Упругие шайбы

4.2 Упругие шайбы.

Стопорение упругими шайбами основано на создании постоянных сил трения в резьбе и на торце гайки. Таким образом, в данном случае сочетается принцип стопорения гайки «на болт» и «на корпус».

Силы трения препятствуют отвертыванию гайки при вибрациях, пульсации сил, дей­ствующих на соединение, а также при появле­нии остаточных деформаций в системе (напри­мер, при смятии опорных поверхностей). Чем больше упругость шайбы, тем надежнее стопорение. За исключением особых случаев, упругие шайбы устанавливают так, чтобы при оконча­тельной затяжке обеспечивался жесткий упор гайки в опорную поверхность стягиваемой детали.

Простейшая и наиболее часто применяемая (хотя далеко не самая совершенная) форма упругого стопорения — разрезная пружинная шайба — шайба Гровера (иногда называемая просто «гровером»). Шайба (рис. 7) предста­вляет собой изготовленное из закаленной ста­ли кольцо с косым разрезом под углом ~ 15° к оси кольца. Наклон разреза делается левым для правой резьбы и правым для левой ре­зьбы.

Концы шайбы слегка разведены и снабжены острыми кромками. При затяжке кольцо сжи­мается, кромки врезаются в тело гайки и в опорную поверхность, обеспечивая стопорение гайки «на корпус». Врезание замет­но выражено в том случае, когда опорные по­верхности имеют не слишком высокую твер­дость (НВ < 300). В случае твердых металлов (закаленная, азотированная сталь и т. д.) действует только чисто упругое стопорение, отче­го надежность контровки снижается.

Недопустима установка шайб Гровера на поверхностях мягких металлов (например, литые алюминиевые и магниевые сплавы): зубчики шайб портят такие поверхности.

Применение стальных подкладных шайб сводит на нет стопорящий эффект врезания зубчиков в тело корпуса. Нижняя граница применения шайб Гровера — металлы с твердостью НВ>150.

Для работы соединения как упругой си­стемы безразлично, где установлена шайба: под гайкой или под головкой бол­та, или одновременно под гайкой и болтом в последнем случае упругость системы увеличивается вдвое. Основной недостаток шайбы Гровера за­ключается в том, что от увеличения сечения кольца в ширину и в высоту возра­стает развиваемая кольцом упругая сила, но не повышается упругая деформация. Другой существенный недостаток — неизбежность внецентренного приложения силы затяжки, вы­званная тем, что сила затяжки передается гай­ке (и опорной поверхности) в большей степени на участке расположения храповых зубчиков, чем на остальной части окружности. Лучше в этом отношении пружинные шайбы прямоугольные, выгнутые по цилиндру (рис. 8). Шайбы затягивают до расплющивания, что обеспечивает жесткий упор гайки в опорную поверхность и возможность затяжки болта большой силой.

Для увеличения упругости шайбы снабжают радиальными прорезями или делают разрезными. Применяют установку шайб одновременно под гайку и под головку болта. Для удобства монтажа упру­гие шайбы иногда заделывают в гайку соеди­нением, обеспечивающим возможность прово­рачивания гайки относительно шайбы.

4.3 Храповые шайбы.

При этом способе под гайку подкладывают шайбы, выполненные из закаленной стали и снабженные зубчиками. Форма зубчиков такова, что они, не мешая за­вертыванию гайки, препятствуют ее отверты­ванию, впиваясь своими острыми гранями в торец гайки и в опорную поверхность корпу­са и действуя наподобие храповых собачек (от­куда и возникло название шайб).

Вместе с тем зубчикам, а иногда и шайбе в целом придают известную упругость, благо­даря которой описанный эффект сохраняется и при небольшом ослаблении затяжки, а также при вибрациях и пульсации сил, действующих на соединение. Таким образом, стопорение осуществляется отчасти по принципу упругого стопорения, отчасти по принципу жесткой свя­зи между гайкой и корпусом; гайка стопорит­ся и «на болт» и «на корпус».

Для упрощения монтажа храповые шайбы иногда встраивают в гайку, обеспечивая в соединении возможность враще­ния гайки относительно шайбы.

Храповые шайбы не применяют, если притя­гиваемая деталь изготовлена из мягкого (алю­миниевые и магниевые сплавы) или из очень твердого металла (закаленная сталь). В первом случае шайбы портят поверхность детали, во втором — эффективность стопорения значи­тельно снижается: остается только пружинный эффект, а храповой исчезает. Целесообразная область применения храповых шайб — детали с твердостью в пределах НВ 250 — 300.

5. Вязка проволокой.

Во многих случаях применяют стопорение гаек при помощи проволоки. Проволоку про­пускают через отверстие в гранях стопоримой гайки и через отверстие в смежной гайке или в каком-нибудь близлежащем элементе дета­ли, или в специально устанавливаемом эле­менте (винт, штифт и т. д.). Концы проволоки скручивают плоскогубцами (рис. 9).

Операцию сверления отверстий в гайках вы­полняют в специальных приспособлениях. Обычно сверлят три отверстия (рис. 9,I), реже шесть (рис. 9,II). При таком способе сто-порения увеличение числа отверстий не имеет смысла, так как правильная вязка может быть осуществлена при большом угле поворота гайки; в отличие от большинства других пози­тивных способов стопорения вязка позволяет осуществить практически бесступенчатую угловую фиксацию гайки.

На рис. (9, III) показан способ вязки через пазы корончатой гайки и отверстие в болте. Этот способ обеспечивает, с одной стороны, фиксацию гайки на болту, с другой - фикса­цию болта относительно корпуса.

Отверстия под вязку в головках болтов обычно сверлят перпендикулярно граням (рис. 9,IV). .

При вязке надо соблюдать следующее пра­вило: натяжение, возникающее при скручива­нии концов проволоки, должно создавать момент, способствующий завертыванию стопо­римой гайки . При противопо­ложном направлении вязки прово­лока не предотвращает самоотвертывания гай­ки; напротив, появляется момент, способствующий отвертыванию гайки. Стопорение получается ненадежным и в случае «безразлич­ного» направления натяжения.

6.Самоконтрящиеся гайки.

Правильно сконструированные самоконтря­щиеся гайки должны отвечать следующим условиям:

стопорение гайки должно быть надежным;

конструкция должна обеспечивать легкое за­вертывание гайки вплоть до последней стадии затяжки;

- конструкция не должна мешать полной за­тяжке соединения;

- конструкция должна допускать многократ­ное применение гайки;

- конструкция должна допускать применение стандартных ключей;

- конструкция должна допускать применение механизированных способов завертывания (при помощи гайковертов и т. д.).

Как правило, действие самоконтрящихся гаек основано на принципе фрикционного стопорения, т. е. создания повышенного трения в витках резьбы. Наиболее совершенны гайки, у которых повышенное трение создается толь­ко в конце затяжки. В конструкциях подобного рода в большей или меньшей степени исполь­зуют упругие свойства материала гайки, по­этому почти все самоконтрящиеся гайки нуж­даются в термообработке.

Наиболее простой способ увеличения тре­ния — это применение посадок с натягом для резьбовых деталей или резьб с разным шагом в гайке и на болте. В первом случае завинчи­вание деталей затруднительно, и поэтому этот способ применяют преимущественно в глухих соединениях (например, при установке шпилек в корпуса) или в тех случаях, когда необходи­мо фиксировать гайку в любом осевом поло­жении на стержне.

Самоконтрящиеся гайки с коническими опорными поверхностями, осно­ванные на принципе сжатия резьбы (а также создания повышенного трения на опорных по­верхностях в конце затяжки), применяют в на­стоящее время редко в силу следующих прису­щих им недостатков:

- необходимости специальной обработки по­садочных поверхностей в корпусах;

- создания дополнительных напряжений рас­тяжения в корпусах; опасности смятия кони­ческих опорных поверхностей в корпусах (особенно при малых углах конуса);

- невозможности в ряде случаев (особенно при разрезных конусах) полной затяжки соеди­нения вследствие защемления резьбы на участ­ке расположения конуса.

рис. 10 рис. 11

На рис.10 показан простейший способ уве­личения трения в резьбе к концу затяжки пу­тем деформации последних (по ходу заверты­вания гайки) витков резьбы (например, кернов-кой). Недостаток этого способа — отсутствие упругости, необходимой для поддержания

на­тяга в резьбе при всех условиях работы.

На рис.11 изображены самоконтрящиеся гайки с удлиненной коронкой, целой или раз­резной, которая при изготовлении обжимает­ся. При завертывании гайки в момент, когда нарезная часть болта входит в обжатый уча­сток, в резьбе возникает повышенное трение. Гайки с разрезными коронками (рис. 11,II) обеспечивают более надежное стопорение бла­годаря упругости лепестков коронки.

На рис. 12 показаны самоконтрящиеся гай­ки, действие которых основано на известном явлении самозатягивания упругого витка при вращении его по валу (этот принцип исполь­зуют в некоторых конструкциях колес свобод­ного хода). В верхней части гайки при помощи прорези образован виток, скрепленный с те­лом гайки короткой перемычкой; конец витка смещен к центру гайки для создания первона­чального натяга. При завертывании гайки ви­ток не препятствует вращению; при отверты­вании возникает повышенное трение, тормозя

7. Стопорение покрытиями.

В некоторых случаях для машин, работаю­щих в закрытых помещениях без тряски и толчков, наружные крепежные детали спе­циально не стопорят, а фиксируют лакокра­сочными покрытиями, наносимыми на поверх­ность машины (рис. 1 — III;). Способ этот, разумеется, не может гарантиро­вать надежного стопорения; все же он предох­раняет крепежные детали от самоотвертыва­ния.

Применение современных покрытий на ос­нове синтетических смол (в частности, кремнийорганических), создающих на поверхности машины .прочную, эластичную пленку, устой­чивую против внешних воздействий, значи­тельно повышает надежность этого способа стопорения.

Особенно прочное сцепление между стопо­римой деталью и корпусом получается в слу­чае, когда материал покрытия затекает в коль­цевой зазор между деталью и корпусом, установленных запод­лицо.

Литература

П.И. Орлов “Основы конструирования: Справочно-методическое пособие”

Издательство “Машиностроение”, 1988

13

Московский Авиационный Институт

(Технический Университет)

Кафедра Инженерной Графики

Курсовая Работа по теме:

Виды стопорения крепёжных деталей.

Выполнил:

студент группы 06-210

А. Н. Игнатов

Принял:

В.И. Марков

Москва,