СТОПОРНАЯ ГАЙКА

Полезная модель относится к крепежным деталям и может быть использовано для фиксирования подшипников качения на валах.
Стопорные гайки могут иметь различную конфигурацию периметра корпуса (круглый, шестиугольный, квадратный и др.) и разную форму торцевых поверхностей (плоские, ступенчатые, скошенные и др.), обусловленных конкретным назначением гайки. Наиболее распространенные типы гаек приведены, например в «Справочнике металлиста» под ред. С.А.Чернавского, т.2, М., Машгиз, 1958, с.231-232; там же указаны области применения гаек и их конструктивные соотношения. Эти соотношения зависят как от назначения гайки, так и от ее материала.
Известна самостопорящаяся гайка, содержащая корпус, торцевая поверхность которого выполнена с уклоном (см. франц. пат.№637842, кл. 47 а7, 1927 г.). Однако такая гайка не может быть использована в качестве стопорной для подшипника качения.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является самостопорящаяся гайка по а.с. СССР №870781, кл. F16B 39/00, опубл. в БИ №37, 1981 г.
Эта гайка содержит корпус заданных размеров с торцевыми поверхностями и характеризуется тем, что корпус выполнен с однонаправленным уклоном обоих торцов, а уклон находится в пределах 1:300...1:200. Такая гайка не может использоваться в качестве стопорной для подшипников качения так как не обеспечивает необходимой плотности контакта скошенной торцевой поверхности с внутренним кольцом» подшипника, что может вызвать их взаимное проскальзывание и нагрев при работе. В результате этого неизбежны дополнительные простои оборудования со снижением производительности соответствующих механизмов.
Технической задачей настоящей полезной модели является снижение простоев оборудования за счет повышения надежности эксплуатации подшипников качения.
Для решения этой задачи стопорная гайка подшипника качения содержит корпус заданных размеров с торцевыми поверхностями, и гайка выполнена со скосом периферии торцевой поверхности, контактирующей с внутренним кольцом подшипника, при этом высота скоса h=(D-d):2, где D - наружный диаметр гайки, d - наружный диаметр внутреннего кольца подшипника, а угол наклона скошенной грани к вертикали выполнен в пределах 25...35°; ширина гайки может составлять (0,21...0,25)D.
Приведенные параметры гайки получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.
Сущность заявляемого технического решения заключается в устранении контактного трения между соприкасающимися поверхностями торца гайки и кольца подшипника, неизбежно возникающего при перекосе вала, на котором
установлен подшипник. Указанное трение вызывает недопустимый нагрев узла подшипника и может привести к разрушению его сепаратора, что вызовет простой оборудования и снижение его производительности.
Заявляемая стопорная гайка показана на фиг.1.
Корпус 1 гайки выполнен с круглым периметром и имеет наружный диаметр D. Торцевая поверхность 2 гайки с диаметром d контактирует с внутренним кольцом подшипника качения, также имеющего диаметр d, a периферия этой поверхности имеет скосы 3 высотой h=(D-d):2, наклоненные под углом а к вертикали YY. В гайке также выполнено резьбовое отверстие 4 для перемещения гайки по валу.
Опытную проверку предлагаемой стопорной гайки осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» при использовании ее в механизме подъема мостового крана толстолистового стана 2350. С этой целью опробовались гайки без скосов контактной поверхности и предлагаемой конструкции, причем, во втором случае варьировались величины h, α и высоты гайки Н. Результаты опытов оценивали по времени простоя крана в каждом варианте исполнения гайки.
Минимальные простои и высокую надежность эксплуатации подшипников качения механизма подъема крана получили при использовании заявляемой гайки. Другие варианты ее конструкции ухудшали достигнутые показатели.
Так, уменьшение h (т.е. увеличение d) увеличивало простои крана на 3...12% из-за недопустимого нагрева подшипников, а увеличение h (и уменьшение d) ухудшало надежность крепления подшипников на валу, что приводило к вынужденным остановкам крана. Уменьшение угла α вызывало также накопление твердых посторонних частиц между внутренним кольцом подшипника и поверхностью скоса, а увеличение этого угла при (d=const) ослабляло корпус гайки, что в отдельных случаях приводило к его разрушению. Аналогичный результат получен и при H<0,21D, а при Н>0,25D надежность крепления подшипников не возрастала, но увеличились затраты на изготовление гайки.
Известная стопорная гайка, взятая в качестве ближайшего аналога, в опытах не использовалась ввиду ее непригодности для крепления подшипников качения (см. выше). Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.
Технико-экономический анализ, выполненный в ОАО «ММК», показал, что использование настоящего изобретения, например, в механизмах подъема мостовых кранов снизит их простои не менее, чем на 3% с соответствующим увеличением производительности агрегатов, обслуживаемых этими кранами.
Пример конкретного выполнения
Стопорная гайка выполнена из стали марки 45 и имеет вид, показанный на фиг.1 (см.).
Гайка служит для крепления двухрядных роликоподшипников механизма подъема мостового крана и имеет параметры:
D=130 мм; d=105 мм; h=(D-d):2=25:2=12,5 мм; α=30°; Н=0,23D=0,23×130≈30 мм.