Предотвращение самоотвинчивания
В процессе эксплуатации машин происходит ослабление резьбовых соединений. Самоотвинчивание, в основном, связано с действующими силами, вибрацией, нагревом и охлаждением резьбовых соединений. В резьбах происходит обмятие микронеровностей рабочих поверхностей. Все перечисленное снижает силы трения в самой резьбе и на торце гайки или головки болта.
Что касается автомобилей, то здесь установлено к пробегу 80…100 тыс.км момент затяжки крепежа становится меньше требуемой величины почти у 17% резьбовых соединений, к 150…180 тыс.км ослабленными оказываются 25% соединений.
Ослабленные резьбовые соединения необходимо подтягивать, но здесь немаловажен такой факт, крепеж, подтянутый около 10 раз держит «натяг» уже в 2…4 раза хуже, чем новый.
Если бы операции по техническому обслуживанию (ТО) автомобилей 50-х годов распределить по пробегу, то получилось бы, что останавливаться пришлось бы на каждом километре (пробег до капремонта был примерно 50 тыс.км, сейчас он измеряется сотнями тысяч км, а у отдельных грузовиков в США достигает 1 млн.км).
Вернемся к самоотвинчиванию крепежа, выше отмечалось, как «геометрия» резьб влияет на их склонность к самоотвинчиванию и на КПД. Так, что первое «мероприятие» по предотвращению самоотвинчивания – использование резьб с мелким шагом. Кстати, у автомобилей метрические резьбы с крупным шагом, как правило, не применяются.
Используют резьбы с натягом или с разными шагами (шаг винта отличается от шага гайки на несколько мкм). И все же одной «геометрией» для предотвращения самоотвинчивания часто не обойтись, поэтому прибегают к стопорению (фиксации) гаек (болтов) соединяя их с корпусными деталями, между собой, увеличивают напряжение предварительной затяжки и т.д.
Часть известных способов стопорения гаек (болтов) показана на рис. 50. Дополнительное трение в резьбе создается за счет контргайки (рис. 50а), нейлонового кольца (рис. 50б), нейлоновой пробки (рис. 50в), обжатием цилиндрической части гайки на эллипс (рис. 50г) или замятием ее в пазы детали с внешней резьбой. Часто применяются для стопорения пружинные шайбы (рис. 50г), представляющие собой виток пружины прямоугольного или круглого сечения со срезами под углом ≈75˚. При правой резьбе шайбы – витки пружины левой навивки, при левой резьбе – правой навивки. При отвинчивании гаек (болтов) шайба кромками среза врезается в деталь и гайку (болт). Если деталь из алюминиевого сплава, под пружинную шайбу подкладывают обычную, используют конические пружинные шайбы или другие средства стопорения.
Дополнительное трение на торце гайки (болта) создают при помощи специальных лепестковых шайб (рис. 50е). Самоотвинчивание предотвращают фиксацией относительного положения гайки и болта шплинтом (рис. 50ж). Применяют, достаточно часто, стопорение отгибными шайбами (рис. 50з).
Групповое стопорение болтов проволокой показано на рис. 50и. Проволока пропускается через отверстие в головках болтов так, чтобы в случае отворачивания одного болта соседние заворачивались. Применяется стопорение при помощи пластин-накладок (рис. 50к), кернением (рис. 50л.).
Наиболее распространенные отгибные шайбы устанавливаемые под гайки или головки винтов (болтов), показаны на рис. 51. Шайбы (рис. 51к) широко применяются для осевой фиксации небольших деталей.
В последние годы находит применение стопорение с использованием анаэробных клеев, широко распространены клеи Локтайт (Loctite). Эти клеи действуют (склеивают) только при отсутствии воздуха, например, в резьбовом соединении. Видов клея достаточно много, есть и такие, что для разборки резьбового соединения требуется нагрев до 300˚С.
Входит в практику обслуживание автомобилей и у нас использование только нового крепежа. За рубежом давно принято, к примеру, ступичные (колесные) подшипники продавать в комплекте (в одной упаковке) с гайками, средством стопорения, с тюбиками смазки.
Р
ис.
50. Способы стопорения резьбовых
соединений: контргайкой (а); нейлоновыми
кольцом и пробкой (б, в); деформацией
гайки (г); пружинной и лепестковыми
шайбами (д, е); шплинтом (ж); отгибной
шайбой (з); проволокой (и); пластинами
(к); керном (л)
ж)
з)
и)
Рис. 51 Шайбы предназначенные для стопорения гаек и винтов (болтов) с отгибом наружных лапок в шлицы круглых гаек (а), на грани шестигранника и край детали (б…и)
и для осевой фиксации детали