Ослаблениеболт и гайкасоединения — распространенная проблема отказов в машиностроении, которая всегда была горячей темой исследований в индустрии крепежа. В этом документе, основанном на практическом опыте сборки и реальных условиях работы, рассматриваются основные конструкции, препятствующие-расшатыванию болтов и гаек, подробно описываются принцип работы, применимые сценарии и присущие дефекты каждого метода предотвращения-расшатывания. В то же время в нем объясняется основной механизм долгосрочного-предотвращения-защиты от ослабления самоконтрящихся гаек, а также предоставляются надежные ссылки для-выбора крепежа на месте и формулирования процесса сборки.
1. Распространенные типы и принципы борьбы с-расшатываниемБолты и гайки
1.1 Двойная гайка, предотвращающая-расшатывание (противоотвинчивающаяся стыковая гайка-)
Также известен как контргайка, предотвращающая-расшатывание. После того, как две гайки затянуты друг против друга в обратном направлении, между ними будет создаваться непрерывная осевая сила сжатия, которая будет действовать на контактные поверхности резьбы в зацеплении. Чем сильнее затянуты две гайки, тем больше нормальное давление на контактные поверхности резьбы, а также момент трения между парами резьбы. Любое вращательное ослабление гаек должно преодолевать большую силу трения между зацепленными резьбами. Даже если внешняя нагрузка колеблется во время работы оборудования, давление подъема между двумя гайками остается постоянным, обеспечивая устойчивый эффект предотвращения-расшатывания.
Применимые сценарии: Подходит для болтовых соединений с требованиями к предварительному натягу или без них, применимо только для условий работы с небольшой вибрацией и стабильной нагрузкой.
Недостатки: Занимает большое пространство для установки по оси, имеет ограниченную способность к расшатыванию-и легко выходит из строя в условиях сильной вибрации.
1.2 Жесткая стопорная вогнутая-выпуклая гайка, предотвращающая-отвинчивание
Гайка Hard Lock, предотвращающая-раскручивание, состоит из нижней выпуклой гайки и верхней вогнутой гайки для комбинированного использования. Нижняя выпуклая гайка подвергается эксцентриковой обработке с небольшим смещением центра и играет роль клинового блока; верхняя вогнутая гайка обработана в стандартный концентрический круг без отклонения центра. Все соединительные поверхности верхней и нижней гаек представляют собой конические вогнутые-выпуклые поверхности, образующие после затяжки механическую самоблокирующуюся-структуру, аналогичную молотковому клину.
Небольшая осевая предварительная нагрузка может создать огромное радиальное запирающее давление на конических поверхностях соединения. Давление передается на зацепленную резьбу синхронно, что значительно увеличивает момент трения как на контактных поверхностях резьбы, так и на вогнутых-выпуклых конических поверхностях. Он механически блокирует тенденцию вращения нити и обеспечивает превосходную защиту от-расшатывания.
Применимые сценарии: Применяется к болтовым соединениям с требованиями к предварительному натягу или без них и может использоваться для длительной-службы в суровых условиях работы с высокочастотной-сильной вибрацией и переменными нагрузками.
Недостатки: Требует чрезвычайно высокой точности обработки для эксцентриковой конструкции, сложного производственного процесса и высоких затрат на закупку.
1.3 Гайка Spiralock, предотвращающая-ослабление
Основной конструктивной особенностью гаек Spiralock является клиновидный наклон-образной формы под углом 30 градусов, обработанный у основания внутренней резьбы. Когда болты и гайки затягиваются и зацепляются, кончики резьб болтов плотно прижимаются к клиновидному-склону внутренней резьбы, образуя высоко-жесткую фиксирующую силу.
Для стандартной обычной резьбы угол между нормальным контактным усилием на поверхностях резьбы и осью болта составляет 30 градусов. Резьба Spiralock меняет угол профиля резьбы, благодаря чему внутренний угол достигает 60 градусов. Нормальное давление пар резьб намного превышает осевое давление крепления, что значительно повышает сопротивление трению и полностью ограничивает ослабление резьбы при вращении.
Применимые сценарии: Применимо только к соединительным конструкциям, требующим стабильной предварительной нагрузки, при этом соединяемые детали не должны быть изготовлены из слишком мягких материалов.
Недостатки: Эффект предотвращения-расшатывания полностью исчезнет, как только предварительная нагрузка болта уменьшится; больший момент затяжки необходим для преодоления сопротивления трения между зубьями резьбы и достижения требуемого предварительного натяга болта.
1.4 Разъемная пружинная шайба, предотвращающая ослабление-расшатывания
После того, как гайка затягивается, чтобы сплющить разрезную пружинную шайбу, шайба создает постоянную упругую силу отскока, чтобы обеспечить плотное прилегание внутренней и внешней резьбы. Момент трения, создаваемый постоянной контактной силой, предотвращает вращение гайки. Между тем, острые режущие кромки в разрезном отверстии впиваются в нижнюю поверхность гайки и поверхность соединяемых деталей соответственно, дополнительно предотвращая относительное вращение гаек за счет физической блокировки.
Ограничения приложения: Не подходит для соединений со сверхтвердыми поверхностями; режущие кромки не могут внедриться в твердые материалы и полностью теряют функцию защиты от расшатывания. Он также не применим к соединениям, требующим высокого предварительного натяга, поскольку ускоряет ослабление предварительного натяга болтов.
1.5 Коническая пружинная шайба, предотвращающая расшатывание-
В ней применяется тот же принцип предотвращения-расшатывания, что и в обычных разъемных пружинных шайбах: сила упругого отскока после сжатия сжимает пары резьб и предотвращает ослабление трением. По сравнению с обычными разъемными пружинными шайбами конические пружинные шайбы имеют более высокую структурную жесткость и могут обеспечивать большее осевое давление при том же ходе сжатия, обеспечивая лучшую устойчивость и производительность против-расшатывания.
Ограничения приложения: по-прежнему не подходит для высокоточных-соединительных деталей со строгими требованиями к предварительному натягу.
1.6 Nord-Lock двухслойная-самостопорная-шайба
Шайбы такого типа используются парами, с большими-наклонными зубьями с одной стороны и радиальными противоскользящими-зубцами с другой стороны. При сборке две шайбы устанавливаются наоборот наклонными поверхностями зубьев друг к другу. После затяжки наружные радиальные зубцы плотно впиваются в торец гайки и поверхность соединяемой детали, полностью фиксируя наружные контактные поверхности, оставляя лишь относительное скольжение между внутренними наклонными поверхностями зубьев двух шайб.
Когда болты имеют тенденцию ослабляться и вращаться, эффект клинового домкрата между внутренними наклонными поверхностями зубьев будет создавать осевую подъемную силу. Расстояние подъема, создаваемое шайбами, больше, чем расстояние осевого подъема, вызванное ослаблением резьбы, что полностью блокирует тенденцию к ослаблению резьбы и обеспечивает постоянный эффект предотвращения-расшатывания.
Ограничения приложения: нельзя использовать для ультра-твёрдых или ультра-мягких поверхностей суставов. Шайба имеет определенное направление установки и теряет функцию защиты от-расшатывания, если установлена наоборот. Это также недействительно для свободных соединений без предварительного натяга.
2. Основной принцип не-нерасшатыванияСамоконтрящиеся-гайки
Долгосрочное-предотвращение-снижения производительностисамоконтрящиеся-гайкипроисходит из специально оптимизированной не-стандартной структуры потоков.
У основания внутренней резьбы самоконтрящихся гаек обработан-клиновой уклон в 30 градусов. После зацепления и затяжки кончики резьбы болтов жестко прижимаются к клиновидным уклонам-формы, образуя высоко-механическое запирающее усилие. Для стандартной V-обычной резьбы стандартной формы 60 градусов угол между нормальной контактной силой и осью болта составляет 30 градусов, тогда как для самоконтрящейся резьбы угол изменяется до 60 градусов, что приводит к фундаментальному изменению напряженного состояния.
Сравнение механических сил: При том же осевом натяжении болта P0 нормальная контактная сила стандартной обычной резьбы составляет всего 1,15P0, тогда как самоконтрящаяся -резьба достигает 2P0. Соотношение сил между ними составляет около 7:12, что значительно улучшает силу трения, препятствующую-расслаиванию пар резьб.
Кроме того, самоблокирующаяся-резьба устраняет присущий обычной резьбе дефект неравномерного напряжения. Для обычной V--образной резьбы с углом 60 градусов первая и вторая витки несут 70–80 % общей нагрузки, в то время как остальные витки практически не несут нагрузки. При длительной-вибрации и переменных нагрузках передняя резьба склонна к выходу из строя из-за перегрузки, что приводит к быстрому ослаблению запирающего усилия, ослаблению вращения резьбы, даже заеданию и сорванию резьбы.
Самоблокирующаяся-резьба равномерно распределяет нагрузку на все задействованные витки резьбы посредством клиновидных уклонов-формы, обеспечивая синхронное напряжение всех резьб. Это позволяет избежать локального отказа резьбы из-за перегрузки, принципиально исключает ослабление болтов, вызванное вибрацией, и обеспечивает -необслуживаемый долгосрочный-эффект против-расшатывания.
