Виды стопорения крепежных деталей

Виды стопорения крепежных деталей

Виды стопорения крепежных деталей.

Все нарезные крепежные детали машин должны быть надежно застопорены от самоотвертывания. Несоблюдение этого правила приводит к самым серьезным последствиям; известны случаи, когда отвернувшиеся внутри механизма гайка или болт вызывали тяжелые аварии и выводили из строя дорогостоящие агрегаты.

Различают два основных способа стопорения. Позитивное (или жесткое) стопорение заключается в том, что стопоримая деталь соединяется со стопорящей деталью жесткой связью стопором; отвертывание стопоримой детали невозможно без среза, разрушения или деформации стопора. К этому способу относится стопорение шплинтами, отгибными шайбами, пластинками, вязочной проволокой и т. д.

Другой способ заключается в создании повышенного трения между стопоримой и стопорящей деталями; этот способ называют фрикционным стопорением. К нему относится стопорение контргайками, упругими подкладными шайбами, самоконтрящимися гайками и т. д. Фрикционное стопорение менее надежно, чем позитивное; всегда существует опасность уменьшения силы трения и, как следствие, ослабление соединения.

По этой причине во всех ответственных соединениях и в соединениях, расположенных внутри машины, применяют только позитивное стопорение (главным образом шплинтами). Менее ответственные соединения, ослабление которых не может вызвать аварии машины, а также наружные (доступные для наблюдения) соединения допускается стопорить фрикционным способом. Однако в этом случае необходим периодический контроль с подтяжкой ослабевших соединений.

Разновидностью фрикционного стопорения является упругое стопорение, заключающееся в том, что в соединение вводят упругий элемент, постоянно поддерживающий натяжение в системе. Чем больше податливость системы, тем надежнее фрикционное стопорение; сила трения между стопоримой и стопорящей деталью будет поддерживаться при появлении некоторых остаточных деформаций, вибрациях, пульсациях нагрузки и т. д. При стопорении контргайками система почти не обладает упругостью, при стопорении шайбами Гровера (пружинными шайбами) обладает незначительной упругостью; при некоторых видах фрикционного стопорения обеспечивается весьма большая упругость.

Существуют и смешанные способы стопорения, в которых сочетаются принципы позитивного и фрикционного стопорения. Таков, например, случай храповых шайб. Здесь стопорение осуществляется отчасти повышенным трением в резьбе в результате упругой деформации шайбы при затяжке и отчасти созданием жесткой связи между гайками и корпусом в результате врезания зубьев шайбы в торец гайки и опорную поверхность корпуса.

Гайку можно стопорить на болт и на корпус (стягиваемую деталь). Различают следующие случаи. 

1. Гайка удерживается за резьбу болта. При этом способе между витками резьбы гайки и болта теми или иными приемами создают повышенное трение, увеличивающее сцепление между гайкой и болтом. К данному способу относят, например, стопорение за счет натяга в соединении, контргайками, упругими подкладными шайбами, самоконтрящимися упругими гайками и т. д.

2. Гайка удерживается за тело болта. При этом способе применяют стопор той или иной формы, который одновременно входит в отверстия или выемки в теле болта и гайки. К данному способу относят стопорение шплинтами, шайбами с oтгибными лапками и т. д. Этот способ стопорения позитивный.

3. Гайка удерживается за корпус. При этом способе создают жесткую или упругую связь между гайкой и стягиваемой деталью (корпусом) или установленными на ней элементами. К данному способу относят, например, стопорение гаек лепестковыми шайбами с отгибом лепестков на гайку и на корпус, стопорение привертными шайбами с вырезами под гайку, вязку гаек проволокой и т. д. При этом способе обязательна одновременная фиксация болта от проворота относительно корпуса; иначе возможно самопроизвольное вывертывание болта из гайки.

На рис. 284 изображены различные способы стопорения крепежных деталей. Здесь примером фрикционного способа является стопорение шайбой Гровера, примером позитивного способа — стопорение шплинтами, отгибной шайбой и проволочной вязкой. Для болтов (а) и шпилек (б) применимы все возможные способы стопорения: фрикционного, позитивного с фиксацией гайки на тело болта или шпильки, позитивного с фиксацией гайки на корпус. Для ввертных болтов (в) возможно фрикционное (I) и позитивное стопорение болта на корпус (II, III).

Способы стопорения крепежных деталей

Во всех случаях целесообразно увеличивать податливость болта. Это повышает надежность стопорения, способствуя сохранению постоянного натяга в соединении.

Соединения с короткими жесткими болтами (рис. 285, I) быстро ослабевают в эксплуатации, так как остаточные деформации, неизбежно возникающие со временем в резьбе и на опорных поверхностях, соизмеримы с удлинением болта при затяжке; поддерживать постоянный натяг в соединениях такого типа невозможно, особенно в условиях тряски, вибраций и пульсации нагрузки. Не помогает в данном случае и позитивное стопорение (рис. 285, II), шплинты только предупреждают потерю болта или гайки, соединение же с течением времени все равно ослабевает и делается неработоспособным.

Жесткие и податливые болты, способы увеличения податливости системы

В тех случаях, когда применение коротких жестких болтов продиктовано необходимостью (например, случай крепления отъемных листовых элементов рам, облицовок и т. д.), приходится прибегать к периодическому осмотру и подтяжке ослабевших соединений (регулярная подтяжка всех болтовых соединений шасси и корпуса автомашин). Шплинтовку гаек в данном случае не применяют, так как она только затруднила бы подтяжку.

Рациональное решение задачи состоит в увеличении податливости системы. Длинные тонкие упругие болты (рис. 285, III) могут удерживать гайку от самоотвертывания; шплинтовка в данном случае является дополнительной мерой предосторожности. Применение длинных болтов, однако, далеко не всегда возможно из-за габаритных условий; в этих случаях прибегают к установке специальных упругих элементов (рис. 285, IV—VI).

Способы стягивания упругих фланцев

Аналогичный результат дает и повышение упругости стягиваемых деталей. На рис. 286, I, II приведены способы стягивания упругих фланцев; на рис. 287, I, II, III — прижима упругой крышки. Подобные конструкции, разумеется, применимы только в случае, если детали изготовлены из прочного материала с высоким модулем упругости. В целях исключения перетяжки соединении вводят ограничители (рис. 287, II, III). Величина затяжки в данном случае определяется размером зазора (а), выбираемого при затяжке.

Установка болта на упругой крышке

Гайки, работающие под постоянным натягом сильных пружин (рис. 288, I), испытывают фрикционное стопорение. Однако при работе в условиях вибраций или под динамической нагрузкой целесообразно дополнительно стопорить гайку тем иди иным способом (рис. 288, II).

Затяжка пружины. Стопорение гайки

Глухое стопорение применяют в случаях, когда гайку на болте устанавливают навсегда.

На рис. 289 показаны различные способы глухого стопорения: полной (I) или частичной (II) сваркой (пайкой) гайки и болта, раскерновкой (III), расклепкой (IV) или развальцовкой (V, VI), обжатием удлиненного «воротника» гайки (VII), расклиниванием конца болта коническим штифтом (VIII), прошпиливанием гайки и болта штифтом (IX).

Способы глухого стопорения гаек на болте

Наиболее простым способом из указанных является сварка, особенно частичная (достаточно одной капли расплавленного металла).