СТОПОРНАЯ ГАЙКА В.И. ЛЕБЕДЕВА
V LEBEDEV'S LOCK NUT

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для стопорения резьбовых соединений, работающих в условиях сильной и долговременной вибрации, в разных отраслях промышленности, и для исключения самопроизвольного отвинчивания.
В настоящее время разработано большое количество крепежных деталей, обеспечивающих стопорение, принцип действия которых основан на способах жесткого, упругого, фрикционного, натягового и другого стопорения.
Известна самоконтрящаяся гайка с отверстиями и вставленными в них пластмассовыми штифтами, проникающими внутрь резьбы гайки на 50-75% высоты профиля резьбы (RU 2347119 C1).
Недостатком известной гайки является сложность ее изготовления, а именно выполнение отверстий, обеспечивающих установку штифтов, проникающих внутрь резьбы гайки на 50-75% высоты профиля резьбы.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является гайка, содержащая сквозное отверстие и установленный в нем стопорный элемент (SU 1732026 A1).
Недостатком этой конструкции также является сложность выполнения сквозного отверстия в гайке, обеспечивающего установку в нем стопорного элемента в виде пальца, касательно к внутреннему диаметру резьбы.
Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности стопорения гайки путем обеспечения повышенного трения между витками резьбы при одновременном обеспечении простоты изготовления гайки, высокой технологичности и возможности многократного использования.
Задача решена тем, что в стопорной гайке, содержащей сквозное отверстие и установленный в нем стопорный элемент, сквозное отверстие выполнено ступенчатым, содержащим не менее чем два участка с разновеликими проходными сечениями и образованием перемычки, по крайней мере, между меньшим по проходному сечению участком и резьбой гайки меньшей, чем перемычка между этим же участком и боковой поверхностью гайки, а стопорный элемент выполнен из материала с твердостью и формой, обеспечивающими его установку с натягом в меньшем по проходному сечению участке, и деформацию соответствующей перемычки к центру гайки, и прохождение по участку с большим проходным сечением.
Выполнение сквозного отверстия в гайке ступенчатым, содержащим не менее чем два участка с разновеликими проходными сечениями обеспечивает установку с натягом стопорного элемента в меньшем отверстии при стопорении гайки и возможность свертывания гайки, при перемещении стопорного элемента с меньшего на больший по проходному сечению участок, то есть обеспечивается как возможность надежного стопорения гайки, так и удобство и многократное использование. Гайка рихтуется при свертывании.
Образование перемычки, по крайней мере, между меньшим по проходному сечению участком и резьбой гайки, меньшей перемычки между этим же участком и боковой поверхностью гайки, обеспечивает, при установке стопорного элемента, именно ее деформацию к центру и натяг в резьбе, обеспечивающий стопорение гайки. Так как по законам сопротивления материалов деформироваться при установке стопорного элемента будет меньшая перемычка и ее деформация продолжится до достижения определенного, необходимого натяга в резьбе. При этом все необходимые для обеспечения работоспособности гайки размеры можно получить или расчетным, или опытным путем. Для обеспечения работоспособности гайки требуется, по крайней мере, лишь перемычка между меньшим по проходному сечению участком отверстия (где устанавливается стопорный элемент) и резьбой гайки, меньшая, чем перемычка этого же участка с боковой поверхностью гайки. Перемычки между большим участком и резьбой гайки может и не быть, так как стопорение ведется по меньшему по проходному сечению участку отверстия.
Также существенно, чтобы стопорный элемент был выполнен из материала с твердостью и формой, обеспечивающими его установку с натягом в меньшем по проходному сечению участке, и деформацию соответствующей перемычки к центру гайки, и прохождение по участку с большим проходным сечением. Так как деформироваться должна соответствующая перемычка, для создания натяга в резьбе, а не стопорный элемент, что обеспечивается как его соответствующей твердостью, так и формой. К тому же форма должна обеспечивать и свободу свертывания гайки, при переводе стопорного элемента с меньшего участка на больший.
При изготовлении гайки желательно, чтобы образующие сквозное отверстие участки были сосны. Так как это упрощает изготовление гайки и повышает ее технологичность.
Возможно выполнение стопорного элемента из материала с твердостью большей, чем твердость материала гайки. Так как в этом случае не требуется термообработка до соответствующей твердости. И форма стопорного элемента может быть или цилиндрической, или сферической, или бочкообразной, или оживальной, или чечевичной. Так как все эти формы хорошо центрируются в отверстиях. И имеют в мидельсечении круг, что облегчает как требуемые расчеты, так и изготовление.
Также, в частном случае, возможно изготовление стопорного элемента, описанного выше, с двумя противоположными лысками на боковой поверхности. Что снижает как усилие на его установку по месту, так и на перевод с меньшего по проходному сечению участка на больший.
На фиг.1 изображена стопорная гайка с вырезом четверти, в исходном положении. На фиг.2 - в рабочем положении. На фиг.3 - в заключительном положении. На фиг.4 дан вид гайки сверху.
Стопорная гайка 1 с резьбой 2 выполнена со сквозным отверстием, содержащим участки 3, 4 и 5. При этом проходное сечение участка 4 меньше проходных сечений участков 3 и 5, которые могут быть равны между собой. 6 - стопорный элемент сферической формы (шар), 7 - перемычка между участком 4 и резьбой 2 гайки 1. Перемычка 7 показана на фиг.2 условно, деформированной вместе с соответствующим участком резьбы 2 к центру гайки 1.
Предлагаемая стопорная гайка 1 работает следующим образом. На резьбовой стержень, например шпильку, не показано, навинчивают гайку 1. После ее подтяжки в участок 3, как показано на фиг.1, вставляется стопорный элемент 6, например, сферической формы в виде шарика, изготовленный или из материала твердость которого выше твердости материала гайки, или термообработанный до соответствующей твердости. Затем инструментом, не показано, стопорный элемент 6 устанавливается, забивается, в участок 4, поперечное сечение которого взаимосвязано с мидельсечением шарика, для обеспечения требуемого натяга. Под воздействием нагрузки перемычка 7, как менее прочная по сравнению с перемычкой между этим же участком 4 и боковой поверхностью гайки 1, деформируется (упруго или пластично, в зависимости от конструктивных размеров гайки 1, определяемых решаемой задачей) в направлении к центру гайки 1, вместе с соответствующим участком резьбы 2. Что создает натяг в резьбе и стопорит ее, а следовательно, и гайку 1. Для съема гайки 1 стопорный элемент 6 перемещается, принудительно, с участка 4 на участок 5; как показано на фиг.3, поперечное сечение которого больше или равно мидельсечению стопорного элемента 6. И гайка 1 сворачивается с резьбового стрежня. При этом деформированный участок перемычки 7, с соответствующим участком резьбы 2, рихтуется и гайкой 1 можно пользоваться повторно. При изготовлении гайки 1 следует учитывать, что высота участка 3 обусловлена удобством пользования, а именно удобством установки стопорного элемента 6 в исходное положение. Высота участка 4 обеспечивает рабочие характеристики. Высота участка 5 должна обеспечить выход стопорного элемента 6, по крайней мере его мидельсечения, из участка 4.
Также следует учесть, что в случае необходимости, например недостаточная высота гайки 1, участка 3 может и не быть. Он заменяется заходной фаской, и сквозное отверстие в гайке 1 будет состоять из минимально необходимых двух участков 4 и 5.
В целом предлагаемое изобретение обеспечивает высокую надежность стопорения гайки. И при этом конструкция стопорной гайки проста, технологична и надежна. Возможно ее многократное использование.