Преимущества винтовых пружинных шайб: реальные преимущества, ограничения и наилучшее использование

Специалист по техническому обслуживанию привода вибрационного конвейера недавно задал вопрос, который возникает почти на каждом тяжелом заводе: на каждом болте М10 на кронштейне уже есть разъемная шайба, так почему же каждые шесть недель соединение все равно ослабевает? Честный ответ разделяет две задачи, которые люди ожидают от винтовых пружинных шайб. Будучи эластичными и недорогими компонентами, они обеспечивают реальные, измеримые преимущества: прием допусков, живой контакт при износе и тепловых перемещениях, а также распределение нагрузки на мягкие поверхности. Как запирающие устройства, испытания на вибрацию неоднократно показывали, что они не предотвращают ослабление вращения гайки.

Это различие имеет не только техническое, но и коммерческое значение. Разъемные шайбы стоят копейки, поставляются в любом размере от M2 и выше и подходят как для дюймовых диапазонов DIN 127, так и для ASME, поэтому они останутся в каждом каталоге. Навык заключается в том, чтобы знать, какое преимущество на самом деле необходимо вашему суставу, и когда вместо этого функцию блокировки должно выполнять другое устройство.

Что такое винтовая пружинная шайба и чем она не является

Винтовая пружинная шайба представляет собой разрезное кольцо из пружинной стали квадратного сечения, сформированное в пологую спираль, так что затягивание болта сжимает его так, как сжимается очень короткая и очень жесткая винтовая пружина.

К этому выдвигаются два традиционных утверждения. Первый вариант, заключающийся в том, что раздвоенные концы блокируют узел от вращения, не прошел инструментальные испытания на вибрацию. Второе утверждение, что жесткость пружины шайбы делает соединение более устойчивым к расслаблению, верно только наполовину: разрезная шайба M8 обычно расплющивается под действием нескольких килоньютонов, тогда как болт M8 класса прочности 8,8 выдерживает предварительную нагрузку около 20 кН. Помимо сплющивания, деталь ведет себя как простая шайба, поэтому эффект пружины исчезает именно там, где это больше всего необходимо для сильно нагруженного соединения.

Пять преимуществ винтовых пружинных шайб, которые можно использовать на практике

Преимуществами, которые стоит купить, являются эластичность при низкой нагрузке, компенсация торцового люфта, равномерное распределение нагрузки по поверхности, универсальная доступность и практически нулевая стоимость. Несколько цифр объясняют, почему эта деталь прослужила более ста лет:

• Эластичный натяжитель при низких нагрузках. Отклонение шайбы поглощает небольшие осевые перемещения, вызванные осадкой, износом и перепадами температуры, сохраняя слегка нагруженное соединение живым, а не провисающим.
• Конечная игра и компенсация толерантности. Пружинные шайбы уменьшают осевой люфт из-за износа или чрезмерных допусков, поэтому их продолжают использовать в шарнирах, крышках, электрических коробках и соединениях с пазами.
• Распределение нагрузки с помощью плоского партнера. Уложенная на плоскую шайбу, пара распределяет нагрузку зажима на более мягкие поверхности, такие как алюминиевые корпуса, без расщепленных кромок, вызывающих выдавливание поверхности.
• Универсальная доступность. Практически у каждого дистрибьютора крепежных изделий имеются на складе метрические размеры DIN 127, начиная с M2, и британские эквиваленты ASME из пружинной стали, оцинкованной стали и нержавеющей стали.
• Стоимость и простота. При цене в несколько копеек за позицию, без изменения крутящего момента, без специального инструмента и без переобучения, они остаются самым дешевым вариантом соответствия, который может купить шарнир.

Что на самом деле показывают вибрационные испытания Junker

В условиях поперечной вибрации винтовые пружинные шайбы неоднократно не могли предотвратить саморазъединение, и несколько серий испытаний показали, что скорость ослабления увеличивается, а не снижается.

Работа Герхарда Юнкера 1969 года установила, что инженеры-механики цитируют до сих пор. Когда поперечные нагрузки создают относительное проскальзывание между сопрягаемой резьбой и опорными поверхностями, наклонные плоскости резьбы перемещают гайку назад, даже в полностью предварительно нагруженном соединении. Сплющенная разрезная шайба не останавливает это вращение, а ее эксцентричный, качающийся контакт с кромкой может добавить микродвижения, которые ускоряют потерю предварительного натяга. Сравнительные испытания крепежа М8 с простой гайкой демонстрируют характерную картину, приведенную ниже.

Одна из версий аргумента о пружинной ставке выдержала проверку. Умеренная дополнительная эластичность сустава действительно снижает потери предварительной нагрузки, вызванные заглублением и расслаблением, медленным постоянным выравниванием поверхностей под нагрузкой. Вот почему в некоторых случаях под разрезную шайбу кладут плоскую шайбу: плоская шайба стабилизирует опорную поверхность, в то время как соединение приобретает некоторую податливость. Преимущество проявляется в медленно расслабляющихся суставах, а не в вибрирующих.

Если вы создадите эту пару, плоская шайба должна быть более твердым и гладким партнером, контактирующим с поверхностью соединения:

Стандартная плоская шайба для распределения нагрузки Плоский диск точного размера, который распределяет зажимное усилие и защищает поверхности суставов. Она соответствует приведенным здесь рекомендациям по сопряжению, поскольку более твердая и гладкая шайба расположена напротив поверхности соединения. Посмотреть продукт →

Когда винтовые пружинные шайбы — правильный выбор

Выбирайте винтовые пружинные шайбы там, где вам нужен дешевый эластичный натяжитель в некритическом соединении с низкой вибрацией, и выбирайте другое устройство, когда потеря вращения становится вопросом безопасности или простоя.

Для стандартной метрической программы пополнения запасов один диапазон DIN 127 охватывает большинство размеров предприятий:

Шайба пружинная метрическая DIN 127 Разъемная винтовая шайба для метрических болтов, которая обеспечивает эластичное натяжение при вибрации и термоциклировании, подходит для стандартной программы пополнения запасов метрических размеров на предприятиях обычных размеров. Посмотреть продукт →

Спецификация и поиск: материалы, стандарты и правила сочетания

Покупайте на основании стандартного обозначения, соответствия материалов и соблюдения правил сопряжения, а не на основании заявлений о блокировке. В приведенном ниже сравнении винтовые пружинные шайбы сравниваются с альтернативами, с которыми их сравнивает большинство групп закупщиков:

Зубчатые стопорные шайбы решают проблему, закусывая, а не сгибая — наше сравнение шайбы с внешними и внутренними зубьями объясняет, когда этот компромисс имеет смысл.

Соответствие материала – второй рычаг. В прибрежных, химических или промывных средах укажите соответствующий болты и шайбы из нержавеющей стали программа, чтобы самая дешевая часть в стопке не подвергалась коррозии первой.

Четыре правила сопряжения охватывают большинство сборок:

1. Поместите плоскую шайбу под разрезную шайбу на любой поверхности, мягче стали.
2. Подберите материал и покрытие болта, гайки и шайбы, чтобы избежать образования гальванических пар.
3. Повторная затяжка после первого термического цикла или цикла нагрузки; путешествие шайбы скрывает раннюю потерю мест.
4. На действительно критических соединениях используйте надежные устройства — корончатые гайки со шплинтами, гайки с преобладающим крутящим моментом или специальные клиновые системы.

Устаревшее североамериканское оборудование по-прежнему требует британских размеров, а смешивание дюймовых и метрических деталей в одном узле приводит к ошибкам в допусках. Поскольку обе системы поставляются от одного экспортера, модель, используемая такими специалистами, как Zhejiang Chance & Union Import and Export Co., Ltd., обеспечивает краткие списки деталей и согласованность спецификаций:

Пружинная шайба Imperial для дюймовых крепежей Разъемная стопорная шайба, предназначенная для болтов UNC/UNF и других болтов дюймовой серии, позволяет устаревшему оборудованию приобретать дюймовые и метрические шайбы от одного поставщика для обеспечения согласованности технических характеристик. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы