Твердость стальных изделий варьируется от 40 до 48 HRC (единицы твердости по шкале Роквелла C). В случае материала St70 твердость может достигать 50 HRC, а бронзовые шайбы должны иметь твердость более 90 HRC.
Гровер или гравер
К тому времени, когда была изобретена шайба Гровера, количество механизмов с движущимися частями начало стремительно расти по всему миру. Это движение вызывало вибрации, которые приводили к ослаблению винтовых соединений, что приводило не только к выходу из строя деталей механизмов, но и к непоправимым разрушениям дорогостоящих конструкций. Шайба, изобретенная Гровером, была революционной с технологической точки зрения.
Ее часто называют пружинной шайбой, хотя пружинными шайбами могут называться и другие метизные изделия. Однако в те времена, с ее двойной кривизной и острым углом подъема витков усеченной пружины:
- радикально увеличивает силы трения между витками в резьбовом соединении, повышая их сцепление друг с другом;
- предотвращает отвинчивание соединения из-за расслоения насечки.
Со временем конструкция пружинной шайбы значительно упростилась благодаря легкости массового производства, но определенные требования стали классическими.
Пружинная шайба – материалы для производства
Пружинная шайба в основном изготавливается из углеродистой пружинной стали и закаливается. Для нормального взаимодействия с материалом металлических изделий, которые используются для крепления, шайба должна быть тверже их, чтобы при откручивании она "вгрызалась" в их металл, препятствуя этому.
Существуют гаечные ключи из алюминия, бронзы, латуни и даже меди для металлического крепежа, изготовленные из соответствующего металла. Стальные крепежи могут быть синими (чернеными), хромированными, анодированными (создающими оксидный слой) и т.д.
Иногда горизонтальным плоскостям прокладок придают определенную шероховатость, чтобы увеличить силы трения между поверхностями соединяемых деталей. Примером может служить кованая железнодорожная прокладка, называемая прокладкой пути.
Как установить прокладку?
Упругий шим, или, как его еще называют, шим, нашел широкое применение во всех областях, особенно в машиностроении. Рассмотрим более подробно особенности его конструкции, требования к качеству, производство, а также ситуации, когда без него не обойтись и, наоборот, когда использование такого крепежа недопустимо.
Пружинная шайба – знать ее назначение
Начнем с истории, тем более что она не так уж и далека. Все началось в конце XIX века, когда бурное развитие машиностроения потребовало новых и более качественных резьбовых соединений. Стандартные гайки и болты не выдерживали всех нагрузок, вибраций и колебаний подвижных частей узлов и механизмов.
И последствия были самыми разнообразными: ослабление или даже расшатывание крепежа значительно снижало прочность соединений, возникали усталостные разрушения.
Однако замена такого крепежа заклепками также не была выходом. Во-первых, их использование было не всегда удобно, что сильно тормозило прогресс и разработку новых компонентов.
Во-вторых, даже если где-то и получалось, то возникали сложности с последующим обслуживанием таких механизмов. В общем, требовалось совершенно новое резьбовое соединение, способное выдерживать ударные нагрузки и выполнять, так сказать, роль стопора, чем и стала стопорная шайба.
Как мы все знаем, самые гениальные вещи чрезвычайно просты, и это относится и к данному изделию. Эта шайба выглядит как один виток пружины, отсюда и ее название.
Однако она работает безупречно, поскольку ее паз расходится в направлении, противоположном вращению гайки, что предотвращает ее отвинчивание. Таким образом, зажимной узел беспрепятственно перемещается, когда работает прямо.
Однако движению против вращения препятствует кромка стопорного устройства, которая вдавливается в металл и фиксирует гайку.
История стопорной шайбы
Но как появилось это устройство? И почему форма DIN 127 представляет собой кольцо, которое не фиксируется? Ответы на эти вопросы следует искать в истории.
Давайте вернемся в 19 век. Промышленность процветала, наступало время машин и двигателей. Механизмы соединялись винтами, но они, подвергаясь сильным вибрациям, были ненадежны и часто отвинчивались. Обычные гайки и болты уже не могли справиться с этим, что приводило к поломкам, проблемам и простою производства. Ослабление болта приводило к остановке двигателя и даже к остановке завода.
Клепаные соединения не улучшали ситуацию, их не всегда было удобно использовать, и они были сложными и дорогими в обслуживании. Нужно было что-то новое, что-то, что могло бы удерживать нагрузку и действовать как стопор.
Инженеры того времени боролись с этой проблемой. Но только Джон Уильям Гровер, английский дизайнер и строитель, смог решить эту проблему. Он взял обычную шайбу, отрезал один конец и превратил ее в антивибрационное устройство, которое в итоге было названо в честь его изобретателя – шайба Гровера.
Особенности и функции предохранительной шайбы DIN 127
Почему "открытое кольцо"? Шайба DIN 127 проста и эффективна: когда шайба помещается под гайку, вибрация смещает изделие в противоположную сторону, но край шайбы упирается в корпус. При затягивании болта острые края шайбы врезаются в головку болта и надежно соединяют детали. Соединение становится устойчивым к вибрации и саморазвинчиванию.
Шайба обрезается под стандартным углом 70 градусов. Шайба изготавливается с последующей термообработкой. Это позволяет выровнять внутренние напряжения металла, повысить прочность и устойчивость к внешним воздействиям и уменьшить хрупкость изделия.
Пружинная шайба изготавливается в виде усеченного левого спирального кольца из закаленной стали или нержавеющей стали. Также используются бронза, алюминий, латунь и другие материалы. Шайбы по DIN 127 выпускаются с покрытием или без него. Покрытие улучшает антикоррозионные свойства, а цинковое покрытие придает шайбе большую твердость и увеличивает срок службы.
В процессе эксплуатации гайка царапается: острый край шайбы блокирует непреднамеренное отвинчивание благодаря упору в металле. Стопорная шайба, несомненно, повышает надежность собранного крепежа, но имеет ряд недостатков.
ВАЖНО: Диск оказывает фиксирующее действие только при затягивании. Поэтому не рекомендуется использовать стопорный диск повторно.
Тем не менее, результаты испытаний подтверждают: пружинная шайба DIN 127 эффективно выполняет стопорную функцию и превосходит другие шайбы благодаря своей низкой цене.
История разработки
Шайба названа в честь изобретателя-механика Джона Гровера. Она начала популяризироваться в конце 19 века, в период активного и быстрого роста спроса на машины, которые постепенно заменяли ручной труд. Она возникла как ответ на недостатки соединений, в которых использовались только нажимные шайбы.
Первоначально инженеры пытались использовать обычные пружины там, где требовалось сильно затянуть гайки на болтах, с диаметром резьбы, аналогичным сегодняшним болтам M12, M14, M16 или M20. Однако наличие заметно более длинных болтов означало, что они становились тяжелее, что доставляло неудобства. Пружина, как разъемный элемент, могла заменить пружинную шайбу, когда минимизация веса, например, для повозки или тачки на рессорах, была не столь важна. Однако такое "перепроизводство" неизбежно приводит к высоким производственным затратам и удорожанию машины и изделия, поэтому нет необходимости в излишних возвратах. Назначение стопорной шайбы – удерживать гайку на месте путем введения одного острого (поднятого) конца в гайку, а другого конца – в прижимную шайбу, которая находится в контакте с одной из скрепляемых деталей. Образовавшееся соединение препятствует закручиванию гайки, так как направлено против ее возможного откручивания.
Заклепочное соединение было признано альтернативой заклепанному компоненту. Хотя заклепка держит детали так же хорошо, как болт с гайкой и стопорной шайбой, обслуживание заклепочного соединения и замена ослабленных заклепок – непростая задача. Недостатком заклепок является то, что после их ослабления заменяются все приклепанные детали. Если болтовое соединение с гайкой и стопорной шайбой открыто, то замене подлежит только сама шайба: аккуратно разобранное, неповрежденное соединение можно снова соединить болтами без каких-либо негативных последствий для конструкции в этот момент. Количество дефектных заклепочных соединений заметно выше, чем в случае болтовых соединений со стопорной шайбой: любую дефектную деталь можно заменить без повреждения остальных. С другой стороны, после удаления заклепки она полностью выбрасывается.
Типы
Чтобы выяснить, подходит ли стопорная шайба для того или иного применения, мастер должен знать, чем можно заменить это изделие. Альтернативные варианты фиксируют гайку на болте, подобно устройству для фиксации болтов.
- Самостопорящиеся гайки имеют пластиковую вставку, используемую для уменьшения ударов и вибрации. Однако из-за своей относительной сложности самоконтрящаяся гайка значительно дороже стопорной шайбы, поскольку помимо фасонной стали используются другие, менее закаленные и более упругие материалы.
- Бельвиль – один из стандартных вариантов замены стопорной гайки. Это более надежный и менее дорогой тип шайбы. Ее ближайшим эквивалентом является коническая.
- Корончатая гайка – используется для создания условийподходящих для установки штифта через отдельное отверстие. Благодаря своей ступенчатой конструкции он считается одним из самых надежных методов.
- Зубчатый фланец подходит для гофрированных соединений. Со стороны кажется, что ступеньки с обеих сторон подходят друг к другу – благодаря их "спиральному" расположению. Соединение получается таким же надежным, а гайку невозможно ослабить, как и при использовании стопорной шайбы.
- Стопорная шайба отличается повторяющимися шипамиСепараторная шайба отличается повторяющимися шипами, выступающими под небольшим углом – по отношению к плоскости основания изделия. Эти шипы также вдавливаются в гайку, препятствуя ее росту.
- Площадка для заусенцев позволяет одному из заусенцев оставаться в заготовке.Это позволяет остальным бороздить витки. Выпускаются в нескольких разновидностях, в зависимости от ситуации.
- Проволочные зажимы отличаются чрезвычайно низкой стоимостью и простейшим производственным процессом.
- Обычная зажимная шайба может быть согнута в простую волновую шайбу. – Например, для гаек M6, M8, M10. Но по-настоящему упругая рифленая шайба изготавливается из более тонкой полосы стали, согнутой по периметру, чем обычная прижимная шайба. Паз, как в рифленой шайбе, в волновой шайбе отсутствует.
Окончательный вывод
Столь противоречивые мнения заставляют задуматься, нужна ли такая деталь в соединителе? На основании проведенного анализа можно сделать следующий вывод. Пружинная шайба выполняет свою стопорную функцию и имеет преимущество перед другими пружинными шайбами благодаря своей низкой стоимости.
Вывод неизбежен: если пружинная шайба дешевле других, но обладает стопорными свойствами, технологична в производстве, зачем от нее отказываться?
Возможно, она не входит в каталог лучших изделий, но не всегда необходимо использовать дорогие материалы, если вибрационные нагрузки являются единичными случаями.
Фотография защитной шайбы
