Устройство для фиксации резьбового соединения
DEVICE FOR FIXING THREADED CONNECTION

Изобретение относится к области резьбовых соединений, а именно к устройствам для фиксации резьбового соединения.
Резьбовые соединения работают преимущественно с предварительной затяжкой, благодаря которой внешняя переменная нагрузка частично передается на резьбовую деталь. Резьбовые соединения в большинстве случаев выходят из строя из-за снижения силы натяжения болта. Основными причинами этого является релаксация материала или самоослабление. Релаксация материала приводит к изменению напряжений, действующих в резьбовой паре, и к снижению усилия прижима одной детали к другой. Самоослабление может быть вызвано действием на соединение динамической нагрузки, вибрации, перепадов температуры, состоянием поверхностей соединяемых деталей, которые не оказывают достаточного сопротивления перемещению друг относительно друга. Такие переменные нагрузки ведут к возникновению сил трения, действующих на гайку и создающих на ней отворачивающий момент. Многократные перемещения в конечном итоге приводят к ослаблению резьбового соединения. В то время как релаксацию материала можно предотвратить путем изменения конструкции деталей (например, диаметра или длины) или внедрения эластичных элементов, то самоослабление резьбовых соединений может быть предотвращено только с помощью различных методов фиксации.
Известно устройство для фиксации резьбового соединения, выполненное в виде пружины (RU 64721, 2007). В известном техническом решении пружина выполнена в виде U-образной пружинной скобы, входящей своими концами в соответствующие отверстия гайки и головки болта. Существенным недостатком известного технического решения является область применения устройства, ограниченная фланцевыми соединениями трубопроводов.
Известно устройство для фиксации резьбового соединения, выполненное в виде пружины (US 1725790, 1929). В известном техническом решении фиксирующее устройство выполнено в виде спиральных пружин, охватывающих попарно расположенные гайки, причем между витками пружин имеются зазоры. При этом один конец каждой из пружин закреплен на периферийной части гайки, а свободные концы пружин связаны между собой при помощи соединительного элемента. Устройство обеспечивает возможность фиксации гаек резьбового соединения с заданным моментом затяжки. Однако существенным недостатком известного технического решения является сложность конструкции, обусловленная необходимостью навивки спиральной пружины определенной жесткости вокруг фиксируемой гайки. При этом увеличение количества витков пружины приводит к увеличению зазоров между витками, что в свою очередь увеличивает габариты устройства. Кроме того, наличие зазоров между витками пружин не предотвращает относительного вращения гаек в случае самопроизвольного раскручивания, что влияет на надежность фиксации гаек.
Известно устройство для фиксации резьбового соединения, выполненное в виде пружины (FR 2603845, 1988). Известное техническое решение предназначено для предотвращения отвинчивания гаек колес транспортных средств. Устройство содержит втулку, установленную концентрично соответствующей гайке, причем на внутренней поверхности втулки выполнены равномерно расположенные двенадцать треугольных шлицов, взаимодействующих с гранями гайки, и S-образную пружину,  связанную с втулкой. На внешней поверхности втулки под острым углом к ее поверхности выполнен паз. Одна из петель пружины охватывает соответствующую втулку с наружной стороны на величину от половины до полной длины окружности втулки, а конец петли содержит концевой участок S-образной формы, предназначенный для размещения в пазу втулки. При этом свободный конец второй петли пружины содержит концевой участок, выполненный в виде лапки. Фиксирующие устройства последовательно устанавливаются на каждую гайку, причем свободная петля каждой предыдущей пружины охватывает петлю, охватывающую следующую гайку на величину, не превышающую половину длины окружности втулки, а лапка петли взаимодействует с соответствующей петлей следующей пружины.
Существенным недостатком известного технического решения является сложность конструкции устройства, обусловленная необходимостью формообразования концевых участков пружины и паза втулки сложной формы. Кроме того, предотвращение относительного вращения гаек осуществляется за счет трения между взаимодействующими лапками и соответствующими петлями пружин, и обеспечивается давлением лапок на петли пружин. Давление лапок зависит от частоты вращения колеса, что не обеспечивает надежность фиксации резьбового соединения в условиях повышенной вибрации или ударных нагрузок.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является устройство для фиксации резьбового соединения, выполненное в виде пружины (GB 2132301, 1987).
В известном техническом решении устройство для фиксации содержит запирающие элементы, например катушки, обернутые вокруг попарно расположенных гаек. При этом фиксирующий элемент устройства выполнен в виде пружины, связанной по диагонали с соответствующими запирающими элементами, а свободные концы пружины связаны между собой при помощи вырезов, образующих замковое соединение таким образом, что устройство представляет замкнутую бесконечную (8-образную) петлю.
Существенным недостатком известного технического решения является сложность конструкции устройства, обусловленная необходимостью оборачивания запирающих элементов вокруг гаек и выполнение замкового соединения концов фиксирующего элемента с соответствующими запирающими элементами. Кроме того, предотвращение относительного вращения гаек обеспечивается трением между ребрами гаек и поверхностью соответствующих запирающих элементов (катушек), что снижает надежность фиксации резьбового соединения в условиях повышенной вибрации или ударных нагрузок.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в повышении надежности фиксации резьбового соединения.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения заключается в обеспечении реализации эффекта самоподтягивания резьбового соединения за счет использования упругих свойств устройства при одновременном упрощении конструкции устройства.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что устройство для фиксации резьбового соединения выполнено в виде пружины, каждая из петель которой включает свободные концы с концевыми участками и охватывает соответствующую гайку или головку болта в направлении, противоположном направлению резьбы, пружина выполнена S-образной, каждая из петель которой, включая концевые участки, охватывает соответствующую гайку или головку болта менее чем на  длины их описанной окружности, причем концевой участок каждой из петель смещен в направлении центра описанной окружности и параллелен боковой грани гайки или головки болта, а его длина составляет по крайней мере  ширины грани гайки или головки болта.
Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, так как выполнение пружины S-образной, каждая из петель которой, включая концевые участки, охватывает соответствующую гайку или головку болта в направлении, противоположном направлению резьбы менее чем на  длины их описанной окружности, а свободные концы каждой из петель имеют концевой участок, смещенный в направлении центра описанной окружности и параллельный боковой грани гайки или головки болта, а его длина составляет по крайней мере  ширины грани гайки или головки болта обеспечивает реализацию эффекта самоподтягивания резьбового соединения за счет использования упругих свойств устройства при одновременном упрощении конструкции устройства, что позволяет повысить надежность фиксации резьбового соединения.
Существенные признаки могут иметь развитие и продолжение. Свободный конец каждой из петель прикреплен к грани соответствующей гайки или головки болта.
Прикрепление свободного конца каждой из петель к грани соответствующей гайки или головки болта обеспечивает реализацию эффекта самоподтягивания резьбового соединения за счет использования упругих свойств устройства при одновременном упрощении конструкции устройства.
Настоящее изобретение поясняется последующим описанием и иллюстрацией, где на чертеже изображена схема предлагаемого устройства.
На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - S-образная пружина;
2 - петли пружины;
3 - гайка резьбового соединения;
4 - болт резьбового соединения;
5 - концевые участки пружины;
6 - фланец.
Устройство для фиксации резьбового соединения выполнено в виде S-образной пружины 1, петли 2 которой предназначены для охватывания соответствующих попарно расположенных гаек 3 или головок (на чертеже не показаны) болтов 4 в направлении, противоположном направлению резьбы менее чем на  длины их описанной окружности. Свободный конец каждой из петель 2 имеет соответствующий концевой участок 5, смещенный в направлении центра описанной окружности, причем длина каждого концевого участка 5 составляет по крайней мере  ширины грани гайки 3 или головки болта 4.
Устройство для фиксации резьбового соединения работает следующим образом. В отверстиях изделия, например фланца 6, устанавливают болты 4, на которых закручивают с заданным усилием соответствующие гайки 3.
После этого последние дотягивают до положения, при котором концевые участки 5 петель 2 при установке пружины 1 будут параллельны граням гаек 3. За счет упругости пружины 1 петли 2 разводят и устанавливают пружину 1 таким образом, что каждая из петель 2 охватывает соответствующую гайку 3 из попарно установленных в направлении, противоположном направлению резьбы. При этом пружину 1 устанавливают таким образом, что ее концевые участки 5 располагаются на поверхности граней гаек 3 параллельно последним. Свободные концы пружины 1 закрепляют на грани соответствующей гайки 3 путем приваривания торцов пружины 1 к граням. В качестве варианта возможно выполнение на концевых участках 5 петель 2 и на поверхности граней гаек 3 накатки, что позволяет обеспечить крепление пружины за счет трения между поверхностью грани гайки 3 и соответствующим концевым участком 5 петли 2 пружины 1. Аналогичным образом осуществляется фиксация головок болтов 4. При этом откручивания гаек 3 или болтов 4 не происходит, поскольку смещение свободных концевых участков 5 петель 2 и крепление их на гранях соответствующих гаек 3 препятствует откручиванию последних, а фиксация попарно расположенных гаек 3 S-образной пружиной 1 в случае ослабления затяжки одной из гаек 3 приводит к возникновению дополнительного усилия затяжки на расположенной рядом гайке 3, т.е. в этом случае возникает эффект самоподтягивания, что повышает надежность фиксации резьбового соединения. Кроме того, выполнение петель 2 пружины 1 охватывающими соответствующую гайку 3 или головку болта 4 в направлении, противоположном направлению резьбы менее чем на  длины их описанной окружности исключает необходимость выполнения пружины в виде бесконечной (S-образной) петли с креплением ее свободных концов между собой, что дополнительно упрощает конструкцию устройства. Устройство обладает универсальностью, поскольку положение пружины определяется резьбой (правая или левая), и при изменении направления последней используется путем зеркального поворота.
Таким образом, выполнение устройства для фиксации резьбового соединения в виде S-образной пружины, каждая из петель которой, включая концевые участки, охватывает соответствующую гайку или головку болта в направлении, противоположном направлению резьбы менее чем на  длины их описанной окружности, а свободные концы каждой из петель имеют концевой участок, смещенный в направлении центра описанной окружности и параллельный боковой грани гайки или головки болта, а его длина составляет по крайней мере  ширины грани гайки или головки болта обеспечивает реализацию эффекта самоподтягивания резьбового соединения за счет использования упругих свойств устройства, что позволяет решить поставленную проблему повышения надежности фиксации резьбового соединения при одновременном упрощении конструкции устройства.