гайки самостопорні

Гайки самостопорні з повним правом належать до кріпильним деталям прогресивних конструкцій, застосування їх забезпечує надійну фіксацію різьбових з'єднань без використання таких допоміжних деталей, як пружинні, стопорні (зубчасті), тарілчасті шайби або шплінти.

Самостопорні називають гайки, що забезпечують стопоріння за рахунок додаткових сил тертя, що виникають між деформованими ділянками різьблення гайки або неметалевої вставки і різьбленням стрижневий деталі - болти, гвинти, шпильки. Деформований ділянку різьблення перешкоджає вільному (без зусилля) загвинчування або відгвинчування гайки. Характеристику цього явища називають «переважним крутним моментом» загвинчування гайки на болт до додатка моменту затягування або відкручування після зняття зусилля затяжки. Величину переважаючого крутного моменту вимірюють під час обертання гайки.

Переважний метод виготовлення гайок - холодна висадка на багатопозиційних автоматах. Характеристики міцності - такі ж, як і для звичайних гаїв. Гайки класу міцності 5 і 6 термічній обробці не підлягають. Гайки класів міцності 8 і 9 можуть піддаватися термообробці, а класів міцності 10 і 12 повинні піддаватися термічній обробці. Гайки можуть виготовлятися із захисними покриттями або без покриттів.

Гайки з неметалевої вставкою (кільцем з полімеру). При складанні кільця з корпусом гайки вставку фіксують від проворота. Внутрішній діаметр вставки приблизно дорівнює середньому діаметру різьби. При нагвинчуванні гайки на болт в полімерній вставці видавлюється різьблення. Стопоріння гайки забезпечують пружні властивості матеріалу вставки. Після зняття гайки різьблення у вставці не зберігається своєї форми - частково запливає, що дозволяє зберігати стопорящую властивості при багаторазових збірках - розборках.

Гайки з різьбовій пружинної вставкою. має обтиснутий виток, наприклад, на еліпс або багатогранник, становлять значний інтерес. Такі вставки забезпечують еластичний і надійний затиск гайки на різьбі болта. Крутний момент загвинчування і відгвинчування відповідають вимогам ISO 2320. Ці гайки крім самостопорні властивостей володіють усіма іншими характеристиками: високі точність і міцність, антикорозійні властивості, термостійкість.

Самостопорящиеся гайки всіх перерахованих конструкцій можуть бути з фланцем, що сприяє підвищенню надійності стопорения за рахунок збільшення крутного моменту страгивания при відгвинчуванні.

Експлуатаційні властивості самостопорні гайок забезпечуються регламентованої величиною переважаючого крутного моменту під час 1-го і 5-го відкручування, який мав би бути менше величин, зазначених у відповідних стандартах. Наприклад, для нормальної гайки М8х1,25 класу міцності 8 (пробна навантаження 30,4 кН) зусилля затяжки становить 15,9 кН. Переважний крутний момент 1-го загортання повинен бути не більше 6,0 Нм, першого відкручування не менше 0,85 Нм, а 5-го відкручування не менше 0,6 Нм. При таких показниках гайка визнається самостопорні.

Випробування на величину переважного крутного моменту за звичайною програмою приймання партії гайок проводитися виробником у міру їх виготовлення, а споживачем при вхідному контролі. Простий пристрій для вимірювань, відповідно до стандартів, складається з затискного пристосування для пари болт-гайка. Під гайку встановлюють плоску шайбу, болт фіксують від можливого провороту. Довжина болта повинна бути такою, щоб, коли гайка стосується шайби, над її поверхнею виступало від 4 до 7 витків різьби болта, а між опорними поверхнями болта і гайки була відстань не менше 4d. Для вимірювання крутного моменту можуть використовуватися динамометричні ключі або інші інструменти з точністю ± 2%. Прилад для вимірювання зусилля затяжки повинен мати точність ± 5% від зусилля затяжки. Швидкість загортання і відкручування гайки треба тримати постійної і рівномірної, не вище 30 об. / Хв.

При використанні самостопорні гайок треба враховувати, що збірка з'єднань по заданому обертального моменту далеко не завжди забезпечує необхідну (розрахункове) зусилля затяжки через сильного впливу коефіцієнта тертя в різьбі і на опорній поверхні. Розкид досягає ± 25% і більше. Крім того, треба врахувати і величину очікуваного переважного моменту. Тому при складанні відповідальних з'єднань бажано мати систему збирання з контролем зусилля затяжки. Відомо, що кріпильні з'єднання не створюють абсолютного (на 100%) збереження зусилля затяжки через релаксації напружень, наявності дефектів на контактних поверхнях (наприклад, задирок) і ін. Чинників. Численні вібровипробування з'єднань, наприклад, за методом Юнкера, показують зниження зусилля попереднього затягування. Через 400 - 600 циклів коливань в площині стику зниження може становити для гайок з неметалевої вставкою 13-15%, для гайок обтиснутих по торця або на еліпс 15-20%. Після цього затягування стабілізується. Розглянуті види гайок мають переважний момент, як характеристику стопорящую властивостей.

Але є конструкції гайок, які не має переважаючого моменту. Це гайки з зубчастим опорним торцем (найчастіше на фланці). Стопоріння виникає безпосередньо після завершення процесу затягування з'єднання. При затягуванні зуби врізаються в поверхню сполучається деталі, фіксуючи положення гайки. Слід зауважити, що гайки з зубчастим торцем по міцності повинні бути приблизно однакові з присоединяемой деталлю, інакше забезпечення стопорения не гарантоване. До цього ж виду нерідко відносять і гайки з загорненої (невипадні) зубчастої шайбою. Зауважимо, що обидві ці конструкції не стандартизовані і перевірити їх стопорящую властивості можна тільки за результатами порівняльних стендових випробувань або за величиною моменту страгивания при відгвинчуванні.

Міжнародні стандарти не встановлюють конструкцію і розміри, що стопорить елементів, допускаючи різні варіанти їх виконання. Ця обставина пояснює різноманіття видів самостопорні гайок. Головне, щоб було забезпечено виконання вимог ISO 2320. Тому в різних вузлах автомобіля можна побачити відрізняються виконання самостопорні гайок.

Одним з об'єктів зниження витрат у виробництві є складальні роботи з установкою кріпильної деталі в певний вузол, а також сервісне обслуговування останнього. Корисно помітити, що в залежності від типу і класу легкового автомобіля в ньому використовується 2.5-4 тисячі кріпильних деталей, що становить майже половину всіх його комплектуючих.

Перші патенти на самостопорні гайки з'явилися в США в 30-х роках минулого століття, а пік винаходів в цьому виді кріпильних деталей відноситься до 60 х років, коли в США і Західній Європі було видано більше 100 патентів і практично почалося масове застосування самостопорні гайок в промислової продукції.

Розглянемо найбільш численний клас суцільнометалевих гайок з переважним крутним моментом, що мають деформовані ділянки різьблення.

В результаті обтиску на деформованому ділянці змінюється крок різьблення, її профіль, зменшується діаметр нарізного отвору. На рис. 1 наведені найбільш відомі конструкції гайок самостопорні деформованих в різних місцях.

При стисненні по торця (група 1) деформуючий інструмент направляють по осі гайки в зону витків різьби (а, б, в) або на деякому від них видаленні (г). Різьблення деформують в двох напрямках - осьовому і радіальному зі зменшенням кроку різьблення (а, б, в) і внутрішнього діаметра (а, б, в, г).

При стисненні гайки по гранях і ребрах (групи 2 і 3) інструмент направляють в радіальному напрямку, докладаючи його в центральній частині межі або біля торця, з двох або трьох сторін. При цьому зменшується діаметр різьби. Деформуючий інструмент має робочу форму у вигляді точки (а), кільця (б), прямокутника (в, г), можливі інші геометричні фігури.

Цікаві гайки зі збільшеною конусної або сферичної фаскою біля торця.

Деформують їх по конусу (група 4, група 6, в) переміщенням інструменту в осьовому напрямку або під кутом до осі.

У групі 5 показані гайки, які зазнали комбінованої деформації одночасно по конусу і торця, по конусу і гранях.

Певний інтерес представляють гайки, деформовані на еліпс по краю межі (група 2, д, е), по коническому або циліндричного виступам (група 6, а, г), або по підставі ковпачка (група 8). Гайку обжимають в радіальному напрямку на еліпс, пропускаючи між обертовими роликами, або впливаючи на неї з протилежних сторін спеціальним інструментом.

Гайки суцільнометалеві самостопорні деформовані виробляють фірми в багатьох країнах світу.

Одна з відомих фірм США «Aztech Lock Nut Co.» випускає їх з 1978 року. Це гайки деформовані по гранях (група 2, а), по торця в двох і більше точках (група 1, г), комбіновано по конусу і торця (група 5), а також по прорізним частинах виступу на торці (група 7). Виробляє вона і гайки з нейлоновим кільцем. Фірма «RAMCO» (США) випускає гайки шестигранні, деформовані по торця (група 1, б, в, г), прорізні (група 7, в).

У Європі з 80-х років минулого століття шведська фірма «Bulten AB» розпочала виробництво самостопорні гайок з фланцем деформованих по трьох майданчиках наконусном виступі (під 120о один від одного) під товарним знаком «Tri-loc» (група 6, в), а також з торця по витку різьби (група 1, а).

Англійська фірма «Crest Industrial» пропонує гайки деформовані по торця (група 1, г), по гранях (група 2, в), по ребрах у торця (група 3), зверху по конусу в двох і трьох точках (група 4, а) .

Ще одна англійська фірма «D. S. Fasteners Ltd. »виробляє гайки, деформовані по ребрах (група 3), конусу фаски на еліпс (група 4, б), по торця (група 1). Гайки самостопорні виробляють також фірми Німеччини, Франції, Італії, Китаю та багатьох інших країн.

Безсумнівний інтерес представляють гайки шестигранні суцільнометалеві деформовані в осьовому напрямку по конусному виступу трьома майданчиками, типу «Tri-loc», широко застосовуються у світовій практиці. На рис. 2 зображена конструкція гайки з фланцем такого типу. Принцип її роботи - на рис. 3.

Конічний ділянку виступу гайки деформований таким чином, що верхні торцеві витки різьблення приймають "трьох лобулярної" форму у вигляді трьох дугоподібних виступів чергуються з дугоподібними западинами, що створює стопорить ефект. Величина деформації (D - D1) і товщина конічного ділянки призначаються таким чином, щоб досягти потрібної величини переважаючого крутного моменту загвинчування і відгвинчування. Гайка відповідає класам міцності 8 - 10. На діаграмі (рис. 4) показані результати порівняльних вібровипробування цієї гайки (крива 1) в порівнянні з гайкою фланцевої з нейлоновим кільцем (крива 2) і зі стандартною шестигранною гайкою (крива 3). Гайки мали розмір М8, зусилля затяжки 15 кН. Частота вібрацій - 12.5 Герц, амплітуда коливань 0.5 мм, тривалість випробувань - 1200 навантажувальних циклів. З діаграми видно, що обидві самостопорні гайки (1 і 2) утримують досить високий рівень зусилля затяжки, мають хороші стопоряшіе властивості. Звичайна гайка шестигранна 3 швидко втратила зусилля затяжки.

На думку фахівців, самостопорні гайки можуть бути віднесені до наукомістких кріпильним виробам. Незважаючи на зростаюче використання таких гайок в найрізноманітнішої продукції - автомобілях і велосипедах, тракторах і сільгоспмашинах, дитячих колясках і іграшках, будівельних конструкціях і зерносушарках - застосовність їх вітчизняною промисловістю виразно мала. Причина - недостатня інформованість і кваліфікація розробників техніки, незначні обсяги випуску таких гайок вУкаіни. Необхідно значно збільшити кількість і розвиток їх виробництва, скорочення залежності від закупівель за кордоном. Повсюдне використання самостопорні гайок в промислових виробах і конструкціях дозволяє не тільки скоротити кількість кріпильних деталей в з'єднаннях, а й на порядок збільшити надійність з'єднань і межремонтное обслуговування техніки.