ГАЙКА САМОКОНТРЯЩАЯСЯ ДЛЯ ЗАКРЫТЫХ ЗОН
SELF-LOCKING NUT FOR CLOSED AREAS

Изобретение относится к машиностроению, в частности к самоконтрящимся анкерным гайкам из титановых сплавов, применяющихся в авиации.
Известна гайка самоконтрящаяся, плавающая в обойме, состоящая из обоймы и собственно гайки, имеющей цилиндрический корпус с внутренней резьбой и квадратным фланцем (ОСТ 1 37013-80). Обойма выполнена с двумя крепежными отверстиями под заклепки для закрепления обоймы на поверхности. Обойма выполнена также с отогнутыми фиксирующими лапками, обжимающими фланец гайки и препятствующими перемещению гайки относительно обоймы вдоль оси резьбы. Это решение предполагает консольное нагружение фиксирующих лапок при постановке крепежа, поэтому не исключен отгиб лапок и потеря гайкой фиксирующих свойств, и возникновение проблемы удаления дефектной гайки из закрытого объема.
Известна гайка, состоящая из двух частей - цилиндрического корпуса с внутренней резьбой и квадратным фланцем (собственно гайки) и обоймы (посадочного элемента) (US 4026341). Обойма имеет два крепежных отверстия под заклепки для закрепления обоймы на поверхности и одно отверстие для цилиндрической части корпуса с некоторым зазором. Обойма выполнена с выемкой, соответствующей размеру квадратного фланца и ограничивающей вращение фланца относительно оси резьбы и перемещение корпуса вдоль оси резьбы в одном из направлений. Перемещение корпуса относительно обоймы в противоположном направлении предотвращается за счет наличия на корпусе цилиндрического утолщения (воротника), диаметр которого практически равен диаметру отверстия обоймы для корпуса (с минимальным зазором). Как отмечено в описании этого решения, фланец не обязательно должен быть квадратным, но две его противоположных грани должны быть образованы параллельными плоскостями и находиться на расстоянии, соответствующем расстоянию между параллельными гранями выемки в обойме (точнее - на величину необходимого зазора меньше расстояния между гранями выемки). Недостатком этого решения является необходимость достаточно точного согласования диаметров утолщения на корпусе гайки и отверстия обоймы для предотвращения рассоединения корпуса гайки и обоймы до присоединения обоймы к поверхности (т.е. до закрепления ее заклепками). Кроме того, при приложении большого крутящего момента возможна деформация углов квадратного фланца или его краев, взаимодействующих с выемкой обоймы, что может привести к последующему провороту гайки в обойме.
Наиболее близкой является контргайка, содержащая цилиндрический корпус с внутренней резьбой и обойму с двумя крепежными отверстиями (под заклепки) и одним отверстием для цилиндрической части корпуса (GB 536553). Корпус выполнен с квадратным фланцем. Обойма сформирована прессованием листового материала так, что в ней имеется выемка с двумя параллельными гранями, расстояние между которыми соответствует размеру фланца (превышает длину стороны фланца на величину необходимого зазора). Здесь также фланец не обязательно должен быть квадратным, но две его противоположных грани должны быть образованы параллельными плоскостями, находящимися на расстоянии друг от друга, соответствующем расстоянию между параллельными гранями выемки (с учетом зазора). Так, выемка обоймы ограничивает вращение фланца относительно оси резьбы и перемещение корпуса относительно обоймы вдоль оси резьбы в одном из направлений. Фиксация корпуса относительно обоймы в другом осевом направлении реализована следующим образом.
Стенка цилиндрической части корпуса между резьбовым участком и фланцем выполнена ослабленной. После того как корпус вставляют в обойму и надлежащим образом размещают фланец в выемке, гайку подвергают деформации вдоль оси резьбы. При этом ослабленная часть стенки корпуса деформируется, и корпус фиксируется относительно обоймы в осевом направлении. Для контрения болта в резьбовом отверстии в продолжение резьбы вставлена втулка. Технология изготовления такой контргайки усложнена необходимостью изготовления ослабленной части корпуса и втулки, что требует дополнительной механической обработки. Кроме того, при приложении большого крутящего момента возможна деформация углов квадратного фланца или его краев, взаимодействующих с выемкой обоймы, что может привести к последующему провороту гайки в обойме.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности и технологичности изделия.
Задача решается с помощью гайки, содержащей цилиндрический корпус с выполненным в нем соосным ему резьбовым отверстием и обойму с отверстием для цилиндрического корпуса, при этом в обойме выполнена выемка с двумя параллельными гранями, а цилиндрический корпус выполнен с фланцем с параллельными гранями, взаимодействующими с гранями обоймы, отличающейся тем, что на фланце выполнены лапки, охватывающие обойму.
Технический результат заключается в повышении технологичности гайки и в более надежной защите от проворота при больших прилагаемых крутящих моментах.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена гайка при виде сбоку, на фиг.2 - сечение А-А вида на фиг.1, на фиг.3 - вид гайки сверху в неповрежденном состоянии, на фиг.4 - вид гайки сверху при частичном разрушении граней фланца.
Гайка содержит цилиндрический корпус 1 (собственно гайку, далее по тексту корпус 1) и обойму 2.
Обойма 2 выполнена с крепежными отверстиями 3 под заклепки и с отверстием 4 для цилиндрического корпуса 1.
В корпусе 1 выполнено соосное ему резьбовое отверстие 5.
Диаметр отверстия 4 превышает диаметр корпуса 1 настолько, что образуется зазор, обеспечивающий плавание корпуса 1 в обойме 2.
Обойма 2 выполнена также с выемкой 6, имеющей две параллельные грани 7 и 8. Корпус 1 выполнен с фланцем 9, который имеет две параллельные грани 10 и 11, взаимодействующие с гранями 7 и 8 обоймы 2. Расстояние между гранями 7 и 8 превышает расстояние между гранями 10 и 11 на величину зазора, необходимого для обеспечения плавания корпуса 1 в обойме 2. Так, выемка 6 ограничивает вращение фланца 9 относительно оси резьбы и перемещение корпуса 1 относительно обоймы 2 вдоль оси резьбы в одном из направлений.
Фиксация корпуса 1 относительно обоймы 2 в другом осевом направлении реализована следующим образом: фланец 9 снабжен лапками 13, охватывающими (обжимающими) обойму 2 (этот охват, как видно из фиг.3, имеет место в зоне отверстия 4).
Дополнительный технический результат от выполнения фланца 9 с лапками 13, охватывающими обойму 2, заключается в том, что это позволяет надежно предотвратить проворот корпуса 1 относительно обоймы 2 даже при деформации граней 10 и 11. Разрушение краев граней фланца в аналогичных известных конструкциях часто имеет место при больших крутящих моментах (при постановке-демонтаже болта вследствие коррозии, "прикипании" резьбы, деформации болта, частичного разрушения обоймы) и может привести даже к вращению корпуса в обойме. И данной конструкции такой проворот корпуса 1 невозможен (см. фиг.4), так как при разрушении краев граней 10 и 11 (разрушенные участки фланца 9 на фиг.4 заштрихованы) и начале поворота корпуса 1 лапки 13 упрутся в обойму 2 и смогут противостоять приложению достаточно большого крутящего момента.
Другой дополнительный технический результат от выполнения фланца 9 с лапками 13, охватывающими обойму 2, заключается в том, что, благодаря охвату обоймы 2 лапками 13 в зоне отверстии 4, т.е. в ослабленном месте обоймы 2, где прилагаются наибольшие нагрузки, даже при разрушении (разломе) обоймы 2 в этой зоне гайка может продолжать выполнять свою функцию, т.к. лапки 13 не позволят половинкам обоймы 2, закрепленным заклепками в отверстиях 3, развернуться и перестать удерживать фланец 9 корпуса 1.
Без лапок 13 при надавливании на болт был бы возможен прогиб обоймы 2 и попадание краев фланца 9 между обоймой 2 и поверхностью, к которой обойма 2 присоединена. Но благодаря описанному исполнению лапок 13 этого не происходит. Лапки 13 не нагружены осевыми усилиями, поэтому их деформация не происходит.
Описанная конструкция сохраняет возможность установки крепежа при частичном разрушении обоймы 2 в зоне отверстия 5, если разрушение произошло в середине или конце процесса вворачивания болта, когда нагрузки достигают максимума.
Это позволяет использовать для изготовления обоймы 2 алюминиевый сплав для уменьшения веса крепежа. Кроме того, дюралевая обойма 2 предпочтительнее стальной при контакте с деталями каркаса, выполненными из углепластика. При массовом производстве наиболее предпочтительно изготовление обоймы 2 из дюралевого специального профиля, а корпуса 1 - из стального или титанового листа методом холодной штамповки с последующим нарезанием (накаткой) резьбы. Процесс изготовления может быть автоматизирован.
Гайку используют следующим образом.
Обойму 2 готового изделия прикрепляют к поверхности заклепками или иным образом через крепежные отверстия 3. Затем к резьбовому отверстию 4 подводят болт и ввинчивают. Фланец 9 упирается гранями 10 и 11 в грани 7 и 8 выемки 2, в итоге крутящий момент уравновешивается силами на заклепках.