0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самостопорящиеся гайки: особенности конструкции и применение

Содержание

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:

  • самолеты и вертолеты — лишний вес в воздухе никому не нужен. Поэтому использовать контргайки и гроверы — дорого и неэффективно;
  • автомобили и трактора — переход на автоматизированную сборку требует упрощения технологического процесса. Один из путей — использование инновационного крепежа;
  • строительная техника и инструменты — вибромашины, отбойные молотки, бетономешалки испытывают вибрационную нагрузку, в результате чего гайки самопроизвольно раскручиваются в первые же минуты эксплуатации;
  • велосипеды и мотоциклы — кто ездил на велосипеде, знает, что даже гайки с насечкой на фланце любят отходить, особенно на заднем колесе.

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:

  • с неметаллическим кольцом;
  • цельнометаллические.

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.

  • можно использовать много раз — после скручивания нейлон приобретает первоначальную форму;
  • накручивается на болт любой длины;
  • обеспечивает уплотнение соединения — не пропускает жидкости.
  • выдерживает температуру не более +120 o С, в связи с чем не может применятся в двигателях;
  • растворяются в агрессивных химических растворах.

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.

  • нужны большие усилия для срыва зажатой гайки;
  • не боятся высоких температур — выдерживают до +750 o С;
  • можно использовать в средах с активными химическими веществами.
  • практически все варианты гаек одноразовые — срывается резьба;
  • нельзя накрутить на длинный болт — причина та же;
  • болт и гайка должны быть одинаковой твердости. В противном случае на более мягком металле резьбовое соединение не держит.

В линейке цельнометаллических гаек со свойством самостопорения наиболее популярны:

  • гайка самоконтрящаяся с шайбой. Ее еще называют резьбовой гайкой с вставкой из пружинной стали, которая обеспечивает надежность зажима за счет упругой деформации дополнительного кольца — показатели крутящего момента самые высокие среди этого класса метизных изделий (регулируются евростандартом ISO 2320). Отличается высокой прочностью, не боится коррозии и перепадов температур. В комбинации с фланцем шайба способна держать соединение в самых ответственных местах: самолеты, ракеты, двигатели внутреннего сгорания и т.д.

  • фланцевые (DIN 6923). Метизы изготавливаются из цельного металла. Держат резьбовое соединение за счет насечек на фланце. Могут быть с деформированными участками резьбы, что увеличивает прилагаемую силу при срыве;

  • с искаженным участком резьбы. Наиболее распространенный вид гайки с сильным крутящим моментом, возникающим из-за перекошенной в отдельных местах резьбы (сделано специально). За счет неправильно нарезанных витков обеспечивается устойчивость к вибрации резьбового соединения;

  • деформацией на элипс. Обычная гайка с двух сторон на станке обжимается, после чего теряет форму круга. Резьба при этом не нарушается. При закручивании овальная форма стремится принять прежнюю форму. Благодаря этому создается фиксирующее сжатие;

  • обжатые по торцу в трех точках. Контрящая часть гайки находится в верхней части. Деформации подвергаются 1-2 витка резьбы. Этого достаточно для надежного фрикционного соединения;

  • конусообразным воротником. Гайка выпускается с конусообразным буртиком меньшего диаметра — получают за счет обжатия в трех местах. В результате создается гибкая динамика стопорного момента — крутящий момент затухает в осевом направлении;

  • колпачковые с пластиковой вставкой (крепятся около колпачка). Встречаются редко, в основном в транспортных средствах. Чаще можно увидеть без нейлонового кольца. Имеют размеры от М5 до М16. Используются для защиты от протечек масла.

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:

  • метизы с нейлоновой вставкой нужно закручивать вкладышем вверх;
  • гайки, обжатые по граням, считаются двухсторонними;
  • деформация по торцу и на овал требуют устанавливать крепеж контрящей стороной наружу;
  • гайки с пластиковым вкладышем можно использовать неоднократно, но при этом контролировать их износ;
  • цельнометаллические изделия нельзя наворачивать на длинные болты и использовать несколько раз (при желании — можно, но эффект стопора за счет деформационных изменений резьбы резко падает). Исключение — гайки с фланцем.
Читать еще:  Ангельские глазки — сделай свое авто заметным

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.

Самостопорящиеся гайки: особенности конструкции и применение

ГОСТ Р ИСО 2320-2009

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Гайки стальные самостопорящиеся

МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

Prevailing torque type steel nuts. Mechanical and performance properties

Дата введения 2011-01-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ), Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт» (ФГУП «НАМИ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 229 «Крепежные изделия»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 декабря 2009 г. N 693-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 2320:2008 «Гайки стальные самостопорящиеся. Механические и эксплуатационные свойства» (ISO 2320:2008 «Prevailing torque type steel nuts — Mechanical and performance properties», IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р 50271-92 (ИСО 2320-83)

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает механические и эксплуатационные свойства стальных самостопорящихся гаек при испытании в условиях с температурой окружающей среды от 10 °С до 35 °С, включая отдельное испытание по определению стопорящих свойств (эксплуатационных свойств) и/или характеристик стопорящего момента и усилия предварительной затяжки.

Настоящий стандарт распространяется на самостопорящиеся гайки цельнометаллические и самостопорящиеся гайки с неметаллической вставкой:

a) с треугольной резьбой по ИСО 68-1;

b) с комбинациями диаметров и шагов по ИСО 261 и ИСО 262;

c) с крупным шагом резьбы М3 до М39 и механическими свойствами по ИСО 898-2;

d) с мелким шагом резьбы М8х1 до М39х3 и механическими свойствами по ИСО 898-6;

e) при температуре от минус 50 °С до плюс 150 °С для цельнометаллических гаек.

Примечание 1 — Смотри раздел 7, абзац 3;

f) при температуре от минус 50 °С до плюс 120 °С для гаек с неметаллической вставкой.

Примечание 1 — Смотри раздел 7, абзац 4.

2 Нормативные ссылки

Следующие ниже нормативные документы содержат положения, которые посредством ссылок в данном тексте составляют положения настоящего стандарта.

Для нормативных документов с указанием даты публикации, на которые имеются ссылки, не распространяется действие последующих изменений или пересмотров этих документов.

ИСО 273:1979 Изделия крепежные. Отверстия с гарантированным зазором для болтов и винтов (ISO 273:1979, Fasteners — Clearance holes for bolts and screws)

ИСО 898-1 Механические свойства крепежных изделий из углеродистой и легированной стали. Часть 1. Болты, винты и шпильки (ISO 898-1, Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel — Part 1: Bolts, screws and studs)

ИСО 898-2 Механические свойства крепежных изделий. Часть 2. Гайки с установленными значениями пробной нагрузки. Крупная резьба (ISO 898-2, Mechanical properties of fasteners — Part 2: Nuts with specified proof load values — Coarse thread)

ИСО 898-6 Механические свойства крепежных изделий. Часть 6. Гайки с установленными значениями пробной нагрузки. Мелкая резьба (ISO 898-6, Mechanical properties of fasteners — Part 6: Nuts with specified proof load values — Fine pith thread)

ИСО 965-2 Резьбы метрические ИСО общего назначения. Допуски. Часть 2. Предельные размеры резьбы для болтов и гаек общего назначения. Средний класс точности (ISO 965-2, ISO general purpose metric screw threads — Tolerances — Part 2: Limits of sizes for general purpose external and internal screw threads — Medium quality)

ИСО 16047 Изделия крепежные. Испытания крутящего момента и усилия предварительной затяжки (ISO 16047, Fasteners — Torque/clamp force testing)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 16047, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 гайка самостопорящаяся (prevailing torque type nut): Гайка, которая не может свободно вращаться по сопряженной резьбе ввиду наличия в ней элемента, создающего стопорящий момент, и которая обеспечивает сопротивление вращению, не зависящее от усилия затяжки.

3.2 стопорящий момент гайки (prevailing torque type developed by a nut): Крутящий момент, необходимый для вращения гайки по наружной резьбе сопряженного элемента при отсутствии осевой нагрузки.

3.3 стопорящий момент при закручивании (prevailing-on torque): Крутящий момент для вращения гайки по наружной резьбе сопряженного элемента, измеренный в процессе закручивания гайки при отсутствии усилия затяжки.

3.4 стопорящий момент при откручивании (prevailing-off torque): Крутящий момент для вращения гайки по наружной резьбе сопряженного элемента на 360° после снятия усилия предварительной затяжки.

3.5 гайка самостопорящаяся цельнометаллическая (prevailing torque all metal type nut): Гайка, имеющая цельную и составную металлическую конструкцию, у которой характеристики стопорящего момента зависят от контролируемой деформации резьбы и/или основания гайки или металлической вставки (металлических вставок).

3.6 гайка самостопорящаяся с неметаллической вставкой (prevailing torque non-metallic insert type nut): Гайка, имеющая составную конструкцию, в которой характеристики стопорящего момента зависят от зафиксированной в гайке вставки (вставок) из неметаллического материала.

3.7 точка посадки (seating point): Точка, в которой при закручивании появляется усилие предварительной затяжки.

4 Обозначения

В настоящем стандарте применены обозначения по ИСО 16047, а также следующие обозначения:

— — диаметр отверстия в приспособлении;

— — нижнее предельное значение нагрузки для определения общего коэффициента трения, составляющее 65% от ;

— — верхнее предельное значение нагрузки для определения общего коэффициента трения, составляющее 75% от ;

— — испытательное усилие предварительной затяжки (усилие, не влияющее на процесс затяжки), составляющее 80% от ;

— — стопорящий момент при закручивании, Н·м;

— — стопорящий момент при откручивании, Н·м;

— — нижнее предельное значение крутящего момента для определения общего коэффициента трения при ;

— — верхнее предельное значение крутящего момента для определения общего коэффициента трения при ;

— — крутящий момент при испытании, соответствующий 80% пробной нагрузки, Н·м (см. таблицы 1-8);

— — общий коэффициент трения.

5 Резьба

Резьба самостопорящихся гаек должна соответствовать ИСО 965-2, за исключением участка стопорящего элемента:

a) для самостопорящихся гаек с неметаллической вставкой проходной калибр должен свободно завинчиваться (от руки) до соприкосновения со вставкой, создающей стопорящий момент;

b) для самостопорящихся цельнометаллических гаек проходной калибр должен свободно завинчиваться (от руки) по крайней мере на один шаг.

6 Смазочное средство

По усмотрению изготовителя для соблюдения эксплуатационных требований при изготовлении производственной партии применяют смазочное средство

7 Механические свойства самостопорящихся гаек

Механические свойства самостопорящихся гаек должны соответствовать ИСО 898-2 или ИСО 898-6.

Для испытания пробной нагрузкой следует применять методы испытаний, установленные в 9.2.

Чтобы сделать выбор по применению самостопорящихся цельнометаллических гаек при температуре, выходящей за пределы диапазона от минус 50 °С до плюс 150 °С, потребители должны консультироваться с опытным специалистом по материалам крепежных изделий.

При применении самостопорящихся гаек с неметаллической вставкой за пределами диапазона температур от минус 50 °С до плюс 120 °С или близко к предельным температурам может уменьшаться стопорящий момент и может потребоваться использование неметаллических материалов, отвечающих соответствующим требованиям. Чтобы сделать выбор по применению самостопорящихся гаек с неметаллической вставкой при температуре, выходящей за пределы диапазона от минус 50 °С до плюс 120 °С, потребители должны консультироваться с опытным специалистом по материалам крепежных изделий.

8 Эксплуатационные требования к стопорящим свойствам

Стопорящий момент при закручивании не должен превышать значения, приведенные в таблицах 1-8, для применяемой гайки.

Стопорящий момент при откручивании должен превышать значения, приведенные в таблицах 1-8, для применяемой гайки.

Для контроля поставки при приемке проводят испытание при первом закручивании/откручивании, если нет иного соглашения.

При первоначальном контроле и в спорном случае следует также проводить испытание при пяти откручиваниях, если нет иного соглашения.

Характеристики стопорящего момента уменьшаются, как функция от числа повторных использований; при каждом повторном использовании гайки потребитель должен учитывать уменьшение характеристик стопорящего момента.

По требованию заказчика могут проводиться испытания на температурную стойкость самостопорящихся гаек с неметаллической вставкой в соответствии с приложением А.

Абзацы 3 и 4 раздела 7 также относятся к эксплуатационным требованиям.

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.

Читать еще:  Бумажная перезагрузка

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:

  • цельнометаллические
  • с неметаллической вставкой

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.

Все цельнометаллические самостопорящиеся гайки обеспечивают блокирующее действие за счет некоторого изменения формы — чаще всего за счет деформированного участка гаечной резьбы, который врезается в сопрягаемую деталь при затяжке. Это означает, что нужно приложить большее усилие как для сборки, так и для разборки соединения. Кроме того, они полностью металлические, поэтому их можно использовать в местах, где есть воздействие определенных химических веществ и повышенных температур, вплоть до 750 градусов по Цельсию.

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

  • Цельнометаллические стопорные гайки имеют меньше ограничений по температуре и химическим веществам, но они склонны к истиранию резьбы и их трудно навинтить на длинные болты.
  • Изделия с неметаллическим вкладышем имеют ограничения по температуре и не устойчивы к некоторым химическим веществам, но могут быть свинчены с длинными болтами без повреждения резьбы. Кроме того, поскольку неметаллический элемент плотно прилегает к сопрягаемой резьбе, он обеспечивает эффективное уплотнение соединения.

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:

  • DIN 980, 982, 985, 986, 6924, 6925, 6926, 6927
  • ISO 7040, 7042—7044, 7719-7720, 10511—10513
  • EN 1663, 1664, 1666, 1667
  • ГОСТ Р 50271-92, ГОСТ Р 50272-92, ГОСТ Р 50273-92

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:

Резьба М1зав (максимальный), Н*м М15отв (минимальный), Н*м
М30,70,03
М40,90,1
М51,30,15
М62,70,2
М84,90,4
М106,90,6
М129,81,0
М1412,71,5
М1615,72,0

Какой стороной устанавливают самоконтрящиеся гайки?

  • Контргайки с неметаллическим вкладышем накручивается на шпильку стороной без резинки.
  • Цельнометаллические гайки, обжатые по торцу и деформированные на эллипс, устанавливаются контрящим элементом наружу.
  • Модели, обжатые по граням и ребрам, являются двусторонними.

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.

Самостопорящиеся гайки: особенности конструкции и применение

Самостопорящиеся гайки являются крепежными деталями, используемыми в различных конструкциях. За счет метиза обеспечивается надежная фиксация резьбовых соединений, при этом не нужны вспомогательные элементы в виде шайб, шплинтов.

Самостопорящиеся гайки представляют собой конструкцию, которая стопорит соединение благодаря силам трения, появляющимися между деформированными участками резьбового соединения. Отсутствует самопроизвольное раскручивание гайки. Это называется “преобладающий крутящий момент”, возникающий в процессе монтажа гайки на болт до появления затяжки. Показатель крутящего момента фиксируется при вращении гайки.

Для производства метизов применяется метод холодной высадки на многопозиционных автоматах. Показатели прочности не отличаются от гаек в стандартном исполнении. Конструкции с классом прочности 5 и 6 не проходят термическую обработку. Подобная процедура распространена для показателей в 8, 9, при этом термообработка обязательна для элементов с классом прочности в 10 и 12. В некоторых случаях дополнительно предусмотрено защитное покрытие.

На отечественных производствах применяется ГОСТ Р 50271-92, соответствующий европейскому стандарту ISO 2320-83. Изготовление цельнометаллических самостопорящихся метизов регулируется стандартом ГОСТ Р 50272-92 (ISO 7042-83). При использовании неметаллической вставки применяется ГОСТ Р 50273-92 (ISO 2320-2007).

Разновидности гаек

Существует множество вариантов самостопорящихся гаек, среди которых есть несколько наиболее распространенных вариантов.

Цельнометаллические

Трение в резьбе появляется при помощи местной деформации резьбовой части. Данная операция называется “обжатие” и производится на специализированном оборудовании после нарезания резьбы. Процедура выполняется в радиальном направлении, а также в осевом или под небольшим углом по отношению к оси.

Читать еще:  Обзор воблера ZipBaits Rigge 70F или «Легенда под номером 70»

С полимерным кольцом

В процессе сборки кольца и корпусной части обязательна фиксация вставки во избежание прокручивания. Показатель внутреннего диаметра элемента равен резьбовой части. Закручивание приводит к появлению резьбы. Стопорение происходит за счет упругости используемого материала. После демонтажа резьбовая часть сохраняется не полностью, некоторые участки заплывают, поэтому возможно многократное использование элемента.

С резьбовой пружинной вставкой

Данный вариант метизов имеет обжатый виток. Используемая вставка гарантирует высокую надежность во время зажима гайки. Показатели крутящего момента определяются европейским стандартом ISO 2320. Стоит заметить, что гайки с резьбовой пружинной вставкой отличаются высокой точностью, долго сохраняют прочность, устойчивы к воздействию коррозии и перепадам температур.

Некоторые варианты гаек производятся с фланцем. Этот элемент значительно увеличивает надежность и подходит для создания ответственных соединений. Фланец увеличивает крутящий момент страгивания в процессе откручивания.

Технические свойства гаек

Необходимые технические характеристики самостопорящихся гаек обеспечены за счет установленной общепринятыми стандартами величины крутящего момента при 1 и 5 откручивании. Данный показатель не должен быть меньше установленных нормативов. Для стандартного метиза М8×1,25 c классом прочности 8 нормальное усилие затяжки должно быть равным 15,9 кН. При первом закручивании показатель крутящего момента составляет 6,0 Нм, а откручивания от 0,85 Нм. После 5 откручивания обязательны показатели от 0,6 Нм. Такие характеристики являются определяющими для самостопорящейся гайки.

Процедура испытаний на величину крутящего момента в большинстве случаев выполняется производителем на заключительном этапе выпуска метизов. Также предусмотрена проверка потребителем. Для испытаний разработано простое устройство, позволяющее измерять крутящий момент. Оно представляет собой зажимной механизм для пары болта с гайкой. В процессе измерений под гайкой размещается плоская шайба, при этом болт надежно фиксируется для исключения самопроизвольного прокручивания. Длина болта выбирается исходя из того, чтобы при касании шайбы гайкой оставался небольшой выступ от 4 до 7 резьбовых витков. При этом рекомендуемое расстояние между опорными поверхностями метизов должно составлять от 4d. Также для проведения измерений часто применяются специальные динамометрические ключи или подобные инструменты, обязательна точность с погрешностью до 2%. Для определения усилия затяжки погрешность не должна превышать 5%. Рекомендуемая скорость закручивания и откручивания при проведении процедуры составляет до 30 об/мин.

Особенности монтажа

При установке самостопорящихся гаек обязательно учитывайте, что не во всех случаях заданный крутящий момент является гарантией необходимого усилия затяжки. Это происходит по причине воздействия коэффициента трения в резьбовой части и на опорной поверхности. В среднем разброс достигает 25%. Факт в том, что любые метизы не способны создать абсолютного сохранения усилия затяжки, поскольку может ослабиться напряжение. Также на это влияют даже незначительные дефекты на контактных поверхностях. Путем проведения испытаний на вибрационные нагрузки (например, метод Юнкера), определяют возможное снижение усилия предварительной затяжки. Для гаек, оснащенных неметаллическим вкладышем, после 400-600 циклов колебаний уменьшение составляет до 15%, для обжатых гаек показатель достигает 20%.

Перечисленные виды гаек имеют преобладающий крутящий момент, но некоторые варианты его лишены. Например, метизы с зубчатым опорным торцом. Стопорение появляется только после затягивания соединения. Обратите внимание, что данный вариант деталей должен иметь прочность, равную прилегающей конструкции для увеличения надежности стопорения. Подобными свойствами обладают метизы с закатанной зубчатой шайбой. Обе конструкции производятся без применения конкретных стандартов, поэтому испытание на стопорящие свойства возможны только в результате сравнения или установления величины момента страгивания в процессе откручивания.

Международными нормативами не предусмотрено конкретных размеров и особенностей конструкции стопорящих деталей, поэтому возможны разные виды исполнения метизов. Единственное требование — соответствие стандарту ISO 2320. В разных узлах встречаются всевозможные исполнения самостопорящихся гаек.

Немного истории

В XX веке был разработан новый метод определения и уменьшения затрат на производство и реализацию крепежных элементов. Автором идеи является американская компания Illinoice Tool Works Inc. Метод использовался для изготовления самосверлящих винтов Teks и болтов SEMS. Данный вариант назывался IPC (In Place Cost), означающий “Цена на месте”. Немного позже способ заимствовали европейские производители, которые значительно преобразовали и усовершенствовали его. Суть метода в том, что затраты включают в себя все этапы от оформления заказа до монтажа конструкции.

Один из ключевых объектов уменьшения производственных затрат — это этап сборки с монтажом крепежного изделия в определенный узел, а также сопутствующее сервисное обслуживание механизма. Обратите внимание на то, что в автомобиле применяется до 4 тысяч крепежных элементов.

Резьбовые соединения должны быть надежными, поэтому в автомобиле- и машиностроении, а также при производстве другой техники, используются самостопорящиеся крепежи. Особенно распространено явление в ответственных соединениях. Например, двигателе, трансмиссии, рулевом управлении и других узлах. Как раз в них распространено применение самостопорящихся гаек, рассматриваемых в данной статье.

Впервые патенты на производство самостопорящихся гаек были зарегистрированы в США в 30-х годах прошлого века. Самый большой объем регистрации патентов был зафиксирован в середине XX века, на тот период пришлось более 100 новых патентов и гайки начали использоваться повсеместно.

Конструктивные особенности

Наиболее распространенным считается класс цельнометаллических гаек с преобладающим крутящим моментом, которые имеют деформации на резьбовой части. После обжатия происходит изменение резьбового шага, а также профиль и диаметр резьбовой части.

В процессе обжатия по торцу рабочий инструмент направляется по осевой части метиза в область витков. Предусмотрено 2 варианта деформации — осевое и радиальное с уменьшением шага, а также внутреннего диаметра.

В случае обжатия крепежного элемента по граням и ребрам выбирается радиальное направление. Предусмотрено уменьшение диаметра резьбовой части. Инструмент, который используется для деформации, отличается формой точки, кольца, прямоугольника или другой необходимой фигуры.

Особое внимание стоит уделить гайкам с увеличенной конусной или сферической фаской возле торца. Инструмент смещается в процессе деформации к оси. Также существует комбинированная деформация, выполняющаяся одновременно по конусной части и торцу или по конусу с гранями.

Цельнометаллические самостопорящиеся гайки распространены повсеместно. Один из самых известных производителей — это американская компания Aztech Lock Nut Co., которая выпускает данный вид крепежных изделий с 1978 года. Производитель специализируется на изготовлении гаек с деформацией по граням, торцу в нескольких точках, а также комбинированных вариантах и с нейлоновой вставкой.

Еще одна не менее известная европейская компания — это Bulten AB. Фирма специализируется на выпуске самостопорящихся крепежей с фланцем, оснащенных деформацией по трем площадкам (Tri-Ioc). Компания из Англии Crest Industrial реализует метизы с деформацией по торцу, граням, ребрам и многие другие.

Заключение

Специалисты считают, что самостопорящиеся гайки возможно причислить к наукоемким метизам. С каждым днем спрос на данный вид крепежных изделий возрастает, при этом использование на отечественном производстве минимально, несмотря на то, что они значительно увеличивают надежность различных соединений.

Самоконтрящиеся гайки

В обычном крепеже для избежания непроизвольного откручивания нужны шайбы, шплинты или контргайки, однако применяться эти метизы могут не везде. Гайка самостопорящаяся в дополнительной фиксации не нуждается, поэтому ее используют в автомобилестроении и других сферах, где важна прочность и надежность соединения.

Гайка с нейлоновым кольцом (вставкой) – это представитель прогрессивного и многофункционального крепежа. Метиз с контрящим кольцом из полиамида или нейлона является продуктом длительных исследований и испытаний, в процессе которых был достигнут желаемый эффект. Крепеж этого типа производится по принципу холодной объемной штамповки. Данная технология подразумевает использование высокотехнологичного холодноштамповочного оборудования с производительностью 400 шт/мин.

Завальцованный нейлоновый вкладыш обеспечивает гайке самофиксацию. Даже если под воздействием динамических нагрузок соединение ослабнет, оно не будет быстро развинчиваться, как это происходит с обычными шестигранными метизами. В работе гайки используется принцип «натяга», что подразумевает нарезку резьбы с маленьким положительным допуском. Завинчивая крепежный элемент, мастер прилагает усилия, чем обусловлено высокое трение между витками. Именно это трение и удерживает гайку на болте даже при сильной вибрации.

Гайка самоконтрящаяся DIN 985 (низкая)

Гайка DIN 985 со стопорным кольцом из нейлона в последние годы получила широкую востребованность в автомобилестроении и в авиационной промышленности. Эластичные кольца обеспечивают надежность крепежа, выполняет функцию амортизаторов, поглащая вибрации.

Гайки самостопорящиеся – ГОСТ для DIN 985:

  • размер резьбы (мм) М 2.5 — М 48;
  • шаг резьбы 0,5-5 мм;
  • высота с нейлоновым кольцом 4-48 мм;
  • допуск резьбы 6H;
  • класс точности A – до М 16, B – после М 16.

Гайка самостопорящиеся DIN 982 (высокая)

Отличие крепежных элементов DIN 982 от DIN 985 заключается в разной их высоте при том же диаметре. По ГОСТ метизы DIN 982 выше, чем самоконтрящиеся гайки DIN 985. Например, при диаметре М 16 первая имеет высоту 14,1 мм, вторая – 10,5 мм.

Гайки самоконтрящиеся – ГОСТ для DIN 982:

  • размер резьбы (мм) М 3-М 24;
  • шаг нарезки 0,8-3 мм;
  • высота с контрящим кольцом 6,3-28 мм;
  • поле резьбового допуска 6H;
  • точность A – до М 16, B – после М 16.

Сфера применения самоконтрящихся гаек

Самостопорящие гайки DIN 982 и DIN 985 повышают технические характеристики узлов и механизмов автомобилей. Применение высокотехнологичных метизов позволяет существенно снизить расходы при сборке или ремонте авто. Используют этот крепеж везде, где нужно в условиях сильной вибрации придать соединению максимальную надежность и прочность.

Такие гайки востребованы в самолетостроении. Применение их в качестве элементов узлов летательных аппаратов является одним из факторов безопасной эксплуатации современных самолетов и вертолетов.

Гайки с нейлоновыми вставками используются для производства спецтехники, например отбойных молотков, вибротрамбовок для укладки асфальта и обустройства базовой подушки из гравия и песка.

Конструктивные особенности

Крепежные гайки с нейлоновой вставкой и внутренней винтовой нарезкой изготавливаются из углеродистой стали или нержавеющей стали А1 — А5. Метизы выпускаются в оцинкованном варианте и без защитного цинкового покрытия. Торцы гаек разной формы: внешний – как у обычного шестигранника, второй выполнен по типу кольца, наружный край которого завальцован внутрь. Кольцо удерживает полиамидный вкладыш, нужный для самостопорения метиза, накрученного на стержень болта.

Источники:

http://stroyguru.com/instrumenty-i-materialy/obzor-samokontryashhihsya-gaek/

http://docs.cntd.ru/document/1200077703

http://krepcom.ru/blog/products-articles/samostoporyashchiesya-gayki-nadezhnaya-fiksatsiya-rezbovykh-soedineniy/

Самостопорящиеся гайки: особенности конструкции и применение

http://nmkn.ru/company/news/samokontryashchiesya_gayki/

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector