Стопорные шайбы или как закрепить болтовое соединение

Время прочтения статьи: 15 минут

Автор статьи: pkmetiz.ru


В машиностроении, строительстве и других технических отраслях широкое применение получили болтовые соединения. Их популярность обусловлена простотой монтажа-демонтажа, возможностью соединения большинства видов деталей, доступностью монтажного инструмента, взаимозаменяемостью крепежных элементов, другими преимуществами.

В то же время проблемой болтовых соединений является слабая устойчивость к вибрации и знакопеременным нагрузкам. Под их воздействием происходит ослабление усилия затяжки, что приводит к самоотвинчиванию крепежа. Для профилактики этого явления применяются различные методы и детали, включая самоконтрящиеся гайки и различные типы стопорных шайб. Второй тип деталей получил наиболее широкое применение. Поэтому для выполнения надежного монтажа с гарантией долговечности соединения нужно знать виды стопорных шайб и их назначение.

Стопорение болтовых соединений

Для стопорения узлов болтовых соединений применяют следующие основные методы и элементы:

  • контрирование;
  • пружинные шайбы;
  • самоконтрящиеся гайки;
  • шплинтование;
  • кернение, пайка, приварка, расклёпывание;
  • стопорные шайбы.

Контрирование — самый простой метод. Он предусматривает навинчивание поверх основной гайки дополнительной гайки. Она прижимает первую гайку, не допуская ее отвинчивания. Простота монтажа является главным плюсом этого метода. Однако использование контрирования в два раза увеличивает расход гаек, увеличивает габариты крепежных узлов. При значительном количестве соединений может существенно увеличиваться вес конструкции.

pruzginnaya shayba

Пружинная шайба (гровер) — упругое разрезное кольцо, которое при монтаже подкладывается под гайку. Гровер поджимается гайкой, что создает усилие натяга, которое препятствует отвинчиванию гайки. Дополнительная фиксация достигается благодаря тому, что острые края пружинной шайбы на линии ее разреза врезаются в поверхность детали, с одной стороны, и в поверхность гайки, с другой. Использование гровера позволяет легко монтировать надежные соединительные узлы. К минусам можно отнести потребность в дополнительной детали (гровере), что приводит к достаточно частым ошибкам при монтаже, например, по причине забывчивости.

Самоконтрящиеся гайки — крепежные детали особой конструкции, при затягивании которых обеспечивается контрирование. Это может достигаться благодаря переменному шагу резьбы, который способствует возникновению напряжения натяга при завинчивании. Также гайка может иметь упругое полимерное или нейлоновое кольцо, либо лепестковую насечку. Эти элементы фиксируют завинченный крепеж за счет трения. Еще один вариант реализации — объединение гайки и шайбы с рифленой поверхностью в единый узел. Преимущество самоконтрящихся гаек — простой монтаж, не требующий использования дополнительных элементов. Минус — более сложная конструкция крепежных деталей.
Samokontr gayki
Шплинтование предусматривает установку шплинта, который пропускается через отверстие в теле гайки и стержень болта. Метод отличается простотой монтажа и обеспечивает очень надежную фиксацию соединения. Однако шплинтование усложняет конструкцию соединительного узла и затрудняет отвинчивание гайки при необходимости.

 

Пайка, кернение, приварка и расклепывание — это методы, которые предусматриваю точечные механические повреждения витков резьбы на гайке после ее затяжки. В результате ее становится невозможно открутить, что исключает самопроизвольное отвинчивание. Эти методы дают надежную фиксацию, но соединения при этом становятся неразъемными. Демонтировать их можно только путем разрушения крепежа. Кроме того, осложняются монтажные работы, которые требуют выполнения дополнительных операций. Альтернативой может служить нанесение на резьбу ЛКМ — краски, лака, клеящего состава. Это исключает механические повреждения резьбы, но надежность стопорения будет меньше.

din 6797

Стопорные, или клиновые, шайбы формируются двумя частями. На их внутренних поверхностях расположены клиновидные выступы. Наружные грани шайбы также снабжены радиальной насечкой, которая улучшает сцепление с поверхностью гайки и детали. Во время затягивания гайки происходит плотное прижатие половин стопорной шайбы друг к другу. При затягивании шайба не деформируется. При возникновении усилий самоотвинчивания клинья двух половинок шайбы оказывают друг на друга давление, что приводит к их распиранию в сторону, противоположную усилию затяга.

Угол резьбы гайки меньше угла клиньев. Поэтому возникает значительное сопротивление самопроизвольному отвинчиванию даже при сильной вибрации. Применение стопорных шайб в болтовом соединении облегчает монтаж и практически не увеличивает габариты узла. Они рассчитаны на многократное использование, позволяют демонтировать соединение без повреждения крепежа. Минус этих элементов в том, что их использование требует внимательности при сборке.

Как надеть стопорную шайбу

Ключевым условием создания надежного соединения является соблюдение правил монтажа. Поэтому важно знать, как надеть стопорную шайбу. Деталь при монтаже закладывается под гайку или головку болта при его вкручивании в глухое резьбовое отверстие. Важно правильно разместить две половинки шайбы. Они должны быть обращены клиновыми частями по отношению друг к другу, а сторонами с насечкой — наружу. Стопорные шайбы обязательно устанавливают под все элементы соединения. При монтаже в сквозных отверстиях их устанавливают и под головку болта, и под гайку. Не допускается закладывать под стопорный элемент обычную плоскую шайбу — это нарушает надежность стопорения.

 

Важно правильно выбрать диаметр детали. Стопорные шайбы изготавливают с обычным и увеличенным наружным диаметром. Элементы с увеличенным диаметром снижают давление на материал основания в области монтажного отверстия. Такие шайбы применяю при выполнении монтажа на деталях из мягких материалов, с окрашенными поверхностями. Кроме того их используют при увеличенном диаметре монтажного отверстия, чтобы исключить продавливание шайбы.

Сравнение шайб различного типа

Сопоставить эффективность стопорения отдельных разновидностей стопорных шайб позволяют испытания на вибростендах методом Юнкера. Стенд состоит из платформы на гидравлических опорах, электродвигателя для создания вибрации, датчиков для контроля параметров. Информация с датчиков поступает на компьютер, который обрабатывает данные и выдает результат измерений.

Крепеж монтируется в отверстие на платформе и затягивается с определенным первичным моментом. Запускается двигатель стенда, в результате чего платформа вибрирует. Через определенное время производится замер момента затяжки и его сравнение с первичным значением. Это позволяет оценить, какая шайба лучше обеспечивает лучшее стопорение.

Испытания методом Юнкера демонстрируют высокую эффективность клиновых стопорных шайб. Они сохраняют значение момента затяжки практически до 100% от первичного значения. В то же время момент затяжки гроверной шайбы к концу испытания снижается практически полностью, что позволяет гайке откручиваться под действием вибрации.

Виды исполнения стопорных шайб

Клиновые стопорные шайбы обеспечивают повышенную эффективность стопорения и практически полностью исключают произвольное отвинчивание. Они не повреждают поверхность деталей, на которых выполняется монтаж. Их можно использовать в узлах, эксплуатируемых со смазкой или в условиях воздействия агрессивных сред. Эти плюсы значительно расширяю сферу их применения. Стопорные шайбы эффективно работают в узлах повышенной ответственности, в том числе в авиастроении, судостроении, аэрокосмической отрасли.

Виды шайб

Материалом для стопорных шайб служит высококачественная сталь с увеличенным значением твердости. Для условий эксплуатации, при которых необходима защита от коррозии, применяют шайбы с цинковым покрытием или изготовленные из нержавеющей стали.

По размеру бывают такие типы стопорных шайб:

  • малого диаметра — для выполнения потайного крепления;
  • стандартного диаметра — для монтажа в обычные отверстия без дополнительных требований со стороны материала соединяемых деталей;
  • увеличенного диаметра — для продольных и широких отверстий, для мягких и окрашенных поверхностей.

Подбор стопорной шайбы в соответствии с условиями монтажа и правильная ее установка гарантируют полную надежность резьбового соединения, исключают его самопроизвольное отвинчивание.

    Заказать звонок
    Укажите контактные данные - мы свяжемся с вами и ответим на все вопросы.


    * поле обязательно для заполнения
    Введите код

    captcha


      Оставить заявку
      Укажите контактные данные - мы свяжемся с вами и ответим на все вопросы.


      * поле обязательно для заполнения
      Введите код

      captcha


      +

        Ничего не нашли?
        Укажите контактные данные - мы свяжемся с вами и ответим на все вопросы.


        * поле обязательно для заполнения