Самостопорящиеся кріпильні деталі
Огляд фірмових конструкцій
Бунатян Г.В. Макаров В.А.
м Львів
Гайки самостопорні з повним правом належать до кріпильних деталей прогресив-них конструкцій, застосування їх забезпечує надійну фіксацію-цію різьбових з'єднань без використання таких допоміжних деталей, як пружинні, стопорні (зубчасті), тарілчасті шайби або шплінти.
Збільшення тертя в різьбі досягається за рахунок деякого місцевого спотворення різьблення на невеликих ділянках за допомогою операції, яку прийнято називаються вать обтисненням. Вона проводиться на спеціальних автоматах після нарізки (розкочування) різьблення. Обтиснення може проводитися в радіальному напрямку (по гра-ням або по торцевому виступу), в осьовому напрямку або під кутом до осі різьби з боку торця або торцевого виступу.
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 нагвинчена-вання 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 заплив-кість, що дозволяє зберігати стопорящую властивості при багато-кратних c 6 o рках-розборках.
Гайки з різьбовій пружин-ний вставкойHELICOIL®plusSCEWLOCK
Такі гайки мають обтиснутий виток, наприклад, на еліпс або багатогранник і становлять значний інтерес. Ці вставки забезпечують еластичний і надійний затиск гайки на різьбі болта. Крутний момент загвинчування і відгвинчування відповідають вимогам ISO 2320. Ці гайки крім самосто-Поря властивостей володіють усіма іншими властивими системі HELI COIL ® характеристиками: високими точністю і міцно-стю, антикорозійними свій-ствами, термостійкістю (мате-ріали фірми Bollhoff Fastenings GmbH. Німеччина ).
Самостопорящиеся гайки всіх перерахованих типів і конструк-цій можуть бути з фланцем, що сприяє підвищенню надеж-ності стопорения за рахунок відвели-чення крутного моменту страгивания при відгвинчуванні. Експлуатаційні властивості самостопорні гайок забезпечуються регламентованої величиною переважаючого кру-тящего моменту під час першо-го і п'ятого отвертиванія, який мав би бути менше величин, зазначених у відповідних стандартах. Наприклад, для нор-мальної гайки М8х1,25 класу міцності 8 (пробна навантаження 30,4 кН) зусилля затяжки соста-вляет 15,9 кН. Переважний крутний момент першого завер-вання повинен бути не більше 6,0 Нм, першого отвертиванія не менше 0,85 Нм, а п'ятого отвертиванія не менше 0,6 Нм. При таких показниках гайка визнається самостопорні. Випробування на величину переважного крутного моменту за звичайною програмою приймання партії гайок виробляються виробником в 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 пло-ську 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 4 d. Для вимірювання крутного моменту можуть використовуватися різні динамометричні ключі або інші інструменти з точністю показань ± 2%.
Прилад для вимірювання зусилля затяжки повинен мати точність не менше ± 5% від зусилля затяжки. Швидкість загортання і отвер-вання 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 необхід-майо (розрахункове) зусилля затяжки через сильного впливу коефі-цієнт тертя в різьбі і на опор-ної поверхні. Розкид досягнень-Гаета ± 25% і більше. Крім того, треба врахувати і величину очікувано-го переважного моменту. Тому при складанні відпові-ських 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 поверх-ності (наприклад, задирок) та інших факторів. Численні віброіспита-ня з'єднань, наприклад за методом Юнкера, показують сни-ються зусилля попереднього затягування. Через 400-600 циклів коливань s 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-ється.
Розглянуті види гайок мають переважний момент як характеристику самостопорні властивостей. Але є конструкція гайок, яка не має переважаючого моменту. Це гайки з зубчастим опорним торцем (найчастіше на фланці). Стопоріння виникає Непос-редственно після завершення процесу затягування з'єднання. При затягуванні зуби врізаються в поверхню сполучається дета-чи, фіксуючи положення гайки. Слід мати на увазі, що гайки з зубчастим торцем по міцності повинні бути приблизно однаковий-ви з присоединяемой деталлю, інакше забезпечення стопорения не гарантоване, до того виду нерідко відносять і гайки з загорненої (невипадні) зуб-чатой шайбою. Зауважимо, що обидві 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 самостопо-рящіхся гайок. Головне, щоб було забезпечено виконання вимог ISO 2320. Тому в різних вузлах автомобіля, раз-особистих приладах і агрегатах можна побачити відрізняються по конструкції самостопорні гайки.
Перші патенти на самостопо-рящіеся гайки з'явилися в США в 30-х роках минулого столі-ку, а пік винаходів в цьому виді кріпильних деталей відносить-ся до 60-х років, коли в США і Західній Європі було видано більше ста патентів і практично почалося масове застосування самостопорні гайок в промислової продукції.
Існує два типи самостопорні гайок:
· Гайки з переважним крутним моментом, стопоріння яких відбувається за рахунок деформації витків різьби або наявності неметалічних поліамідних вставок;
· Гайки вільно Навинчивающийся-мі: стопорить ефект досягається після затяжки при контакті торця гайки з поверхнею приєднується деталі. Це гайки з зубами на торці або з завальцованних зубчастої шайбою.
Розглянемо найбільш багато-чисельний клас суцільнометалевих гайок з переважним крутним моментом, що мають деформовані ділянки різьблення.
В результаті обтиску на участ- ке деформування змінюються 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 централь-ної частини 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), прямоуголь-ника (в, г), можливі інші гео-метричні 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, під-вергшіеся комбінованої деформації одночасно по конусу і торця, по конусу і гранях. Певний інтерес пред-ставляют 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 обжи-мают в радіальному напрямку на еліпс, пропускаючи між обертовими роликами або віз діючи на неї з протилежних сторін спеціальним інструментом.
Гайки суцільнометалеві самостопорні деформований-ванні проводять 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 про-різьбленим частинах виступу на торці (група 7 ). Виробляє компанія і гайки з нейлоновим кільцем. Фірма RAMCO (США) випускає гайки шестигранні, Деформівні-рова по горцу (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, дефор-мировалось по трьох майданчиках на конусному виступі (під 120 0 один від одного), Подтоварная зна-ком Tri - Lock (група 6, в ), а також з торця по витку різьби (група 1, а). Англійський виробник кріплення фірма Crest Industrial пропонує гайки, деформований-ванні 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 вироб-водять різні фірми в Німеччині, Франції, Італії, Китаї та багатьох інших країнах.
На рис. 2 показані гайки сво-бодні накручувальні: з зубчастої пелюсткової завальцованних шайбою і з зубцями на торці. Безсумнівний інтерес пред-ставляют гайки шестигранні суцільнометалеві, Деформівні-рова в осьовому напрямку по конусному виступу трьома майданчиками, типу Tri - Lock. широко застосовуються у світовій практиці.
Застосування самостопорні-ся гайок у машинобудуванні і дру-гих галузях вельми вигідно. Це в повній мірі підтверджує і світовий досвід. Самостопорящиеся гайки можуть бути віднесені до наукомістких кре-пежним виробам. Незважаючи на зростаюче використання таких гайок в найрізноманітнішої продукції - автомобілях і велосипедах, тракторах і сільгоспмашинах, дитячих колясках і іграшках, будівельних конструкціях і зерносушарках, - применяе-ність їх вітчизняної примушує-лінню безумовно мала. Причина - недостатня інфор-мування і кваліфікація розробників техніки, незначи-тільні обсяги випуску таких гайок вУкаіни. Необхідно значи-тельное збільшення і розвиток їх виробництва, скорочення залежності від закупівель за кордоном.
Повсюдне використання самостопорні гайок в про-промислових виробах дозволяє не тільки скоротити кількість кріпильних деталей в з'єднань-пах, а й на порядок збільшити надійність з'єднань і межремонтное обслуговування техніки.
Питання: Хочемо виробляти гвинти, саморізи (в т.ч. оцинковані), анкера, єврогвинти. З чого почати організацію виробництва металовиробів будівельного і меблевого призначення.
Питання: Наше підприємство зацікавлене в придбання гвоздильних автоматів для виготовлення цвяхів довжиною до 100мм з дроту діаметром до 4 мм. Цікавлять автомати найбільш надійні в роботі і прості в експлуатації.