Крепление на болты , винты и гайки обеспечивает разъемное, прочное и надежное соединение деталей из любого материала. Но, у такого соединения есть характерная особенность — под воздействием вибрации, давления, перепадов температуры и толчков, они сначала ослабевают, а потом раскручиваются. Нарушение стыковки ведет к непроизвольной разборке конструкции, что чревато последствиями самого разнообразного масштаба. Самым крупным происшествием, вызванным откручиванием гайки с рулевого механизма, было падение пассажирского авиалайнера.
С целью устранения такого дефекта конструкторами были проведены разработки, результатом которых стало изобретение множества приспособлений, предотвращающих самопроизвольное раскручивания резьбовых соединений. При разных принципах действия — стопорение, упругость, трение, все они успешно выполняют свои задачи. Такие небольшие, на первый взгляд устройства, оказали существенное влияние на повышение безопасности инженерных сооружений, транспортных средств и даже бытовой техники.
В соответствии с наименованием такие изделия являются автономными, то есть не нуждаются в каких-либо дополнениях для достижения полной статичности. Приспособление для фиксации является неотъемлемой частью изделия и активируется в процессе закручивания. Существует большое количество моделей самозажимных гаек, которые блокируются на резьбе за счёт сжатия определенных частей корпуса или витков. Вследствие вынужденной деформации возникают такие факторы, как трение и давление, что не дает соединению разойтись при воздействии на него внешних факторов.
Что такое гайки с преобладающим крутящим моментом?
Это общепринятое название, которое употребляют инженеры и строители по всему миру. Принцип действия заключается в отсутствии свободного движения гайки по резьбе, не только произвольно при обычных условиях эксплуатации, но и под нагрузкой от прилагаемых к ней усилий. Суть технологии в плотном и несимметричном совмещении витков резьбы соединяемых деталей. То есть, по мере закручивания сцепление деталей крепежа возрастает настолько, что в нём практически не остается слабины. Так, чтобы собрать и разобрать узел, потребуется приложить настолько большое усилие, которое невозможно воспроизвести при обычных условиях или создать бытовыми инструментами. По этой причине сопротивление кручению получило классификацию «преобладания крутящего момента». Сопротивление может возникать из-за трения полимерной вставки или сдавливания металла в витках. Выбор делается исходя из предъявляемых к креплению требований и условий его предстоящей эксплуатации.
Преимущество перед гайками свободного хода
Гайки, которые прикручиваются без внутреннего сопротивления, фиксируются на конечной точке крепления с помощью зубцов на внутренней стороне или стопорных шайб различного принципа действия. Такие конструкции успешно противостоят вибрации и усадке материала, но только до момента приложения к ним механического воздействия. После сдвига с мертвой точки шайба обретает подвижность, а при наличии соответствующих условий может совсем сойти с болта.
В узле с преобладающим крутящим моментом такого недостатка нет. Независимо от количества принудительно сделанных оборотов шайба останется в одном положении. Оно не изменится даже при длительной и интенсивной вибрации.
Особенности гаек цельнометаллических и с нейлоновым кольцом
В продаже представлен широкий ассортимент самоконтрящихся гаек с эффектом преобладающего крутящего момента. При различиях в размерах и составе материалов изготовления, изделия производятся по двум основным технологиям в соответствии с определенными стандартами. Так, в среде специалистов принято выделять гайки:
Устройство с пластиковыми наполнителями представляют собой цилиндр с внутренней резьбой, внутри которого запрессовано упругое кольцо из нейлона. При прокручивании такой гайки по виткам болта оно создает значительное сопротивление, препятствующее вращению. Изделие многоразовое, обеспечивает герметичность в месте стыка. После демонтажа полимер возвращается к исходному объему и форме. Нейлон сохраняет свои рабочие характеристики при повышении температуры до + 120ºС.
Цельнометаллические гайки вставок не имеют. Самостопорение достигается силой упругости металла при деформации от приложенной при закручивании нагрузки. В результате полностью исключается самопроизвольное движение гаек, так как порог преобладающего крутящего момента намного выше, чем все существующие внешние факторы. Что касается предельно допустимой температуры, то она составляет более + 120ºС.
Уделив внимание устройству и достоинствам двух типов самостопорящихся гаек, следует указать и их слабые стороны:
Цельнометаллические при невосприимчивости к нагреву и химическим реагентам, имеют ограниченный ресурс из-за истирания, есть определенные сложности по их навинчиванию на длинные шпильки.
Шайбы с полимерной вставкой стоит дороже, перед установкой следует учитывать условия эксплуатации изделия в плане температурного диапазона и возможности контакта с агрессивными веществами.
Деформированные цельнометаллические гайки
Строгих стандартов и единой классификации в отношении самоконтящихся гаек не существует. Это дает определенную свободу творчества производителям, которые изготавливают и поставляют в торговую сеть метизы, имеющие разные принципы действия, включая параметры изделий и их исполнительных элементов.
Сегодня наиболее популярными и распространенными являются гайки такой конструкции:
Искривление на резьбе: Часть витков делается с меньшим шагом или углом наклона. В результате на таком участке происходит заклинивание резьбы. Созданное сопротивление можно преодолеть только прилагаемой извне нагрузкой, зачастую с использованием рычага или мощных электрических инструментов. Придание изделию формы овала: Резьба внутри сделана с расширением к одной стороне. При накручивании после вхождения в контакт с витками стержня болта гайка принимает круглую форму, а сила упругости обеспечивает высокую силу сжатия, а соответственно и прочную статичную фиксацию. Выступы по трем точкам: Сама гайка имеет правильное круглое внутреннее сечение. Усиление трения обеспечивается точечными нарушениями симметрии на верхнем участке резьбы или бортика. Крутить такие изделия легче, но от вибрации они не двигаются.Деформация корпуса: В таких изделиях резьба ровная, но сами они имеют сужение по центру, что и обеспечивает плотный контакт со стержнем.Со стальной вставкой: В резьбу на этапе производства вставляется тонкое кольцо из твердой стали. После присоединения гайки оно обеспечивает высокое внутреннее давление и делает самопроизвольное или случайное откручивание.Действующие стандарты самоконтрящихся гаек:
DIN 980 , 982 , 985 , 986, 6924 , 6925 , 6926 , 6927 ГОСТ Р 50271-92, Р 50272-92, Р 50273-92 ISO 7040, 7042—7044, 7719-7720, 10511 —10513 EN 1663, 1664, 1666, 1667
В продаже представлены и другие модели самоконтрящихся гаек, которые еще не прошли процедуру стандартизации. Поэтому, следует мониторить рынок в поисках изделий с новой, возможно более интересной и перспективной конструкцией. Определение технических характеристик для установления сферы их применения определяется усилиями, которые нужно приложить на этапах первого закручивания и пятнадцатого откручивания.
В России действуют следующие нормативы самостопорящихся гаек:
Резьба
М1 завинчивания (макс), Н×м
М15 откручивания (мин), Н×м
М3
0,7
0,03
М4
0,9
0,1
М5
1,3
0,15
М6
2,7
0,2
М8
4,9
0,4
М10
6,9
0,6
М12
9,8
1,0
М14
12,7
1,5
М16
15,7
2,0
Как определяется ориентация стопорных гаек при монтаже
От правильности выбора положения деталей крепежного узла во многом зависит не только прочность фиксации деталей, но и возможность самого монтажа.
Гайки с полимерной вставкой прикручиваются свободной стороной вниз.
Цельнометаллические изделия устанавливаются на стержень деформированной частью кверху.
Детали, где ответственное место находится посередине, могут прикручиваться любой стороной.
Вопрос о повторном использовании самостопорящихся гаек
Производители рекламирую свою продукцию, как многоразовую, приводя в пользу такого высказывания вполне убедительные с технической стороны аргументы. В среде практиков мнение по этому поводу неоднозначно, чему также имеются веские причины.
Капроновая вставка в теории восстанавливает свою форму после демонтажа, что делает возможным повторное применение гайки. Но, есть ряд факторов, которые необходимо учитывать при очередной установке изделия. Полимер в любом случае истирается при трении о металл, при длительном пребывании в сжатом состоянии снижается степень упругости, возникает усадка. В каждом случае нужно проверять наличие признаков износа. Выбор делается исходя от важности соединения. Например, в самолетах вторичные изделия не устанавливаются.
Эксцентриковые элементы в цельнометаллических гайках практически не истираются, но первоначальную форму не принимают даже модели с центральными замками. Каждый последующий цикл снижает величину преобладающего крутящего момента, а соответственно и надежность крепежа.
Принимая решение о выборе модели гайки и способа ее монтажа, следует учитывать рекомендации производителей и опыт мастеров в данной сфере:
Изучать правила смазки и выбора крутящего момента, который значительно отличается от нормативов для скользящих моделей. Не использовать повторно изделия с перекошенной резьбой. В ходе установки и снятия в них происходит формирование витков, соответствующего форме шпильки. То есть, на выходе получается обычная гайка. Использовать для крепежа болты с минимально допустимой длиной стержня. Чем больше ход гайки по резьбе, тем выше ее износ, деформация и прочность фиксации в конечной точке.
Также, следует сравнивать прочность стали на деталях. У болтов она должна быть выше, чтобы деформировалась гайка, а не стержень.
Где применяются самоконтрящиеся гайки?
Самостопорящиеся гайки применяются во всех устройствах, где есть движущиеся части и присутствует вибрация. Так, благодаря своим уникальным техническим характеристикам, изделия востребованы в изготовлении водных, воздушных, наземных транспортных средств, космических аппаратов, промышленного оборудования, бытовой техники. Обращают внимание на контргайки и компании, специализирующиеся на производстве качественных товаров широкого потребления. Как пример — детские коляски, игрушки, модели техники, велосипеды.
Применение самостопярящихся гаек дает возможность добиваться создания надежного соединения различных деталей без использования дополнительных прокладок, а также полностью исключить вероятность самопроизвольного ослабления и раскручивания узла крепления.
