зачем в гайке пластмасса

Самоконтрящаяся гайка

В различных машинах и механизмах гайки используются практически повсеместно.

В паре с болтами они обеспечивают надежное соединение различных деталей, однако только до тех пор, пока не подвергаются постоянным и значительным вибрациям.

Через некоторое время после их возникновения гайки начинают ослабевать, откручиваться, что не только нежелательно, но и в определенных случаях может иметь весьма печальные последствия.

Как обеспечить максимальное затяжение гайки?

Самый простой способ — это установка контргаек: точно таких же, как и основные, наворачиваемых вслед за ними и поддерживающих их. Используются также и гроверные шайбы, имеющие волнистую поверхность и подпружиненные.

Они плотно прижимают поверхности витков резьбы болтов к соответствующим поверхностям гаек и не дают последним откручиваться.

Однако по различным причинам контргайки и гроверные шайбы могут применяться далеко не везде. Там, где такой возможности нет, используется гайка самоконтрящаяся. Существует несколько их основных разновидностей.

Одна из них использует принцип «натяга», который заключается в том, что резьба на таких гайках нарезается с небольшим положительным допуском. При ее завинчивании (которое, кстат, требует определенных усилий) возникает повышенное трение между витками, которое и удерживает крепежный элемент на стержне болта даже при значительных вибрациях.

В последнее время стремительно набирает популярность гайка DIN985 со стопорным кольцом, снабженная нейлоновыми кольцами. Когда происходит завинчивание, в этих пластиковых вкладышах нарезается резьба, плотно облегающая стержень болта.

Благодаря высокой эластичности колец они не только прочно удерживают гайку при возникновении вибраций, но еще и способствуют их гашению, то есть играют роль своеобразного амортизатора.

Сфера применения самоконтрящихся гаек

В принципе, их используют практически везде, где требуется обеспечить надежное резьбовое соединение в условиях сильной вибрации.

Таковая наличествует, к примеру, в авиационной технике, и поэтому если внимательно присмотреться к различным узлам и агрегатам самолетов и вертолетов, то окажется, что в них установлено множество самоконтрящихся гаек.

Они в летательных аппаратах активно используются еще и потому, что любой дополнительный крепежный элемент — это и дополнительная масса, которая в небе, прямо скажем, совершенно ни к чему.

Бывалые автомобилисты, которым отлично известна продукция ВАЗа, знают, что в технике этой отечественной марки также наличествуют самоконтрящиеся гайки, причем именно там, где они насущно необходимы: в передней и задней подвесках, испытывающих нешуточные вибрационные нагрузки при передвижении по «прославленным» российским дорогам.

А при их строительстве используется такое специализированное оборудование, как вибротрамбовки.

С их помощью перед укладкой асфальта утрамбовывается «подушка», состоящая из песка и гравия.

В конструкции этих устройств самоконтрящиеся гайки применяются, что называется, по определению, поскольку без данных крепежных элементов они просто не смогли бы функционировать, а развалились в первые же минуты эксплуатации.

Еще одним примером оборудования, в котором без самоконтрящихся гаек просто не обойтись, являются отбойные молотки.

Источник

Обзор самоконтрящихся гаек

Кандидат наук, бессменный эксперт сайта, реальный, а не абстрактный (в отличие от прочих ресурсов) человек.

Домашние умельцы не один раз сталкивались с тем, что резьбовое соединение перестает держать. Проблема чаще всего возникает в личном автомобиле. Но встречается и в домашнем хозяйстве: мебель, сантехника, ударные строительные инструменты.

По старинке решение простое: контргайка или пружинная шайба (гровёрная). Можно использовать и клей на резьбу при закручивании (если конечно не планируется соединение разбирать). Техническая мысль никогда не стояла на одном месте. Коснулась она и такой простой детали, как гайка. В результате развития промышленности умельцам предложено несколько видов самоконтрящегося метиза. Просто, быстро, удобно.

Редакция сайта StroyGuru решила познакомить своих посетителей с новинкой на российском рынке метизов. Рассказать о принципах работы самоконтрящейся гайки, ее видах, лучших производителях.

Самоконтрящаяся гайка — что это

Практически все механизмы работают в условиях вибрации, ветровых, динамических и ударных нагрузок. Даже детская коляска или конструктор подвергаются их воздействию. В результате простые резьбовые соединения раскручиваются.

Проблему устраняли или с помощью жесткого стопорения (шплинты, отгибные шайбы, проволока), или фрикционного соединения: контргайки, гровера, пружинные шайбы. Но это сложно, нетехнологично и в некотором роде некрасиво. Например, ехать на дорогом велосипеде с двумя гайками на каждой стороне заднего или переднего колеса.

Неожиданное решение было найдено в 30-х годах прошлого века в США: запатентована самостопорящаяся гайка, которая самостоятельно, без дополнительных креплений, держит соединение в условиях вибрации. Изобретатели и конструкторы на этом не остановились и запатентовали более 100 видов гайки-стопора.

В России такая гайка производится по ГОСТ (регулирует вес, размер резьбы, вид металла, защитное покрытие), за рубежом контроль за производством ведется с помощью евростандартов (DIN). А вот сила крутящего момента не указывается. Правда в Европе она оговаривается в ISO 2320.

Принцип действия самоконтрящихся гаек

Не зная, как работает самоконтрящаяся гайка, можно «наломать дров». Принцип простой: при закручивании самозажимных стопорных гаек возникает повышенное трение между витками резьбы болта и гайки (у нее резьба нарушена специально для этих целей), которое удерживает соединение при любых условиях эксплуатации.

При этом, в отличие от свободных гаек, «натяг» сохраняется по всей длине болта. Т.е. стронувшись с места, свободная гайка быстро скрутится, а самоконтрящаяся будет все время работать стопором. Поэтому важно, во-первых, не сорвать (точнее, не восстановить) резьбу при зажиме — такие гайки не требуют сверх усилий для получения эффекта стопора, во-вторых, их нужно закручивать правильной стороной.

Повышенный крутящий момент создает некоторые неудобства при сборке и разборе резьбового соединения с деформированными витками: придется приложить больше усилий. Нужно учитывать, что чем выше степень деформации, тем сильнее потребуется закручивать метиз. Но это означает и повышенную надежность соединения.

Область применения

В принципе, самоконтрящуюся гайку можно встретить во всех сферах жизни: промышленности, быту, т.е. там, где нужны надежные резьбовые соединения. В первую очередь, это:

Нужны самостопорящиеся крепежные метизы в сельском хозяйстве (зерносушилки), быту (детские коляски, игрушки, электроприборы, сантехника, строительные инструменты, холодильники, стиральные машины), станкостроении и т.д.

Классификация

Всего запатентовано более 100 видов самоконтрящихся гаек. Их можно разделить на две большие группы:

Неметаллический вкладыш

Гайка самоконтрящаяся с нейлоновым кольцом (DIN 985 или DIN 982 — нанесен цинк) представляет собой обычный шестигранный метиз с плотно завальцованным в верхней части резьбы (чтобы не провернулось) полимерным кольцом (может быть черным, синим, белым). На вставке резьба заранее не нарезается. Появляется во время закручивания. Это позволяет создать необходимый натяг при стопорении резьбовой пары (за счет упругости нейлона). У таких гаек есть свои плюсы и минусы.

Цельнометаллические

Стопорящие свойства цельнометаллических гаек появляются благодаря частичной деформации их резьбы или создания дополнительного сцепления с соединяемой деталью с помощью фланца со специальными насечками.

Нарушение геометрии участка гаечной резьбы называется «обжатием». Выполняется после нарезки резьбы на специальном оборудовании в осевом или радиальном направлении, а так же под углом. В результате, для закручивания нужно приложить больше усилий. Естественно, и скрутить такую гайку просто не получится.

В линейке цельнометаллических гаек со свойством самостопорения наиболее популярны:

Популярные производители

Производство гаек стопорных налажено во многих странах мира. Лидерами являются:

«Aztech Lock Nut» Co. Самый известный производитель самостопорящегося крепежа — американская компания «Aztech Lock Nut» Co. Первую продукцию: цельнометаллические гайки с деформацией витков резьбы по граням, торцу в нескольких точках, а также комбинированные, со вставкой из нейлона, поставила потребителям в далеком 1978 году.

«Bulten AB». Не менее известен и европейский производитель — «Bulten AB». Компания специализируется на производстве гаек с фланцем с дополнительной деформацией. Комбинированный подход позволяет получить самый надежный крепеж, выдерживающий любые вибрации.

ООО «КРЕП-КОМП». Компания ООО «КРЕП-КОМП» под своим брендом производит на промышленных площадках Китая, Тайваня и Малайзии различный крепеж европейского уровня. Продукция качественная. Поэтому имеет высокую цену. Среди самоконтрящихся гаек можно найти более 10 видов, в том числе с нейлоновой вставкой.

«Tech-KREP». В линейке метизов со свойством стопора компании «Tech-KREP» шестигранная гайка самоконтрящаяся с фланцем хорошего качества и с нейлоновым кольцом, которое одновременно контрит гайку и герметизирует соединение.

«Crest Industrial». Английская фирма «Crest Industrial» выпускает гайки с деформацией по торцу, граням, ребрам. Есть среди ее продукции и метизы с кольцом из нейлона.

Нюансы применения

Надежная работа стопорных гаек обеспечивается при соблюдении некоторых условий:

Заключение

Самоконтрящиеся гайки — это усовершенствованное устройство резьбового соединения. Характеризуются надежностью стопорения за счет высокого уровня трения в резьбовых витках, легкостью сборки и разборки. Единственное, что важно помнить домашнему мастеру — для получения нужного эффекта необходимо накручивать правильной стороной.

Источник

Самостопорящиеся гайки – надежная фиксация резьбовых соединений

Все резьбовые крепежные детали склонны к самотовертыванию под действием внешних сил, таких как вибрация, ветровые, динамические и ударные нагрузки. Если они надежно не застопорены, то это может привести к самым серьезным последствиям. Известны случаи, когда отвинтившаяся гайка или болт ставали причиной поломки механизма и вызывали тяжелые аварии.

Существует множество способов предотвращения ослабления резьбовых соединений, которые основаны либо на принципе жесткого стопорения (шплинты, отгибные шайбы, проволока) либо фрикционного, то есть за счет увеличения силы трения (контргайки, упругие шайбы, самостопорящиеся гайки).

Основные виды самоконтрящихся гаек

Как работают самоконтрящейся гайки?

Как следует из названия, самоконтрящаяся гайка не нуждается в дополнительных стопорных деталях и других способах защиты от самоотвинчивания. Она имеет определенный механизм фиксации, являющийся неотъемлемой частью ее конструкции, и это делает ее пригодной для использования в условиях высокой вибрации.

Таких самозажимных стопорных гаек разработано много видов и каждая из них получила широкое распространение. Как правило, их самоблокировка на ответной резьбе болта происходит за счет повышения силы трения в витках. Например, она может иметь нейлоновое кольцо или деформированный участок резьбы, то есть в ней есть некоторая часть, которая упруго деформируется, чтобы обеспечить фрикционное действие.

Что такое гайки с преобладающим крутящим моментом?

Именно так называют самоконтрящиеся контргайки многие зарубежные производители и разработчики этих изделий. По определению, «крепежные детали с преобладающим крутящим моментом имеют автономную функцию, которая создает фрикционное взаимодействие между резьбой сопрягаемых компонентов».

Самостопорящиеся гайки не могут свободно вращаться на ответных резьбовых стержнях, следовательно, как при сборке, так и при разборке вы столкнетесь со значительным сопротивлением вращению, для преодоления которого требуется дополнительное усилие. Это сопротивление и называется «преобладающим крутящим моментом». Чем больше степень деформации, тем выше требуемый момент для установки и снятия.

Например, для гайки с нейлоновой вставкой это крутящий момент, необходимый для преодоления сопротивления волочению нейлона по сопрягаемой резьбе. Его значение обычно не очень велико по сравнению с крутящим моментом окончательной установки.

Преимущество перед гайками свободного хода

Свободно вращающиеся стопорные гайки часто полагаются на дополнительный стопорящий элемент, такой как стопорная шайба или зубчатый фланец. Однако после первоначального ослабления они перестают сопротивляться отвинчиванию, что может привести в скорости к полной разборке соединения.

Крепеж с преобладающим крутящим моментом лишен этого недостатка, так как после небольшого ослабления затяжки он продолжает сопротивляться дальнейшему отвинчиванию из-за трения. Даже при сильных вибрациях сопрягаемые детали останутся свинченными вместе.

Гайка с нейлоновым кольцом или цельнометаллическая?

Существует множество видов самоконтрящихся гаек с преобладающим крутящим моментом, дизайн многих из них запатентован или отвечает требованиям определенных стандартов, но в целом их можно разделить на две категории:

Стопорные гайки: цельнометаллическая и с нейлоновой вставкой

Гайки с полимерной вставкой имеют не выпадающее нейлоновое кольцо, завальцованное в верхней части резьбы и создающее необходимый натяг при затягивании на болте для стопорения резьбовой пары. Они многоразовые, поскольку после демонтажа упругая нейлоновая вставка возвращается к своей первоначальной форме. Их можно устанавливать в местах, где температура достигает 120 градусов по Цельсию. При критически высоких температурах рекомендуется использовать полностью металлические контргайки.

Таким образом, у каждого вида контргаек есть свои преимущества и недостатки, а именно:

Деформированные цельнометаллические гайки

Международные стандарты не предъявляют строгих требований к конструктивному исполнению и размерам контрящих элементов, допуская разные варианты их исполнения. Этим и объясняется то обстоятельство, что цельнометаллические самоконтрящиеся гайки, выполненные по одному и тому же стандарту, могут отличаться формой и конструкцией контрящих элементов. Рассмотрим наиболее известные варианты исполнения:

Искаженный участок резьбы. Это наиболее распространенная конструкция цельнометаллической гайки с преобладающим крутящим моментом, у которой резьба на некоторых участках намеренно сделана неправильной формы (перекошена). За счет этого обеспечивается устойчивая к вибрации фрикционная посадка крепежа, более надежная, чем у контргайки с нейлоновой вставкой.

Деформация на эллипс. Это шестигранная гайка с коническим или цилиндрическим выступом, который пластически обжат, так что резьбовое отверстие в этой части имеет овальную форму сечения. Она вращается свободно до тех пор, пока ее деформированная верхняя резьба не войдет в зацепление с резьбой ответной части, затем она расширяется почти до круглой формы, создавая фиксирующее сжатие. Это односторонние стопорные гайки, то есть их можно установить только в одном направлении – обжатой стороной наружу.

Обжатие по торцу в трех точках. Блокировка гайки с таким контрящим элементом происходит в верхней части, как и у эллиптически деформированной модели, за исключением того, что деформирована не вся секция верхней резьбы, а только два или три небольших участка. Этого вполне достаточно для надежной фрикционной посадки на болт.

Центральный замок. Также известные как двусторонние контргайки, которые могут накручиваться на шпильку любой стороной. Они обжаты в радиальном направлении по граням или по ребрам в центральной части крепежа, в результате в этих местах диаметр резьбы уменьшается. Деформированный участок отлично препятствует свободному отвинчиванию крепежа. Одним из видов является гайка Biloc.

Большим спросом в промышленности также пользуются цельнометаллические самоконтрящиеся гайки с металлической вставкой из пружинной стали (например, DIN 980 форма M). Дополнительный металлический упругий элемент в форме кольца, обжатого на эллипс или многогранник, обеспечивает надежную блокировку на резьбовом стержне за счет упругой деформации.

Распространенные стандарты самоконтрящихся гаек:

На рынке существуют и другие запатентованные формы конструктивного исполнения металлических стопорных гаек с преобладающим крутящим моментом, поэтому предоставленная информация не является исчерпывающей.

Окончательный контроль качества гаек с функцией самофиксации основан на измерении моментов завинчивания и отвинчивания, значения которых должны соответствовать установленным нормам. В отечественной промышленности установлены следующие нормы на максимальный момент первого завинчивания (М1зав) и минималь­ный момент пятнадцатого отвинчивания (М15отв).

Нормативы контрящих свойств самостопорящихся гаек:

Какой стороной устанавливают самоконтрящиеся гайки?

Можно ли повторно использовать самостопорящиеся гайки?

Существуют некоторые разногласия по поводу того, можно ли использовать гайки с нейлоновым кольцом повторно. Упругий и прочный полимерный вкладыш принимает свою исходную форму после отвинчивания, поэтому их можно использовать многократно с полной безопасностью и без ущерба для эффективности блокировки. Но каждый раз перед следующим применением важно определить степень износа полимерного кольца. При первых признаках потери упругости или разрушения, лучше отказаться от использования крепежа. Для некоторых особо ответственных креплений, например в авиастроении, повторное использование вообще не допускается.

Большинство видов цельнометаллических контргаек сохраняют работоспособность после нескольких сборок/разборок резьбового соединения. Но есть и один недостаток – каждое последующее снятие снижает «преобладающий крутящий момент», что снижает эффективность стопорного крепежа.

Всегда следуйте рекомендациям производителя относительно повторного использования самоконтрящихся гаек, смазочных материалов для резьбы и значений крутящего момента. Не применяйте стандартные значения моментов затяжки к крепежу с преобладающим крутящим моментом из-за дополнительного трения фиксирующего элемента.

Предупреждение: Стопорные гайки с перекосом резьбы считаются необратимыми, то есть не подлежат повторному использованию, так как после первого применения в них нарезается новая резьба, и они теряют свою блокирующую способность.

Настоятельно рекомендуется устанавливать стопорящиеся металлические контргайки ближе к концу стержня сопрягаемой детали, поскольку, чем длиннее ее ход по ответной резьбе, тем выше вероятность снижения ее фиксирующей функции и повреждения резьбы болта.

Кроме того, не используйте высокопрочные цельнометаллические контргайки с преобладанием крутящего момента с сопрягаемыми деталями низкой прочности, потому что твердая гайка может повредить резьбу сопрягаемого стержня.

Где применяются самоконтрящиеся гайки?

Самостопорящиеся гайки можно отнести к наукоемким крепежным деталям, потребность в которых растет в самых разных отраслях промышленности. Благодаря хорошим стопорящим свойствам, их стали широко применять в автомобилях, самолетах, вертолетах, велотехнике, мотоциклах, сельхозмашинах и другой технике, где они испытывают колоссальные вибрационные нагрузки. Без них не могли бы нормально эксплуатироваться вибротрамбовки и зерносушилки. На них полагаются производители детских колясок и игрушек.

Использование самоконтрящихся гаек в любом болтовом соединении позволяет не только исключить самоотвинчивание крепежа, но и значительно повысить надежность крепежного узла без применения дополнительных стопорных крепежных изделий.

Источник