УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКРЕПЛЕНИЯ ДВУХ ДЕТАЛЕЙ МЕЖДУ СОБОЙ
DEVICE FOR FIXING TWO PARTS TOGETHER

Область техники
Изобретение относится к устройству для скрепления деталей. В частности, оно относится к гайкам, используемым для крепления оборудования на конструкции газотурбинного двигателя или для любого другого механического оборудования, требующего болтового соединения, и к манипулированию ими во время операций обслуживания.
Уровень техники
Приборы, такие как датчики, крепят в гондоле газотурбинного двигателя. Например, для крепления датчика, имеющего форму цилиндра, который должен проходить через стенку, его оснащают фланцем, и фланец располагают, сажая отверстия фланца вокруг шпилек, предусмотренных для этого на стенке. Затем на этих шпильках завинчивают плоские гайки.
Во время обслуживания такое расположение создает риски. Действительно, место, где располагают прибор, может иметь ограниченный доступ. Во время неверного манипулирования это повышает опасность падения гайки, не установленной на шпильке. Это может привести к серьезным последствиям, так как не всегда возможно отыскать ее на дне гондолы.
Известно решение с применением утопленных гаек (FR 06 10850), но в этом случае их вращение заблокировано, и вращают болты. Это решение невозможно применить в вышеупомянутом случае, так как шпильки закреплены на внутренней поверхности гондолы. Поэтому необходимо иметь возможность вращать гайки.
Известна по меньшей мере одна другая возможность, которая состоит в размещении гайки в колпачок, закрепленный сваркой на фланце. В этом случае гайка содержит широкое основание, которое опирается на фланец, когда гайку затягивают на шпильке, и выступающую цилиндрическую часть, к которой можно прижимать затягивающий инструмент. Колпачок содержит отверстие, из которого выступает цилиндрическая часть гайки, адаптированная для затягивающего инструмента. Это решение является приемлемым, поскольку позволяет затягивать гайку и одновременно гарантирует невозможность потери гайки, когда ее отвинчивают со шпильки. С другой стороны, если гайка повредилась, ее невозможно легко заменить, не сняв и даже не разрушив систему удержания.
Изобретением предлагается решение, простое в применении во время обслуживания, с гайкой, которую невозможно потерять, которая свободно вращается, которую можно затягивать при помощи обычного инструмента и которую можно легко заменить в случае повреждения.
Сущность изобретения
Объектом изобретения является устройство скрепления двух деталей, при этом первая деталь содержит крепежный фланец, содержащий по меньшей мере одно отверстие для прохождения резьбового стержня, установленного или выполненного во второй детали, и средства предупреждения потери гайки относительно фланца перед ее завинчиванием на резьбовом стержне, отличающееся тем, что эти средства являются резьбовыми, при этом гайка содержит участок с наружной резьбой, предназначенный для завинчивания в участок с внутренней резьбой отверстия фланца или элемента, установленного на фланце, и для полного прохождения через этот участок с внутренней резьбой вплоть до полости осевого удержания гайки, которая обеспечивает свободное вращение гайки перед ее завинчиванием на резьбовом стержне.
Согласно изобретению, внутренняя резьба выполнена путем нарезания, например, при помощи метчика, внутри участка отверстия или элемента, гайка заключена во фланце, когда ее завинчивают в отверстие фланца или элемента, находящегося на фланце, пока участок с наружной резьбой не отойдет от участка с внутренней резьбой и не придет в полость осевого удержания гайки, которая обеспечивает свободное вращение гайки, чтобы ее можно было завинтить на резьбовом стержне.
Предпочтительно полость ограничена на осевом конце осевым концом участка с внутренней резьбой и на своем противоположном конце - второй деталью или частью фланца или элемента, установленного на фланце.
Таким образом, гайка может взаимодействовать, с одной стороны, с фланцем или установленным элементом для обеспечения своего осевого удержания относительно фланца и, с другой стороны, с резьбовым участком фланца или установленного элемента для обеспечения своего осевого удержания в другом направлении. Тот факт, что вторая деталь может ограничивать полость, обеспечивающую свободное вращение, позволяет затягивать гайку на резьбовом стержне, когда фланец находится в положении на второй детали, при этом между этой второй деталью и гайкой не возникает взаимодействия, которое помешало бы затягиванию гайки на резьбовом стержне.
Предпочтительно отверстие или установленный на фланце элемент содержит первый участок с внутренней резьбой и второй гладкий участок, внутренний диаметр которого превышает внутренний диаметр первого участка.
Если толщина фланца позволяет, это устройство можно легко реализовать путем выполнения резьбы в одной части отверстия с сечением, соответствующим наружной резьбе подвижной гайки, и расширения остальной части отверстия. В варианте кольцевая опора, закрепленная на фланце, может служить обоймой для заключения гайки, причем эта опора содержит внутреннюю резьбу на своем конце, противоположном фланцу.
В первом варианте выполнения гайка содержит средства опоры на фланец, которые отделены в осевом направлении от участка с наружной резьбой промежуточной частью, наружный диаметр которой меньше наружного диаметра этого участка с наружной резьбой.
Это может соответствовать добавлению цилиндрической части к стандартной гайке и выполнению наружной резьбы на соответствующем расстоянии на этой части. Эта гайка адаптирована к случаю, когда участок с внутренней резьбой отверстия выполнен в толще фланца.
Предпочтительно промежуточная часть гайки имеет осевой размер, превышающий осевой размер участка с внутренней резьбой на фланце. Это позволяет участку с наружной резьбой гайки вращаться в полости без трения.
Предпочтительно средства опоры содержат наружный кольцевой заплечик, по меньшей мере наружная периферическая часть которого имеет сечение многоугольной формы, предназначенное для взаимодействия с инструментом завинчивания гайки.
Предпочтительно средства опоры имеют диаметр, превышающий диаметр второго гладкого участка.
Предпочтительно гайка может содержать первый внутренний полый участок, выполненный с возможностью прохождения через него резьбового стержня, обеспечивая свободное вращение гайки вокруг упомянутого резьбового стержня перед его завинчиванием во второй полый участок с внутренней резьбой гайки.
Это позволяет вставить шпильку в гайку перед затягиванием, то есть позиционировать фланец перед затягиванием посредством центровки гаек на шпильках.
Предпочтительно осевое расстояние на гайке между упомянутым вторым полым участком с внутренней резьбой и участком с наружной резьбой превышает длину промежуточной части.
Предпочтительно сумма высоты полости в отверстии фланца и осевого расстояния на гайке между упомянутым вторым полым участком с внутренней резьбой и участком с наружной резьбой превышает длину резьбового стержня шпильки над поверхностью опоры.
Этот признак позволяет отвинчивать гайку со шпильки, не вводя ее в резьбовой участок фланца, удерживая при этом фланец прижатым к опоре. Таким образом, можно отвинтить гайки с фланца без риска их потери, поскольку они могли бы выпасть из фланца в момент отвинчивания.
Объектом изобретения является также гайка для такого устройства, имеющая первый осевой конец, содержащий участок с наружной резьбой, второй осевой конец, выполненный с возможностью взаимодействия с инструментом завинчивания гайки и содержащий наружную поперечную опорную поверхность, обращенную к первому осевому концу, осевую полость, выходящую с одной стороны на первый осевой конец и с другой стороны на осевой участок с внутренней резьбой, при этом поперечное сечение упомянутой полости превышает поперечное сечение упомянутого участка, отличающаяся тем, что участок с наружной резьбой отделен от участка с внутренней резьбой расстоянием, превышающим расстояние, которое отделяет его от поперечной опорной поверхности.
Объектом изобретения является также авиационное оборудование, в частности, газотурбинный двигатель, содержащий по меньшей мере две детали, соединенные при помощи такого устройства. Предпочтительно речь идет о газотурбинном двигателе, таком как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, содержащий гондолу, при этом первая деталь является прибором, таким как датчик, а вторая деталь является частью гондолы газотурбинного двигателя.
Объектом изобретения является также способ крепления двух деталей в двигателе при помощи такого устройства, отличающийся тем, что содержат этапы, на которых:
- участок с наружной резьбой гайки завинчивают в участок с внутренней резьбой до момента, когда участок с наружной резьбой зайдет и начнет удерживаться в осевом направлении в полости,
- первую деталь позиционируют на второй детали таким образом, чтобы гайка совместилась с осью резьбового стержня и была готова для завинчивания на этот резьбовой стержень, и
- гайку завинчивают на резьбовом стержне при помощи инструмента завинчивания, пока гайка не придет в положение опоры на фланец.
Подробное описание изобретения
Изобретение, его преимущества и отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего подробного описания примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - вид в радиальном разрезе первого варианта выполнения гайки и фланца в соответствии с изобретением, при этом гайка установлена на фланце и затянута на шпильке.
Фиг. 2 - другой вид в радиальном разрезе первого варианта выполнения гайки и фланца в соответствии с изобретением, при этом гайка находится в свободном положении на фланце и отвинчена от шпильки.
Фиг. 3 - вид в радиальном разрезе второго варианта выполнения гайки и фланца в соответствии с изобретением, при этом гайка установлена на фланце и затянута на шпильке.
Фиг. 4 - вид в радиальном разрезе версии первого варианта выполнения гайки и фланца в соответствии с изобретением, при этом гайка установлена на фланце и затянута на шпильке.
Фиг. 5 - другой вид в радиальном разрезе этой версии первого варианта выполнения гайки и фланца в соответствии с изобретением, при этом гайка находится в свободном положении на фланце и отвинчена от шпильки.
Фиг. 6а и 6b - гайка, используемая для версии, показанной на фиг. 4 и 5, общий вид в перспективе и вид в разрезе по меридиональной плоскости.
В первом варианте выполнения, показанном на фиг. 1 и 2, гайка 1 в соответствии с изобретением объединена с фланцем 2, выполненным с возможностью адаптации к поверхности, на которой он должен быть закреплен, и содержащим отверстия 3, центрованные по положению резьбовых стержней 4 (шпилек), установленных в опоре 5. Шпильки 4 имеют цилиндрическую форму с круглым сечением и наружную резьбу для взаимодействия с гайкой 1.
Вокруг отверстия 3 толщина фланца 2 меньше высоты шпильки 4, выступающей над поверхностью опоры 5. Внутренняя поверхность 6 фланца 2, обращенная к поверхности опоры 5, прилегает к этой поверхности, а наружная поверхность 7 с противоположной стороны является плоской и образует заплечик, на который опирается гайка 1.
Отверстие 3 имеет два цилиндрических участка 8 и 9 с круглыми поперечными сечениями и с диаметрами, превышающими диаметр шпильки, которая должна через них проходить. Участок 8, находящийся ближе к наружной стороне 7, имеет внутреннюю резьбу.
В настоящем документе понятие наружной или внутренней резьбы относится к нитке или ниткам материала, опоясывающим в виде спирали внутреннюю или наружную цилиндрическую поверхность, делая определенное число оборотов. Поскольку высота ниток этой наружной резьбы или этой внутренней резьбы имеет значение в рамках изобретения, то в дальнейшем тексте документа по мере необходимости будет уточняться, что диаметр участка с наружной резьбой или с внутренней резьбой измерен по краю наружной резьбы или внутренней резьбы, на свободном конце ниток материала или во впадине ниток наружной резьбы или внутренней резьбы.
Участок 8 с внутренней резьбой имеет диаметр во впадине ниток, не превышающий диаметра широкого участка 9, находящегося вблизи стороны фланца, которая должна прилегать к опоре 5. Предпочтительно длина участка 8 с внутренней резьбой меньше половины толщины фланца 2, но является достаточной, чтобы внутренние нитки сделали по меньшей мере один оборот.
Подвижная гайка 1, адаптированная к фланцу 2 и к шпильке 4, выполнена в виде полого цилиндра с плоской головкой 10 на одном из своих концов и имеет участок 11 с наружной резьбой на другом конце. Осью этого цилиндра является ось гайки 1.
Внутренняя полость этого полого цилиндра имеет круглое сечение с диаметром, равным диаметру шпильки 4, и ее поверхность имеет внутреннюю резьбу, адаптированную к резьбе шпильки 3, чтобы на нее сверху можно было завинтить гайку 1. Наружная поверхность промежуточного цилиндрического участка 12, заключенного между головкой 10 и участком 11 с наружной резьбой, имеет круглое сечение диаметром, меньшим диаметра сечения верхнего участка 8 отверстия 3 фланца 1 по краю ниток его резьбы.
Головка 10 гайки 1 выполнена с возможностью применения на ней инструмента затягивания. Например, она имеет многоугольный контур, соответствующий действующим нормам для стандартного инструмента обслуживания, такого как плоский гаечный ключ. В альтернативном варианте адаптировать головку 10 ключа к другим типам инструментов позволяет рисунок на ее поперечном торце. Кроме того, поперечная сторона 13 головки 10 гайки 1, обращенная к промежуточному участку 12, является плоской и имеет диаметр, превышающий диаметр двух участков 8 и 9 отверстия фланца 2. Этот диаметр является достаточным, чтобы эта поверхность 13 головки 10 обеспечивала прочную опору на наружную сторону 7 фланца 2, когда гайку 1 затягивают на шпильке 4.
Участок 11 с наружной резьбой, находящийся на конце гайки 1, противоположном головке 10, имеет диаметр во впадине своей резьбы, равный диаметру участка 8 с внутренней резьбой отверстия 3 по краю ниток его резьбы, и обе резьбы выполнены с возможностью завинчивания гайки 1 в участке 8 с внутренней резьбой отверстия 3. Этот конец 11 с наружной резьбой соответствует, таким образом, буртику относительно промежуточного цилиндрического участка 12 гайки 1. На практике это утолщение соответствует зазору, необходимому для адаптации фланца 2 ко всем шпилькам 4, но остается ограниченным для обеспечения центровки этого фланца 2 в определенном положении. В варианте выполнения диаметр участка 11 с наружной резьбой во впадине его резьбы, диаметр промежуточного цилиндрического участка 12 гайки 1 и диаметр участка 8 с внутренней резьбой отверстия 3 по краю ниток его резьбы подогнаны друг к другу. В этом случае блокировку поступательного перемещения 1 наружу фланца 2 обеспечивают нитки внутренней и наружной резьбы, благодаря их высоте относительно поверхностей гайки 1 и отверстия 3.
Чтобы участок 11 с наружной резьбой гайки 1 мог выйти из участка 8 с внутренней резьбой отверстия 3 во время своего завинчивания, промежуточный цилиндрический участок 12 на гайке 1 имеет длину, превышающую расстояние в отверстии 3 фланца 2 между наружной стороной 7 фланца 2 и противоположным краем участка 8 с внутренней резьбой. Предпочтительно участок 11 с наружной резьбой гайки 1 имеет длину вдоль оси гайки 1, меньшую осевого размера гладкого участка 9 отверстия 3 фланца 2. Кроме того, сумма длин этого участка 11 с наружной резьбой и промежуточного цилиндрического участка 12 гайки предпочтительно меньше толщины фланца 2 на уровне отверстия 3. Предпочтительно также длина участка 11 с наружной резьбой на гайке 1 меньше длины участка 8 с внутренней резьбой отверстия 3.
Эта конфигурация гайки 1 и фланца 2 позволяет получать три необходимые ситуации при операциях обслуживания.
Первая ситуация соответствует смонтированному положению, в котором гайка 1 завинчена и затянута на шпильке 4. Как показано на фиг. 1, в этом положении опорная поперечная поверхность 13 головки 10 гайки 1 опирается на наружную поверхность 7 фланца 2, который опирается на поверхность опоры 5. Гладкий участок 9 отверстия 3 фланца 2 образует полость, ограниченную на одном из своих осевых концов участком 8 с внутренней резьбой и на другом конце поверхностью опоры 5. Учитывая длины промежуточного цилиндрического участка 12 и участка 11 с наружной резьбой гайки 1, конец гайки 1, противоположный головке 10, не опирается на поверхность опоры 5 и, следовательно, не препятствует функции затягивания, которую выполняет опорная сторона 13 головки 10 гайки 1, опираясь на фланец 2. Необходимо также отметить, что в этом положении нет взаимодействия между участком 11 с наружной резьбой гайки 1 и участком 8 с внутренней резьбой отверстия 3. Следовательно, гайку 1 можно свободно вращать в полости, образованной гладким участком 9 отверстия 3, для ее свободного завинчивания и отвинчивания на шпильке 4 относительно этих границ взаимодействия.
В варианте участок 11 с наружной резьбой гайки не полностью находится на конце, противоположном головке 10 гайки 1. Наоборот, он находится вблизи него, и общее расстояние от конца гайки 1 до стороны 13 головки 10, опирающейся на фланец 2, остается меньше толщины фланца 2.
Кроме того, гайка 1 идеально центрована на шпильке 4, и, когда гайки затянуты, дефекты центровки фланца 2 ограничены наименьшей разностью диаметра между гайкой 1 и отверстием 3. В не ограничительном примере выполнения на наибольшем расстоянии друг против друга находятся участок 8 с внутренней резьбой отверстия 3 и промежуточный цилиндрический участок 10 гайки 1. Таким образом, минимизировать необходимо разность между диаметрами этих двух элементов.
Во второй ситуации в свободном положении фланцем манипулируют напротив его опоры 5 либо перед монтажом, либо после демонтажа, когда гайка 1 полностью отвинчена от шпильки 4.
Как показано на фиг. 2, в этом положении гайка 1, освобожденная от шпильки 1, может свободно вращаться в отверстии 3 фланца 2. С другой стороны, часть гайки 1, находящаяся в отверстии 3, не позволяет ей перемещаться скольжением по фланцу 2, головка 10 удерживает гайку 1 аксиально в одном направлении, а ее конец 11 с наружной резьбой удерживает ее в другом направлении, опираясь на участок 8 с внутренней резьбой отверстия 3 фланца 2.
Третья ситуация соответствует разделенному положению, когда гайку 1 снимают с фланца 2, например, для ее замены.
Переход между свободным положением и разделенным положением происходит при завинчивании и вывинчивании участка 11 с наружной резьбой гайки 1 в участке 8 с внутренней резьбой отверстия 3 фланца 2. Участок 8 с внутренней резьбой отверстия 3 выполняет функцию неподвижной гайки относительно фланца 2, в которую завинчивают подвижную гайку 1. Предпочтительно наружная резьба участка 11 гайки делает по меньшей мере один оборот, как и резьба участка 8 с внутренней резьбой отверстия 3 фланца 2. Таким образом, наружная резьба выполняет свою функцию преобразования движения вращения гайки 1 в поступательное движение вдоль оси отверстия 3, оказывая при этом сопротивление трения этому вращению. Поэтому нет риска случайного отсоединения гайки 1 от фланца 2 во время манипулирования этим фланцем.
Во втором варианте выполнения фланец не имеет, например, достаточной толщины, чтобы можно было создать два участка разного диаметра в отверстии. Конфигурация в соответствии с изобретением описана ниже.
Как показано на фиг. 3, отверстие фланца 2 имеет простую цилиндрическую форму и диаметр, по существу равный диаметру проходящей через него шпильки 4. С другой стороны, на наружной поверхности 7 фланца 2 закреплен цилиндр 14 с диаметром, превышающим диаметр отверстия 3, центрованный по оси отверстия 3. Верхняя часть 15 этого цилиндра 14 имеет внутреннюю резьбу, делающую по меньшей мере один оборот. В варианте выполнения нитки, соответствующие этой внутренней резьбе, могут представлять собой ограниченное число выступов, как правило, четыре, распределенных по окружности.
Этот участок 15 с внутренней резьбой оставляет свободную высоту между собой и наружной поверхностью 7 фланца, образуя полость 19, диаметр которой по меньшей мере равен диаметру участка 15 во впадине ниток внутренней резьбы. Эта полость 19 ограничена участком 15 с внутренней резьбой на осевом конце и поверхностью 7 фланца 2 на другом конце.
Головка 10 гайки 1, находящаяся на верхней части, соединена через промежуточный цилиндрический участок 12 с ее другим концом 16. В этом варианте выполнения именно поперечная поверхность 17 конца 16, противоположного головке 10, выполняет функцию опоры на фланец 2 для его прижатия к поверхности опоры 5, когда гайку 1 затягивают на шпильке 4.
Что касается участка 18 с наружной резьбой гайки 1, то его позиционируют на конце 16, имеющем опорную сторону 17, и его можно завинтить в участок 15 с внутренней резьбой цилиндра 14, окружающего отверстие. Промежуточный участок 12 и гладкая часть конца 16, на котором находится участок 18 с наружной резьбой, имеют диаметр, меньший диаметра участка 15 с внутренней резьбой цилиндра 14 по краю ниток его резьбы. Таким образом, верхняя часть 15 с внутренней резьбой цилиндра 14 образует гайку, неподвижную относительно фланца 2, в которую завинчивают гайку 1.
В данном случае расстояние между верхней частью участка 18 с наружной резьбой гайки 1 и опорной поверхностью 17 ее основания 16 меньше расстояния между нижней частью участка 15 с внутренней резьбой на цилиндре 14 и поверхностью 7 фланца 2. Предпочтительно участок 18 с наружной резьбой находится вблизи опорной поверхности 17. Таким образом, когда гайка 1 находится в установленном положении, ее можно ослабить на шпильке 4 без взаимодействия между участком 18 с наружной резьбой гайки 1 и участком 15 с внутренней резьбой, связанным с фланцем 2. Точно так же, когда гайка находится в свободном положении на фланце 2, она удерживается в полости 19, образованной цилиндром 14, закрепленным на фланце 2. Для отделения гайки 1 от фланца 2 необходимо вывинтить участок 18 с наружной резьбой из участка 15 с внутренней резьбой цилиндра 14.
Наконец, для осуществления операция затягивания при помощи плоского ключа необходимо, чтобы промежуточный участок 12 имел достаточную длину, чтобы головка 10 гайки 1 выступала из цилиндра 14. В варианте с использованием других инструментов, например, таких как торцовый трубчатый ключ, головка 10 не обязательно должна выступать из цилиндра 14.
Другой признак изобретения относится к версии первого варианта выполнения, описанного выше со ссылками на фиг. 1 и 2. На фиг. 4 показано расстояние h1, отделяющее наружную сторону 7 фланца 2 от внутренней стороны 6 на поверхности, соответствующей опоре поперечной стороны 13 головки 10 гайки 1. В этой версии данное расстояние h1 превышает среднюю толщину фланца 2. Это позволяет, в частности, увеличить осевую длину h2 полости 9 отверстия 3.
Кроме того, по сравнению с описанной выше конфигурацией гайка 1 имеет две особенности.
Во-первых, ее головка 10 содержит первую часть 10а, на которой находится опорная поверхность 13 и которая продолжена второй частью 10b наружу относительно фланца 2. Это удлинение гайки 1 позволяет увеличить длину цилиндрической полости 20 гайки 1, в которой проходит резьбовой стержень шпильки 4.
Кроме того, в представленном примере наружная поверхность второй части 10b имеет не такой наружный диаметр, как первая часть 10а. Это можно использовать для разделения функций между двумя частями 10а, 10b головки 10, как показано на фиг. 6а. Наружная поверхность первой части 10а, опирающейся на фланец 2 поперечной поверхностью 13, является гладкой, тогда как наружная поверхность второй части 10b выполнена с возможностью взаимодействия с инструментом затягивания.
Во-вторых, как показано на фиг. 6b, полость 20 гайки 1 разделена на два участка. Первый участок 21 с гладкой внутренней поверхностью начинается на конце гайки 1, обращенном к внутренней стороне 7 фланца 2. Второй участок 22 с внутренней резьбой начинается от конца гайки, обращенного наружу фланца 2, и соединяется с первым участком.
Диаметр сечения первого участка 21 слегка превышает диаметр резьбового стержня шпильки 4. Этот первый участок выполнен таким образом, чтобы шпилька 4 могла свободно перемещаться скольжением внутри, будучи по существу направляемой при этом вдоль оси гайки 1.
Что касается резьбы второго участка 22, то она выполнена с возможностью взаимодействия с резьбовым стержнем шпильки 4 для затягивания гайки 1 на шпильке 4.
Эта версия позволяет воспроизвести уже описанные три ситуации фланца 2 и гайки 1 относительно опоры 5: первую ситуацию в смонтированном положении, в которой гайка 1 завинчена на шпильке 4 таким образом, чтобы прижать фланец 2 к опоре 5, вторую ситуацию в свободном положении, когда гайка 1 удерживается на фланце 2, отделенном от опоры 5, и третью ситуацию в разделенном положении перед установкой гайки 1 во фланце 2.
Вторая и третья ситуации в основном сходны с уже описанными выше, поэтому их описание опускается.
Однако первая ситуация, показанная на фиг. 4, имеет несколько признаков, характерных для этой версии.
Прежде всего следует отметить, что первый участок 21 полости 20 гайки 1 проходит таким образом, что второй участок 22, имеющий резьбовую поверхность, находится в осевом направлении гайки 1 на расстоянии d3 над опорной поперечной поверхностью 13 и, следовательно, также над наружной стороной 7 фланца 2 вокруг отверстия 3.
Поскольку шпильку 4 необходимо завинчивать во второй участок 22 гайки 1, это приводит к тому, что длина Н шпильки над стороной опоры 5 по меньшей мере равна расстоянию h1 между наружной 7 и внутренней 6 сторонами фланца 2, увеличенному на это расстояние d3 в гайке:
(1) H > h1+d3.
Кроме того, можно отметить, что для прижатия фланца 2 к поверхности опоры 5 при затягивании гайки 1 необходимо, чтобы длина d2 упомянутого выше промежуточного цилиндрического участка 12 на наружной поверхности гайки 1 между опорной поверхностью 13 и участком 11 с внутренней резьбой была меньше расстояния h1 между наружной 7 и внутренней 6 сторонами фланца 2.
(2) d2 < h1.
Если рассматривать вдоль гайки 1 осевое расстояние d1 между участком 11, имеющим резьбу на своей наружной поверхности, и участком 22 полости 20, имеющим внутреннюю резьбу, это расстояние равно сумме расстояния d3 между участком 22 и опорной поперечной поверхностью 13 и расстояния d2 наружного промежуточного участка 12:
(3) d1=d2+d3.
Наконец, высота h1 полости 9 отверстия 3 позволяет придать длине d2 наружного промежуточного участка 12 гайки 1 значение, значительно превышающее длину (h1-h2) участка 8 с внутренней резьбой отверстия 3 фланца 2. Таким образом, участок 11 с наружной резьбой отстоит от участка 8 с внутренней резьбой отверстия 3, когда устройство находится в первой ситуации, на соответствующее расстояние d4=d2-(h1-h2).
Это позволяет получить четвертую ситуацию устройства, показанную на фиг. 5, когда фланец 2 и его гайка 1 находятся в положении, центрованном на шпильке 4, при этом гайка 1 полностью свободна во вращении относительно шпильки 4 и фланца 2. Кроме того, в представленной ситуации фланец 2 прижат к опоре 5, и его внутренняя сторона 6 находится в контакте с этой опорой.
Эта четвертая ситуация имеет ряд преимуществ. С одной стороны, она позволяет правильно расположить фланец 2 на опоре 5 перед затягиванием гайки 1. В частности, когда имеется несколько шпилек 4, соответствующих фланцу 2, можно правильно центровать фланец 2 на шпильках 4 опоры 5 перед затягиванием гаек 1.
С другой стороны, она позволяет отвинтить гайку 1 со шпильки 4, не вводя ее в резьбовой участок 8 отверстия 2 фланца 2. Таким образом, можно полностью отвинтить гайку 1 со шпильки 4, не рискуя отсоединить ее от фланца 2 путем ее прохождения через резьбовой участок 8 отверстия 3. Это позволяет избежать потери гайки 1.
Как показано на фиг. 6 в этой ситуации гайка 1 поступательно перемещается наружу фланца таким образом, чтобы участок 11 с наружной резьбой гайки 1 находился в полости 9 отверстия 3 вблизи участка 8 с внутренней резьбой. Опорная поверхность 13 гайки 1 отходит от наружной стороны 7 фланца 2 на расстояние, по существу равное или слегка меньшее расстояния d4, указанного выше в первой ситуации.
Чтобы гайка была также свободной во вращении относительно шпильки 4, резьбовой участок 22 полости гайки должен находиться над резьбовым стержнем шпильки 4. Следовательно, высота Н шпильки 4 над опорой 5 должна быть меньше суммы высоты h2 полости 9 отверстия 3 и расстояния d1, отделяющего участок 11 с наружной резьбой от участка 22 с внутренней резьбой на гайке 1:
(4) H < d1+h2.
С учетом отношения (3) это связывает также на гайке 1 длину d2 промежуточного участка с расстоянием d3, отделяющим участок 22 с внутренней резьбой от поперечной опорной поверхности 13, неравенством:
(5) d2 > (H-h2)-d3.
Кроме того, если смотреть относительно наружной стороны 7 фланца 2, разность между высотой Н шпильки 4 и толщиной h1 фланца должна быть меньше расстояния d4, на которое выходит гайка 1, увеличенного на расстояние d3 между поперечной опорной стороной и участком 22 с внутренней резьбой в головке 10 гайки 1:
(6) d4+d3 > H-h1.
Таким образом, в этой версии характеристики фланца 2, гайки 1 и шпильки 4 взаимосвязаны, что позволяет обеспечить получение этой четвертой ситуации.
Если более конкретно рассмотреть геометрию гайки, то видно, что длина d2 наружного промежуточного участка 12 должна отвечать двум противоположным неравенствам: номер (2) в первой ситуации и номер (5) во второй ситуации.
Это определяет особенность гайки 1, описанной в этом примере. Чем больше расстояние d3 участка 22 с внутренней резьбой над поперечной опорной поверхностью 13, тем легче соблюдать неравенство (5), оставаясь при этом в пределах, предусмотренных неравенством (2).
Кроме того, высота h2 полости 9 отверстия 3 фланца 2 тоже способствует реализации этой версии. Действительно, чем она больше, тем больше она обеспечивает длину смещения d4 для перехода от первой ситуации к четвертой ситуации.