150 ° - 170 °.
- the technical problem of the known nuts is the complexity of the design, insufficient reliability, as well as the lack of safety in their use due to the fact that they do not have anti-vandal properties.
- the proposed design will solve this problem, due to the absence of the described disadvantages.
- the technical result consists in simplifying the design while increasing the reliability and safety of use.
- a vandal-proof nut with a self-tightening effect including a cylindrical body with a through section made along a helical line with a direction opposite to the direction of the thread made on the inner surface of the housing, according to the invention, a cylindrical bead is made on the working end, the inner surface of the housing is made with a taper of 2 °, expanding towards the working end of the nut. Moreover, a technological hole is made in the body, in which the screw cut ends.
- the collar has one or more drive pins, the end of which is made together with the collar, and its base - together with the body;
- the technical result is achieved in that the nut is vandal-proof with a self-tightening effect, including a cylindrical body with a through-cut made along a helical line with a direction opposite to the direction of the thread made on the inner surface of the body, according to the invention, the nut body in its upper part has hexagonal shape, the inner surface of the body is made with a taper of 2 °, expanding towards the working end of the nut, and a technological hole is made in the upper part of the body, in which the screw section ends.
- FIG. 1 shows variants of the proposed nut with a collar (in Fig. 1, the collar has one driving stud, in Fig. 2 - six driving studs);
- the anti-vandal nut with a self-tightening effect includes a cylindrical body with a through cut 1 made along a helical line with a direction opposite to the direction of the thread (to create radially directed elastic forces) made on the inner surface 3 of the body.
- the through section 1 along the axis of the cylinder along the helical line contains 1.5-3 turns, made with a variable pitch.
- the nut has a cylindrical bead 2 on the working end, the inner surface of the body is made with with a taper of 2 °, expanding in the direction of the working end of the nut, and a technological hole 4 is made in the body (to relieve stresses after hardening and protect against hardening cracks at the end of the screw cut, since it has a thickness of 0.1-0.3 mm), in which ends with a screw cut 1.
- the collar 2 has one or more drive studs 6. They are stops for contact with the key element for unscrewing the nut. Moreover, to unscrew the proposed nuts, keys specially made for a different number of drive spikes 6 are used, which completely excludes the possibility of unscrewing these nuts with ordinary keys, and it also becomes possible to make keys of different configurations upon the order of various customers.
- the free turn of the screw nut body ends with a flat heel 5 or a sharp edge 7.
- Flat heel 7 serves as an additional stop when unscrewing the nut.
- the embodiment with the fifth 5 is for nuts that can be unscrewed, while the embodiment with a sharp edge 7 is for nuts that cannot be unscrewed.
- Flange nuts 2 are designed for use with extreme loads, up to bolt breakage.
- the nut body in its upper part has a hexagonal shape 8, in the upper part of the body there is a technological hole 4, in which the screw section 1 ends, which is obtained by the laser cutting method.
- the height of the rigid hexagonal portion of the nut housing is related to the height of the elastic cylindrical portion as 2: 3. This ratio may vary depending on the technical task.
- the free turn of the screw nut body can also end with a flat heel 5 or a sharp edge 7.
- the embodiment with the fifth 5 is for nuts that can be unscrewed, while the embodiment with a sharp edge 7 is for nuts that cannot be unscrewed.
- Nuts without a collar with a hexagonal part of the body 8 are designed for loads that do not allow the bolt to break.
- the internal thread in the nut is made conical, which allows you to make a front turn with a gap, as on a conventional nut, then it can be easily screwed manually one turn, not more, because then, already without a gap, the nut will begin to calibrate the thread profile of the bolt ...
- the tapered thread should not have rounding at the tops and valleys (in order to create a backlash-free elastic contact of the thread profile of the nut with the thread profile of the bolt), and the front thread should manually screw it onto the bolt by at least 1-1.5 turns.
- Tapered threads make it possible to obtain full contact with the cylindrical thread of the bolt, on which, as the nut is tightened, the surface of the bolt thread is calibrated with the nut thread.
- Blanks for the manufacture of nut bodies are made from a standard 40X steel pipe.
- the nut body is manufactured by cold or hot stamping.
- the surface for threading must be free of scale and work hardening. Heat treatment is recommended - "improvement”.
- the cylindrical surface and the threaded surface of the hole are hardened to a very high hardness.
- the elements of the thread caught by the laser beam acquire the property of a cutting tool and the ability to calibrate the thread profile of the bolt.
- the thread of the bolt and the thread of the nut, as they are screwed on completely begin to adhere to each other along the contacting profile.
- the cut part of the body is opened and completely lapped with each other with a strong radial compression of the bolt thread.
- the special tapered thread is made with a general incline of 2 degrees on a thread milling machine.
- the average thread diameter, on the first turn of the nut, must be such that the first turn of the nut can be tightened "by hand”.
- the nut is subject to a heat treatment process consisting of two stages: quenching and tempering (to relieve the stress from quenching).
- the final operation is laser cutting of the nut body along a helical line with a given pitch in order to create a lateral helical cut with increased hardness in m: natural cutting.
- the cutting operation is performed with a laser, starting at the end of the tapered body and ending with the cutting out of the process hole to relieve stress.
- the proposed design has anti-vandal properties.
- the anti-vandalism of the nut is the property of preventing it from loosening. IN of the proposed design, when trying to unscrew it, the elastic part of the body compresses the bolt the stronger, the greater the torque applied to unscrew it.
- a vandal-proof nut is a nut that can only rotate in one direction, in the direction of tightening it. So the ability to turn in one direction is not only vandal-proof, but also self-tightening. which stops if vibrations from vibration are damped. After rain or sudden temperature changes, changes occur in the bolted connection. Rain causes rust in the contact area and the tightness weakens as the rust breaks down.
- the thread is made conical, which allows the first turn to be screwed on by hand, and then, using a special wrench, the nut begins to compress the bolt in a similar way to a press fit. You can screw on such a nut even if the bolt is without a leading chamfer or with a hammered or crumpled thread.
- bolts are produced with a thread obtained by the knurling method, this method of obtaining a thread allows you to increase the tensile strength of the bolt by 3-4 times, but at the same time the tops of the thread go beyond the tolerance, and sometimes the angle of inclination is violated.
- the proposed nut calibrates the thread profile, and thus completely compresses the thread profile of the bolt with a total force of about 10-12 tons, which guarantees the safety of the bolt thread and prevents it from crushing.
- Tensile tests have shown that due to the press landing, at 42 tons of axial load, the bolt burst, and the nut remained operational and the thread that remained on the part of the bolt after the rupture also remained operational.
- the proposed anti-vandal nut with a self-tightening effect has increased reliability by increasing the rigidity of the structure. Since the nut has a high hardness, it calibrates the surface of the bolt when tightened and completely crimps it due to the press fit. When using the proposed nut, it is also not required to use any additional washers, including spring washers, which increases ease of use.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bolts, Nuts, And Washers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, более конкретно: к самозатягивающимся гайкам для соединений деталей и узлов, работающих под воздействием постоянной или периодически возникающей вибрации Технический результат заключается в повышении надежности за счет повышения жесткости конструкции, поскольку гайка, обладая высокой твердостью, при закручивании калибрует поверхность болта и полностью его обжимает за счет прессовой посадки. Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания включает корпус цилиндрической формы со сквозным разрезом, выполненным по винтовой линии с направлением противоположным направлению резьбы, выполненной на внутренней поверхности корпуса, буртик на рабочем торце цилиндрической формы, внутренняя поверхность корпуса выполнена с конусностью 2︤, расширяющейся в направлении рабочего торца гайки. В корпусе выполнено технологическое отверстие, в котором заканчивается винтовой разрез.
Description
Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания.
Изобретение относится к области машиностроения, более конкретно: к самозатягивающимся гайкам для соединений деталей и узлов, работающих под воздействием постоянной или периодически возникающей вибрации (железнодорожные пути, транспортные средства, железные мосты, аттракционы и т.п.).
Известны различные технические решения в рассматриваемой области.
Так известен патент RU на изобретение N°2199035 (МПК F16B 37/12, B21F35/00, B21F3/04, В21НЗ/08, B21D11/0; опублик. 20.02.2003).. Пружинная гайка содержит корпус с внутренней резьбой, места под ключ, при этом корпус выполнен в виде цилиндрической пружины из проволоки, которая имеет прямоугольное либо квадратное сечение, при этом направление навивки противоположно направлению резьбы, концы витков отогнуты на угол, равный 30-60°. На каждом ее торце выполнен зубчатый ободок. Места под ключ выполнены на концах гайки в виде поводковых выступов.
Известен патент RU на изобретение N°2241870 (МПК F16B39/24; F16B39/36; F16B39/14, опублик. 10.12.2004). Гайка самостопорящаяся содержит центральное резьбовое отверстие, вставку в виде шайбы для стопорения гайки на болте или шпильке и цилиндрическое посадочное место для размещения вставки. Гайка 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.
Известна также разрезная гайка (см. патент JP N247-43099, опублик. 1972). Конструкция может обладать эффектом самозатягивания, но так как данный эффект неконтролируемый, то может наступить момент, когда передний конец гайки не выдержит больших нагрузок и откроется настолько, что обломится или выйдет из зацепления с болтом, так как размер переменного сечения в пределах одного витка меняется. Известен патент на изобретение PL JVb 1591676 (МГЖ F16B37/06, опублик. 29.06.2007). Гайка имеет головку и многоугольную хвостовую часть наружного диаметра. У передней поверхности части стержня есть круглый внешний диаметр.
Известна международная заявка WO N22019190116 (МПК F16B37/12; F16B39/10, опублик. 03.10.2019). Гайка с пружиной, выполненной с возможностью изменения усилия зажима в соответствии с направлением зажима болта, причем гайка для предотвращения ослабления содержит: стопор внутри пружинной камеры, в которой установлена пружина, который позволяет захватывать и удерживать нижний конец пружины, когда болт ослаблен вращающим усилием, равным заранее заданному пороговому значению или более и опору, выполненную на противоположной стороне стопора для удерживания дна пружины.
К недостаткам известных решений следует отнести следующее: во всех вышеперечисленных технических решениях отсутствует эффект самозатягивания, так как торец гайки не имеет достаточной опорной площади контакта для передачи крутящего момента, возникающего в процессе вибрации соединяемых элементов, соответственно, не обеспечивается необходимая надежность известных гаек и может наступить момент, когда передний конец гаек не выдержит больших
нагрузок и раскроется настолько, что обломится или выйдет из зацепления с болтом и исчезнет рабочая нагрузка.
Известен также ряд патентов, в которых решается проблема самозатягивания гаек.
Патент UA 01П (МПК F16B37/08, опублик. 15.08.2001). Гайка содержит корпус с внутренней резьбой и местами под ключ. Корпус гайки выполнен в виде цилиндрической пружины из проволоки или профиля, например, прямоугольного или квадратного сечения с противоположным направлению внутренней резьбы направлением навивки витков, причем витки выполнены в виде колец с отгибом каждого следующего на 30-60 градусов в местах их соединения.
Патент UA М>81232 (МПК F 16ВЗ 7/08, F16B39/284, опублик. 15.02.2005). Гайка имеет корпус, выполненный с торцевыми опорными поверхностями, и центральное отверстие с резьбой в названном корпусе. Корпус выполнен в виде спирального элемента, витки которого направлены противоположно виткам резьбы в центральном отверстии корпуса. Концы спирального элемента выполнены с радиально расположенными заостренными кромками, выступающими за границы торцевых опорных поверхностей.
Патент UA К«59898 (МПК F16B31/00, F16B37/08, опублик.
16.08.2004). Гайка выполнена в виде спирального элемента с внутренней резьбой, витки которой направлены противоположно виткам спирального элемента, а поверхность шайбы, которая контактирует с гайкой, выполнена спиралеобразной с упором, который выполнен с возможностью взаимодействия с передним торцом витка спирального элемента; при этом на торцевой поверхности шайбы со стороны расположения гайки выполнен
кольцевой выступ, внутренний диаметр которого превышает внешний диаметр гайки.
Патент UA JV269115 (МПК F16B37/08, F16B39/282, опублик. 25.12.2007), который является наиболее близким к предлагаемому техническому решению, соответственно, принят за п р о т о т и п. Гайка самоконтрящаяся включает корпус, который выполнен в виде спирального элемента с торцевыми опорными поверхностями, и отверстие, которое выполнено в корпусе с резьбой, витки которой направлены противоположно направлению витков спирального элемента. Торцевые опорные поверхности выполнены коническими с ориентацией верхушек конусов внутрь гайки. При этом верхушки конусов выполнены с углом в пределах 150°- 170°.
Недостатками прототипа являются:
- поскольку гайка состоит из двух частей - шайбы и пружина, то возрастают затраты на ее изготовление и эксплуатацию,
- такую гайку очень тяжело закручивать из-за того, что резьба в гайке выполнена цилиндрическая, с натягом по прессовой посадке (иначе самозатягивания не будет), закручивать её очень неудобно из за отсутствия заходной фаски на болте,
- данная конструкция не является антивандальной, поскольку ее можно открутить за свободный конец пружины.
Таким образом, технической проблемой известных гаек является сложность конструкции, недостаточная надежность, а также отсутствие безопасности при их использовании в связи с тем, что они не обладают антивандальными свойствами. Предлагаемая конструкция позволит решить данную проблему, благодаря отсутствию описанных недостатков.
Технический результат заключается в упрощении конструкции с одновременным повышением надежности и безопасности использования.
Достигается технический результат тем, что в гайке антивандальной с эффектом самозатягивания, включающей корпус цилиндрической формы
со сквозным разрезом, выполненным по винтовой линии с направлением противоположным направлению резьбы, выполненной на внутренней поверхности корпуса, согласно изобретению, на рабочем торце выполнен буртик цилиндрической формы, внутренняя поверхность корпуса выполнена с конусностью 2°, расширяющейся в направлении рабочего торца гайки. Причем в корпусе выполнено технологическое отверстие, в котором заканчивается винтоврй разрез.
Дополнительные отличия предлагаемого изобретения:
- буртик имеет один или несколько поводковых шипов, торец которых выполнен совместно с буртиком, а его основание - совместно с корпусом;
- свободный виток винтового корпуса гайки заканчивается плоской пятой (для возможности демонтажа) или острой кромкой (для невозможности демонтажа);
- сквозной разрез вдоль оси цилиндра по винтовой линии содержит 1,5-3 витка, выполненных с переменным шагом.
Во втором варианте выполнения технический результат достигается тем, что в гайке антивандальная с эффектом самозатягивания, включающей корпус цилиндрической формы со сквозным разрезом, выполненным по винтовой линии с направлением противоположным направлению резьбы, выполненной на внутренней поверхности корпуса, согласно изобретению корпус гайки в верхней своей части имеет шестигранную форму, внутренняя поверхность корпуса выполнена с конусностью 2°, расширяющейся в направлении рабочего торца гайки, причем в верхней части корпуса выполнено технологическое отверстие, в котором заканчивается винтовой разрез.
Дополнительными отличиями являются:
- свободный виток винтового корпуса гайки заканчивается плоской пятой или острой кромкой;
- сквозной разрез вдоль оси цилиндра по винтовой линии содержит 1,5-3 витка, выполненных с переменным шагом.
Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами:
- фиг.1 и фиг.2, на которых представлены варианты предлагаемой гайки с буртиком (на фиг.1 буртик имеет один поводковый шип, на фиг.2 - шесть поводковых шипов);
- фиг.З, на которой представлен вариант предлагаемой гайки с шестигранной частью корпуса;
- фиг.4, на которой представлены все виды гайки, изображенной на фиг.1 , где:
1 - винтовой разрез вдоль оси цилиндра;
2 - буртик;
3 - внутренняя поверхность корпуса;
4 - технологическое отверстие;
5 - плоская пята свободного витка;
6 - поводковый шип;
7 - острая кромка свободного витка;
8 - шестигранная часть корпуса гайки.
Г айка антивандальная с эффектом самозатягивания включает корпус цилиндрической формы со сквозным разрезом 1 , выполненным по винтовой линии с направлением противоположным направлению резьбы (для создания радиально направленных упругих сил), выполненной на внутренней поверхности 3 корпуса. Сквозной разрез 1 вдоль оси цилиндра по винтовой линии содержит 1,5-3 витка, выполненных с переменным шагом.
В одном варианте исполнения гайка имеет на рабочем торце буртик 2 цилиндрической формы, внутренняя поверхность корпуса выполнена с
конусностью 2°, расширяющейся в направлении рабочего торца гайки, причем в корпусе выполнено технологическое отверстие 4 (для снятия напряжений после закалки и предохранения от закалочных трещин на конце винтового разреза, поскольку он имеет толщину 0,1 -0,3 мм), в котором заканчивается винтовой разрез 1.
Буртик 2 имеет один или несколько поводковых шипов 6. Они являются упорами для контакта с элементом ключа для откручивания гайки. Причем для откручивания предлагаемых гаек применяются ключи специально изготовленные под разное количество поводковых шипов 6, что полностью исключает возможность откручивания этих гаек обычными ключами, а также появляется возможность изготавливать ключи разной конфигурации по заказу различных заказчиков.
Свободный виток винтового корпуса гайки заканчивается плоской пятой 5 или острой кромкой 7.
Плоская пята 7 служит для дополнительного упора при откручивании гайки. Таким образом, вариант выполнения с пятой 5 - для гаек, которые могут быть откручены, тогда как вариант выполнения с острой кромкой 7 - для гаек, откручивание которых не предусмотрено.
Гайки с буртиком 2 предназначены для использования с предельными нагрузками, вплоть до разрыва болта.
Во втором варианте исполнения корпус гайки в верхней своей части имеет шестигранную форму 8, в верхней части корпуса выполнено технологическое отверстие 4, в котором заканчивается винтовой разрез 1, который получается методом лазерной резки. В наиболее предпочтительном варианте высота жёсткой шестигранной части корпуса гайки относится к высоте упругой цилиндрической части как 2:3. Это соотношение может меняться в зависимости от технического задания.
В этом варианте выполнения гайки свободный виток винтового корпуса гайки также может заканчиваться плоской пятой 5 или острой кромкой 7.
Таким образом, вариант выполнения с пятой 5 - для гаек, которые могут быть откручены, тогда как вариант выполнения с острой кромкой 7 - для гаек, откручивание которых не предусмотрено.
Гайки без буртика с шестигранной частью 8 корпуса предназначены для нагрузок, не допускающих разрыва болта.
В предлагаемом изобретении внутренняя резьба в гайке выполнена конической, что позволяет сделать передний виток с зазором, как на обычной гайке, тогда её легко можно накручивать вручную на один оборот, не больше, потому что далее, уже без зазора, гайка начнёт калибровать профиль резьбы болта.
Коническая резьба не должна иметь скруглений в вершинах и впадинах (с целью создания беззазорного упругого контакта профиля резьбы гайки с профилем резьбы болта), а передний виток должен вручную накручивать её на болт не менее чем на 1-1.5 оборота.
Выполнение резьбы конической формы позволяет получить полный контакт с цилиндрической резьбой болта, на котором, по мере затягивания гайки, происходит калибровка поверхности резьбы болта с резьбой гайки.
С целью повышения жесткости гайки, ее корпус, по мере закручивания, расширяется и создаёт радиальное давление, равномерно распределяющееся по всей поверхности резьбы болта, находящейся под гайкой. В данном случае, теорема Н.Е. Жуковского о трёх витках, не работает. Поэтому, все витки, при максимальной осевой нагрузке работают одновременно, а разрывное осевое усилие зависит от количества витков на гайке.
Технология изготовления гайки
Заготовки для изготовления корпуса гаек производятся из стандартной трубы из стали 40Х.
Корпус гайки изготавливается методом холодной или горячей штамповки. Поверхность под нарезание резьбы должна быть без окалины и наклепа. Рекомендуется термообработка - «улучшение».
При резке технологического отверстия 4 лазером, происходит закалка цилиндрической поверхности и резьбовой поверхности отверстия до весьма высокой твёрдости. Вследствие чего, элементы резьбы попавшие под лазерный луч, приобретают свойство режущего инструмента и способность калибровать профиль резьбы болта. Как результат резьба болта и резьба гайки, по мере навинчивания, полностью начинают прилегать друг к другу по контактирующему профилю. За пределами технологического отверстия происходит раскрытие разрезанной части корпуса и полная притирка между собой с сильным радиальным обжатием резьбы болта.
Специальная коническая резьба выполняется с общим уклоном в 2 градуса на резьбофрезерном станке. Средний диаметр резьбы, на первом витке гайки, должен быть такой, чтобы первый виток гайки можно было закручивать «от руки».
Далее, гайка подлежит процессу термической обработки, состоящему из двух стадий: закалки и отпуска (для снятия напряжений от закалки).
Окончательная операция - лазерная резка корпуса гайки по винтовой линии с заданным шагом с целью создания бокового винтового разреза с повышенной твёрдостью в м:есте резки. Операция резки выполняется с помощью лазера, начиная с конца конического корпуса и заканчивая вырезкой технологического отверстия для снятия напряжений.
Предлагаемая конструкция обладает свойствами антивандальности. Антивандальность гайки - это свойство препятствовать её откручиванию. В
предлагаемой конструкции при попытке её открутить, упругая часть корпуса обжимает болт тем сильнее, чем больше крутящий момент, приложенный для её откручивания. Таким образом, антивандальная гайка - это гайка, которая может крутиться только в одну сторону, в сторону её затягивания. Так что свойство крутиться в одну сторону - это не только антивандальность, но и самозатягивание. которое прекращается, если затухают колебания от вибрации. После дождя или резкого перепада температур, происходят изменения в болтовом соединении. Дождь вызывает возникновение ржавчины в зоне контакта и затяжка ослабевает по мере разрушения ржавчины. Температурные колебания также изменяют силу затяжки резьбового соединения. А когда возникают большие нагрузки, то гайка испытывает колебания от этих нагрузок, то на откручивание, то на затяжку. Поэтому, если открутить эту гайку нельзя, а закрутить её можно, то она закручивается на небольшую величину с каждым новым колебанием, пока они не затухнут и так далее.
Испытания
В предлагаемой конструкции резьба выполнена конической, что позволяет накручивать гайку от руки первый виток, а далее, с помощью специального ключа, гайка начинает обжимать болт аналогично прессовой посадке. Накрутить такую гайку можно даже, если болт будет без заходной фаски или с забитой или смятой резьбой. В настоящее время, болты выпускаются с резьбой, полученной методом накатки, такой способ получения резьбы позволяет в 3-4 раза увеличить прочность болта на разрыв, но при этом верхушки резьбы выходят за пределы допуска, а иногда и угол наклона нарушается. Однако, предлагаемая гайка калибрует профиль резьбы, и тем самым, полностью обжимает профиль резьбы болта с общим усилием около 10-12 тонн, что гарантирует сохранность резьбы болта и не допускает её смятие. Испытания на разрыв показали, что за счёт прессовой
посадки, при 42 тоннах осевой нагрузки, разорвался болт, а гайка осталась работоспособной и резьба, оставшаяся на части болта после разрыва, также осталась работоспособной.
Параллельно были проведены испытания со стандартной гайкой, при которых она сползла с болта при 12 тоннах осевой нагрузки.
Таким образом, предлагаемая гайка антивандальная с эффектом самозатягивания обладает повышенной надежностью за счет повышения жесткости конструкции. Поскольку гайка обладает высокой твёрдостью, то при закручивании калибрует поверхность болта и полностью его обжимает за счет прессовой посадки. При использовании предлагаемой гайки также не требуется использования никаких дополнительных шайб, в том числе и пружинных, что повышает удобство использования.
Claims
1. Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания, включающая корпус цилиндрической формы со сквозным разрезом, выполненным по винтовой линии с направлением противоположным направлению резьбы, выполненной на внутренней поверхности корпуса, отличающаяся тем, что имеет на рабочем торце буртик цилиндрической формы, внутренняя поверхность корпуса выполнена с конусностью 2°, расширяющейся в направлении рабочего торца гайки, причем в корпусе выполнено технологическое отверстие, в котором заканчивается винтовой разрез.
2. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что буртик имеет один или несколько поводковых шипов.
3. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что свободный виток винтового корпуса гайки заканчивается плоской пятой.
4. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что свободный виток винтового корпуса гайки заканчивается острой кромкой.
5. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что сквозной разрез вдоль оси цилиндра по винтовой линии содержит 1,5-3 витка, выполненных с переменным шагом.
6. Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания, включающая корпус цилиндрической формы со сквозным разрезом, выполненным по винтовой линии с направлением противоположным направлению резьбы, выполненной на внутренней поверхности корпуса, отличающаяся тем, что корпус гайки в верхней своей части имеет шестигранную форму, внутренняя поверхность корпуса выполнена с конусностью 2°, расширяющейся в направлении рабочего торца гайки, причем в верхней части корпуса выполнено технологическое отверстие, в котором заканчивается винтовой разрез.
7. Гайка по п.6, отличающаяся тем, что свободный виток винтового корпуса гайки заканчивается плоской пятой.
8. Гайка по п.6, отличающаяся тем, что свободный виток винтового корпуса гайки заканчивается острой кромкой.
9. Гайка по п.6, отличающаяся тем, что сквозной разрез вдоль оси цилиндра по винтовой линии содержит 1,5-3 витка, выполненных с переменным шагом.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137531 | 2019-11-21 | ||
| RU2019137531A RU2717723C1 (ru) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021101408A1 true WO2021101408A1 (ru) | 2021-05-27 |
Family
ID=69943140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/000574 WO2021101408A1 (ru) | 2019-11-21 | 2020-10-28 | Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2717723C1 (ru) |
| WO (1) | WO2021101408A1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA69115A (en) * | 2003-12-08 | 2004-08-16 | Ltd Liability Company Trade Ho | Threaded joint |
| UA81232C2 (en) * | 2004-04-05 | 2007-12-25 | Self-locking nut | |
| KR100902061B1 (ko) * | 2009-02-23 | 2009-06-09 | 주식회사 임진에스티 | 파워 클러치 너트 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2241870C1 (ru) * | 2003-03-24 | 2004-12-10 | Пензенский государственный университет | Гайка самостопорящаяся |
| CN105443549B (zh) * | 2015-11-24 | 2018-06-15 | 游奕华 | 锥形内螺纹与螺纹柱连接结构 |
-
2019
- 2019-11-21 RU RU2019137531A patent/RU2717723C1/ru active
-
2020
- 2020-10-28 WO PCT/RU2020/000574 patent/WO2021101408A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA69115A (en) * | 2003-12-08 | 2004-08-16 | Ltd Liability Company Trade Ho | Threaded joint |
| UA81232C2 (en) * | 2004-04-05 | 2007-12-25 | Self-locking nut | |
| KR100902061B1 (ko) * | 2009-02-23 | 2009-06-09 | 주식회사 임진에스티 | 파워 클러치 너트 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2717723C1 (ru) | 2020-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7128511B2 (en) | Fastener | |
| CA2183450C (en) | Blind fastener with deformable sleeve | |
| US6109849A (en) | Tee nut | |
| RU2272186C2 (ru) | Застопоривающееся крепежное средство | |
| US4408936A (en) | Torque-limited threaded locking fastener, and method for setting the same | |
| US6698316B1 (en) | Asymmetrical fastening system | |
| EP2069647B1 (en) | Load indicating fastener and method of manufacture | |
| EP2601419B1 (en) | Apparatus for tightening threaded fasteners | |
| US5011351A (en) | Wedge lock die washer | |
| CN110552946B (zh) | 一种带有单螺母的防松止退螺栓组件 | |
| US20130164093A1 (en) | Fastener | |
| US4601623A (en) | Fastener system and method | |
| US11732745B2 (en) | Fastener system | |
| US11859652B2 (en) | Bolts and bolt and nut fasteners | |
| US6872041B2 (en) | Oversized wrenching head tension control bolt | |
| WO2021101408A1 (ru) | Гайка антивандальная с эффектом самозатягивания | |
| JPH0254441B2 (ru) | ||
| GB2146724A (en) | Torque-limited screw-thread locking fastener | |
| WO2001014753A1 (fr) | Ecrou de blocage | |
| JP7296645B2 (ja) | スリットナットの製造方法 | |
| CN214837724U (zh) | 一种防松螺纹紧固件 | |
| RU2755107C1 (ru) | Крепежный элемент стопорного резьбового соединения и стопорное резьбовое соединение с его использованием | |
| JP2513754B2 (ja) | 複数の工作物に対する締付方法及びこれに使用するファスナ | |
| CN113898656A (zh) | 防松连接结构及机车 | |
| JPH04506993A (ja) | 改良された自己錠止ナット |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20890814 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 29/09/2022) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20890814 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |