Гвинт для нерознімного різьбового з’єднання

Винахід відноситься до кріпильних засобів для нерознімного з'єднання елементів між собою, зокрема до нарізних гвинтів або до шурупів і може бути використаний для кріплення різного роду об'єктів при здійсненні складальних, монтажних і іншого вигляду робіт. Відомий різьбовий кріпильний елемент, наприклад болт, що містить шестигранну головку під ключ і стержень з різьбленням на зовнішній поверхні і з крізним осьовим отвором (див. авторське свідоцтво СРСР №783495 з класу F16В35/00 яке опубліковане в 1980 році). Однак цьому кріпильному елементу властиві недоліки, що полягають в недостатній стомленої міцності, виникаючій в зв'язку з наявністю концентрацій напружень у западинах різьблення, які при повторно-змінних навантаженнях можуть досягати значних величин, що значно зменшує стомлену міцність болта. Цей недолік усунений в різьбовому кріпильному елементі, наприклад болті, що містить шестигранну головку під ключ і стержень з різьбленням на зовнішній поверхні і з крізним осьовим отвором, причому зовнішній діаметр стержня болта рівний 1,4...1,5 діаметри осьового отвору (див. патент України №11158 з класу F16В35/00 який опублікований 25.12.96 року в Бюл. № 4). Основним недоліком цього кріпильного елемента є те, що для з'єднання деталей з його допомогою необхідно або наявність другого кріпильного елемента - гайки, або наявність різьблення у відповідь на одній з деталей, що з'єднуються. Однак не завжди є можливість нарізати різьблення на одній з деталей що з'єднуються або використати гайки через відсутність доступу до зворотного боку з'єднання, що і зумовило широке використання в таких випадках самонарізних гвинтів. Відомий також кріпильний елемент, на стержні якого є робоча частина у вигляді ріжучого елемента з ріжучими кромками на торці і спіральними стружечними канавками на стержні кріпильного елемента. При цьому довжину канавок виконують меншої довжини стержня кріпильного елементу. Хвостова частина кріпильного елемента має чотиригранну форму під ключ. Вкручення кріпильного елемента здійснюють шляхом його обертання відносно його ж поздовжній осі за допомогою гайкового ключа (див. авторське свідоцтва СРСР №1761997 з класу F16В25/00 яке опубліковане 15.09.92 року в Бюл. №34). Недоліком цього кріпильного елемента є те, що, через конструктивні особливості його хвостової частини, при вкручені в матеріал кріпильного елемента неможливо прикласти до нього осьове зусилля. Отже, якщо матеріал буде досить жорстким, то моменту, що закручує, що створюється гайковим ключем, буде недостатньо для вкручення відомого кріпильного елемента в деталі. Цей недолік усунений в самонарізному гвинті, що містить головку з привідним засобом у вигляді осьового поглиблення, бічна стінка якого виконана у вигляді бічної поверхні циліндра, причому поперечний перетин циліндра відмінний від кола. Вкручення гвинта здійснюється торцевим ключем, форма головки якого відповідає формі поглиблення в головці гвинта (див. патент США №3584667 з класу В25В15/00 який опублікований в 1971 році). Недолік відомого гвинта полягає в тому, що торцевий ключ, що використовується для його вкручення може бути не точно встановленим в поглиблення головки і внаслідок цього знаходитися в не концентричному з гвинтом положенні. Це приводить до менш ефективної передачі зусилля між торцевим ключем і поглибленням в головці гвинта. Крім того, через перекіс ключа гвинт може ушкоджуватися. Цього недоліку позбавлений самонарізний гвинт, що містить різьбовий стержень з головкою. У головці гвинта виконане поглиблення, наприклад, шляхом холодного пресування або за допомогою іншого придатного для цього методу. Поглиблення служить для прийому торцевого ключа для маніпулювання гвинтом. Для передачі обертаючого моменту бічна стінка поглиблення виконана зі складною конфігурацією, відмінною від кола. Зовнішній контур поглиблення утворений шістьма зверненими опуклими сторонами назовні дугами кола, сполученими між собою зверненими угнутими сторонами у всередину дугами кола, причому звернені у всередину дуги кола мають радіус кривизни, в два рази більше, ніж дуги кола з опуклими назовні сторонами. У зоні направлених всередину в радіальному напрямі дуг кола бічна стінка утворена поверхнями, рівномірно розподіленими по колу поглиблення і розташованим на уявному конусі, своїм кінцем орієнтованому до дна поглиблення (див. патент України №26558 з класу F16В23/00, В25В15/00 який опублікований 11.10.99р. в Бюл. №6). Недопіком відомого самонарізного гвинта є висока складність форми поглиблення в його головці. Для виконання такого поглиблення потрібне застосування соціальним методів обробки металу або спеціальних пресформ для пресування, що загалом, підвищує вартість гвинта. Крім того для маніпулювання гвинтом необхідно виготовляти спеціальний торцевий ключ. З урахуванням великої номенклатури гвинтів по розмірах, виготовлення спеціальних торцевих ключів економічно не раціонально, оскільки вони більш ніде не можуть бути використані для взаємодії з іншими кріпильними елементами. Найбільш близьким за своєю суттю і досягаємому ефекту, що приймається за прототип, є самонарізний гвинт, що містить різьбовий стержень і циліндричну потайну або опуклу головку з центральним прорізом під викрутку. Для маніпулювання гвинтом (вкручення або вивертання) використовується викрутка з плоским робочим кінцем. Викрутку вставляють в проріз головки гвинта і прикладають до неї одночасно осьове і обертаюче зусилля для створення моменту, що крутить (див. авторське свідоцтво СРСР №1638388 з класу F16В25/00 яке опубліковане 30.03.91р. в Бюл. №12). На практиці є ряд випадків, коли після скріплення елементів, що з'єднуються гвинтами взагалі не допускається їх подальше роз'єднання. Конструкція головки з прорізом у відомому гвинті дозволяє його не тільки загвинчувати, але і відгвинчувати. Отже, відомий гвинт не може забезпечити умови заборони подальшого роз'єднання сполучених елементів, оскільки за допомогою викрутки, вставленою в проріз головки гвинт можна викрутити. Це можливо тому, що головка гвинта має в перетині форму кола, яке розділене симетрично на два півкола центральним прорізом, бічні поверхні якій є опорними майданчиками для передачі зусилля від леза викрутки до головки гвинта. Оскільки через симетричний проріз, що перетинає головку по всьому її діаметру обертаючий момент може передаватися в будь-якому напрямі, то відомий гвинт без великих зусиль можна викрутити, тим самим не додержати умови нероз'єднання деталей, що були з'єднані раніш. Це є основним і істотним недоліком відомої конструкції гвинта. У основу винаходу поставлена задача виключення можливості викручування гвинта шляхом неможливості створення моменту, що крутить в напрямі, протилежному закрученню за рахунок видалення частини опорних поверхонь в прорізі головки гвинта. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в гвинті для нерознімного різьбового з'єднання, що містить різьбовий стержень і потайну або опуклу головку з центральним прорізом під викрутку, дві частини поверхні головки видалені симетрично до осі обертання стержня на глибину прорізу з боків протилежних напряму загвинчування гвинта. Оскільки частини головки видалені, то повністю відсутня одна опорна поверхня в прорізі, що виключає можливість передачі момент, що крутить головці гвинта, викруткою в напрямі відгвинчення гвинта, отже гвинт, після закручення, неможливо відгвинтити. Тому запропонована конструкція гвинта забезпечує умови неможливості роз'єднання деталей, що були сполучені таким гвинтом. Подальша сутність винаходу пояснюється ілюстративним матеріалом, на якому зображений загальний вигляд запропонованого гвинта для нерознімного різьбового з'єднання. Запропонований гвинт для нерознімного різьбового з'єднання (фіг.) містить різьбовий стержень 1 і потайну головку 2 з центральним прорізом 3 під викрутку (не зображена). Бічна поверхня 4 прорізу 3 утворить опорний майданчик для передачі моменту, що крутить, від викрутки до головки 2 гвинта. Частина поверхні головки 2 видалена до осі обертання стержня 1 на глибину прорізу 3. З цієї причині відсутня частина прорізу 3, отже, відсутня і опорна поверхня для передачі моменту, що крутить, викруткою в напрямі видаленої поверхні головки, тобто в напрям протилежному загвинчуванню гвинта. Для вкручення запропонованого гвинта для нерознімного різьбового з'єднання викрутку встановлюють в проріз 3 і прикладають до неї осьове зусилля. Потім викрутку починають обертати в напрямі загвинчування (напрям загвинчування залежить від напряму різьблення на стержні 1: права або ліва). При цьому лезо викрутки впирається в бічну поверхню прорізу 3 і передає момент, що крутить, який забезпечує вкручення гвинта. При спробі вигвинтити гвинт необхідно передати момент, що крутить в протилежному напрямі. Однак цього зробити неможливо, оскільки відсутня друга опорна поверхня прорізу 3 через наявність видалених дільниць головки 2 гвинта, отже, викрутка буде вільно провертатися, не надаючи впливу на гвинт. Істотна відмінність об'єкта винаходу, що заявляється, від раніше відомих полягає в тому, що головка 2 гвинта має видалені симетричні дільниці на глибину прорізу 3, що робить проріз 3 несиметричною відносно осі прорізу 3 з-за відсутності окремих крайніх дільниць її бічних поверхонь. Вказана відмінність дозволяє передавати момент, що крутить тільки в одному напрямі - в напрямі загвинчування. У протилежному ж напрямі передати момент, що крутить, не уявляється можливим, отже, гвинт не можна викрутити, тим самим виключити можливість роз'єднання деталей. До технічних переваг запропонованого технічного рішення у порівнянні з прототипом, можна віднести можливість передачі моменту, що крутить, тільки в одному напрямі за рахунок відсутності частин на поверхні головки гвинта. Соціальні переваги від впровадження винаходу, в порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок збереження деталей, що з'єднуються, оскільки останні після з'єднання за допомогою гвинта запропонованої конструкції, вже неможливо роз'єднати.