Производители гаек с фланцем по DIN 6923 по индивидуальному заказу

Гайка с фланцевой головкой и стандартная шестигранная гайка с шайбой: количественная оценка различий в распределении напряжения подшипника и сопротивлении заделки

При высокой предварительной нагрузке выбор между гайка с фланцевой головкой а стандартная шестигранная гайка с плоской шайбой существенно влияет на работоспособность соединения. Хотя обе конфигурации направлены на увеличение площади опоры и снижение поверхностного напряжения, экспериментальные данные показывают существенные различия в том, как они распределяют давление и сопротивляются внедрению в материал соединения.

1. Сравнение контактного напряжения: количественные данные

В следующей таблице представлены данные контактного напряжения для гаек с фланцевой головкой, простых шестигранных гаек и шестигранных гаек с шайбами, измеренные при одинаковых условиях предварительного натяга (75 % от пробной нагрузки).

Источник данных: измерения контактного напряжения на основе исследований конструкции болтовых соединений.

Для крепежа M16 класса 10,9 гайка с фланцевой головкой создает контактное напряжение примерно 39,9 тыс. фунтов на квадратный дюйм по сравнению с 94,3 тыс. фунтов на квадратный дюйм для простой шестигранной гайки — снижение на 57,7%. Шестигранная гайка с шайбой достигает 33,4 тыс.фунтов на квадратный дюйм, что на 64,6% меньше, чем у простой шестигранной гайки. Для более прочных крепежных деталей M22 класса 12,9 простая шестигранная гайка создает усилие 131 фунт на квадратный дюйм, а конфигурация с шайбой снижает это усилие до 50,8 фунта на квадратный дюйм, то есть на 61,2%.

2. Распределение напряжений в подшипниках: разница в профилях давления

Пиковое снижение напряжения от плоских шайб, хотя и значительное, не достигает уровня, который можно было бы прогнозировать, основываясь исключительно на площади контакта. Испытания крепежа размером 1/2"-13 при 80 % пробной нагрузки показали, что закаленная плоская шайба снижает пиковое давление примерно на 50 %, тогда как крепеж с фланцевой головкой обеспечивает распределение нагрузки, которое в большей степени зависит от индивидуальной геометрии крепежа.

Измерения площади контакта с использованием пленки, указывающей давление, показали, что площадь контакта под головкой фланца может варьироваться от практически всей поверхности до узкой полосы на наружном диаметре фланца или кольца возле зазорного отверстия. Это изменение связано с конусностью фланца и жесткостью тела гайки. Для шестигранных гаек с шайбами стандартная плоская шайба не обеспечивает полного снижения напряжения, прогнозируемого ее внешним диаметром, поскольку шайба недостаточно толстая, чтобы равномерно распределять нагрузку по ее наружному диаметру. Более толстые шайбы более эффективно распределяют нагрузки и снижают напряжение как в шайбе, так и в элементах соединения.

3. Сопротивление закладке: предотвращение потери предварительной нагрузки

Заглубление – это локальная деформация или сжатие соединительного материала под опорной поверхностью гайки. Это основная причина ранней потери преднатяга после затяжки. Как гайка с фланцевой головкой, так и шестигранная гайка с шайбой уменьшают заглубление за счет снижения контактного напряжения на поверхности подшипника.

• Гайка с фланцевой головкой: Встроенный фланец обеспечивает большую опорную поверхность, которая распределяет давление по более широкой зоне. Это снижает риск застревания гайки в более мягких материалах, таких как алюминий, тонкая листовая сталь или поверхности с покрытием. Фланец также предотвращает повреждение поверхности и снижает риск протягивания гайки через материал соединения.
• Шестигранная гайка с закаленной шайбой: Правильно выбранная закаленная шайба может увеличить нагрузку на прокладку или соединение на 30–50 % по сравнению с отсутствием шайбы, предотвращая заедание и более равномерно распределяя нагрузку. Он компенсирует неровности поверхности и снижает трение на поверхности подшипника.

4. Дополнительные соображения по производительности

• Соотношение крутящего момента и напряжения: Радиус зоны контакта влияет на крутящий момент, необходимый для создания заданной предварительной нагрузки. Когда контакт происходит по внешнему диаметру фланца, момент сопротивления выше, и при том же входном крутящем моменте создается меньшее натяжение болта. Испытания показали, что разница между внутренним и внешним диаметром контакта может снизить напряжение на 10-15%.
• Антивибрационные характеристики: Гайки с зубчатым фланцем (часто называемые свистковыми гайками) имеют зубья на поверхности подшипника, которые врезаются в сопрягаемую поверхность, обеспечивая механическое фиксирующее действие, препятствующее ослаблению под действием вибрации. Гладкие фланцевые гайки не обеспечивают такого эффекта фиксации.
• Поверхностное повреждение: Гайки с зубчатым фланцем могут повредить окрашенные, анодированные или мягкие поверхности. Для отделочных или косметических работ предпочтительны гладкие фланцевые гайки или стандартные шестигранные гайки с шайбами.

5. Производство и качество.

Постоянная геометрия фланца и контролируемые производственные допуски необходимы для достижения преимуществ распределения нагрузки с помощью гаек с фланцевой головкой. Чжэцзян Шанс и Юнион Импорт и Экспорт Ко., Лтд. (Chance & Union) — семейное предприятие под управлением SEA Monies Metal Co., Ltd., унаследовавшее 20-летний семейный опыт и наследие качества в производстве металлов. Опираясь на сильные производственные мощности и преимущества цепочки поставок Shengzhao Metal, мы специализируемся на исследованиях, разработках, производстве и глобальных продажах высококачественной металлической продукции. Придерживаясь семейного стремления к точности, строгому рабочему подходу и долгосрочным обязательствам, мы поставляем стабильные и надежные продукты и услуги клиентам по всему миру.

Используя надежные научно-исследовательские и производственные возможности завода, мы специализируемся на производстве высокопрочных заклепок, болтов, гаек, шайб, штифтов, винтов и различных нестандартных нестандартных деталей. В наш ассортимент продукции входят такие материалы, как нержавеющая сталь, легированная сталь, алюминиевый сплав, медь и специальные сплавы, с использованием таких процессов, как холодная высадка, горячая ковка и обработка на станках с ЧПУ. Наша продукция экспортируется в более чем 25 стран, обслуживая более 200 клиентов.

Chance & Union стремится обеспечить бесперебойную связь «Произведено в Китае» с международным рынком, предоставляя клиентам по всему миру универсальные решения для крепления, от исследований и разработок до массового производства, благодаря профессиональным технологиям и исключительному качеству.

6. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

• Вопрос 1: Полностью ли заменяет гайка с фланцевой головкой необходимость в закаленной шайбе?
  О: В большинстве случаев да, поскольку фланец обеспечивает большую опорную поверхность и эффективно распределяет нагрузку. Однако для очень мягких материалов, прорезных отверстий или неровных поверхностей соединения может потребоваться закаленная шайба, чтобы предотвратить заедание и обеспечить равномерное распределение нагрузки. Чжэцзян Шанс и Юнион Импорт и Экспорт Ко., Лтд. (Chance & Union) может порекомендовать подходящую конфигурацию с учетом конкретной конструкции и материала вашего соединения.
• Вопрос 2. Почему данные о контактном напряжении показывают, что шестигранная гайка с шайбой работает лучше, чем гайка с фланцевой головкой для некоторых размеров?
  A: Данные отражают контактное напряжение на поверхности подшипника. Закаленная шайба подходящего размера иногда может распределять нагрузку более эффективно, чем фланец гайки, особенно если геометрия фланца не обеспечивает полный контакт. В некоторых испытаниях было замечено, что стандартная плоская шайба при использовании с болтом распределяет напряжение более равномерно, чем фланец. Чжэцзян Шанс и Юнион Импорт и Экспорт Ко., Лтд. (Chance & Union) может предоставить конкретные рекомендации и данные о продукте для вашего применения.
• В3: В чем основная разница в производительности между зубчатой фланцевой гайкой и гладкой фланцевой гайкой?
  A: Гайки с зубчатым фланцем обеспечивают механическое фиксирующее действие, врезаясь в сопрягаемую поверхность, которая препятствует ослаблению при вибрации. Гладкие фланцевые гайки распределяют нагрузку, не оставляя следов на поверхности, и используются там, где необходимо сохранить чистоту поверхности. Чжэцзян Шанс и Юнион Импорт и Экспорт Ко., Лтд. (Chance & Union) предлагает оба типа и может посоветовать лучший выбор для ваших условий сборки.

Фланцевая гайка DIN 6923 и шестигранная гайка DIN 934 с шайбой: как диаметр фланца и допуск на биение влияют на сохранение предварительного натяга за счет контактного напряжения и сопротивления закладке?

Выбор между DIN 6923 фланцевая гайка Шестигранная гайка DIN 934 с отдельной шайбой является важным решением при проектировании болтового соединения. Хотя обе конфигурации направлены на распределение напряжения подшипника и сопротивление заглублению, их геометрические различия и различия в допусках приводят к измеримым различиям в распределении контактного напряжения и, следовательно, сохранении предварительного натяга. В этой статье рассматривается, как внешний диаметр фланца (dw) и допуск на биение гайки DIN 6923 влияют на различные механические характеристики.

1. Сравнение размеров: фланцевая гайка DIN 6923 и шестигранная гайка DIN 934 с шайбой.

Встроенный фланец гайки DIN 6923 обеспечивает четкую, постоянную геометрию опорной поверхности. Напротив, гайка DIN 934 опирается на отдельную шайбу, что приводит к дополнительным допускам и вариативности сборки. В следующей таблице сравниваются размеры опорной поверхности шпонки для размеров M10 и M16.

Источник данных: размеры DIN 6923 от Westfield Fasteners.

2. Распределение контактного стресса: что показывают исследования

Экспериментальные исследования и исследования методом МКЭ выявили важные особенности распределения давления в подшипниках под фланцевыми гайками.

• Неравномерное радиальное распределение: Трехмерные фотоупругие эксперименты показали, что распределение давления на опорной поверхности шестигранных фланцевых гаек неравномерно. Давление концентрируется во внутренней части фланца, а давление во внешней части снижается практически до нуля. Это означает, что эффективная несущая площадь меньше, чем предполагает полная площадь фланца.
• Асимметричное распределение: Этими же исследованиями показано, что распределение напряжений в болтовом соединении и распределение давления на опорной поверхности фланцевой гайки аксиально асимметричны, что соответствует несимметричной форме резьбовой части. Эта асимметрия способствует расшатыванию механизма.
• Эффекты геометрии фланца: Упругопластический анализ методом конечных элементов подтвердил, что толщина фланца и угол наклона фланца существенно влияют как на распределение контактных напряжений, так и на постоянную фиксацию (заделку) на опорной поверхности. Хорошо спроектированная геометрия фланца может снизить концентрацию напряжения на внутренней кромке.

Для стандартной шестигранной гайки с шайбой контактное давление также неоднородно, но наличие отдельной шайбы вносит дополнительные переменные: шайба может быть не идеально отцентрирована, а ее деформация под нагрузкой может повлиять на профиль давления.

3. Встраивание и сохранение предварительной нагрузки

Закрепление — локализованная пластическая деформация опорной поверхности под гайкой или шайбой — является основной причиной потери предварительного натяга после затяжки.

• DIN 6923 Фланцевая гайка: Увеличенная площадь опоры фланцевой гайки снижает контактное напряжение при заданном предварительном натяге, тем самым уменьшая глубину посадки. Однако, поскольку давление концентрируется вблизи внутреннего края фланца, снижение напряжения меньше, чем можно предположить, исходя из простого расчета соотношения площадей. Использование зубчатого фланца (с зубцами) может улучшить фиксацию за счет врезания в сопрягаемую поверхность, но это также увеличивает повреждение поверхности и может снизить возможность повторного использования соединения.
• DIN 934 Шестигранная гайка с шайбой: Правильно подобранная закаленная шайба может увеличить нагрузку на сустав на 30–50 % по сравнению с отсутствием шайбы, предотвращая заедание и более равномерно распределяя нагрузку. Однако эффективность зависит от твердости, толщины и расположения шайбы. Слишком тонкая шайба не будет распределять нагрузку на свой внешний диаметр, что сводит на нет некоторые преимущества.

4. Производство и качество.

Постоянная геометрия фланца и контролируемые производственные допуски необходимы для достижения преимуществ распределения нагрузки с помощью гаек с фланцевой головкой. Чжэцзян Шанс и Юнион Импорт и Экспорт Ко., Лтд. (Chance & Union) — семейное предприятие под управлением SEA Monies Metal Co., Ltd., унаследовавшее 20-летний семейный опыт и наследие качества в производстве металлов. Опираясь на сильные производственные мощности и преимущества цепочки поставок Shengzhao Metal, мы специализируемся на исследованиях, разработках, производстве и глобальных продажах высококачественной металлической продукции. Придерживаясь семейного стремления к точности, строгому рабочему подходу и долгосрочным обязательствам, мы поставляем стабильные и надежные продукты и услуги клиентам по всему миру.

Используя надежные научно-исследовательские и производственные возможности завода, мы специализируемся на производстве высокопрочных заклепок, болтов, гаек, шайб, штифтов, винтов и различных нестандартных нестандартных деталей. В наш ассортимент продукции входят такие материалы, как нержавеющая сталь, легированная сталь, алюминиевый сплав, медь и специальные сплавы, с использованием таких процессов, как холодная высадка, горячая ковка и обработка на станках с ЧПУ. Наша продукция экспортируется в более чем 25 стран, обслуживая более 200 клиентов.

Chance & Union стремится обеспечить бесперебойную связь «Произведено в Китае» с международным рынком, предоставляя клиентам по всему миру универсальные решения для крепления, от исследований и разработок до массового производства, благодаря профессиональным технологиям и исключительному качеству.

5. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

• Вопрос 1: Полностью ли заменяет фланцевая гайка DIN 6923 необходимость использования закаленной шайбы?
  О: Да, в большинстве приложений. Встроенный фланец обеспечивает большую опорную поверхность и эффективно распределяет нагрузку. Однако для очень мягких материалов, прорезных отверстий или неровных поверхностей соединения может потребоваться закаленная шайба, чтобы предотвратить заедание и обеспечить равномерное распределение нагрузки. Чжэцзян Шанс и Юнион Импорт и Экспорт Ко., Лтд. (Chance & Union) может порекомендовать подходящую конфигурацию с учетом конкретной конструкции и материала вашего соединения.
• Вопрос 2. Почему контактное напряжение под фланцевой гайкой неравномерно распределяется по всему фланцу?
  Ответ: Фотоупругие эксперименты показали, что давление концентрируется во внутренней части фланца, в то время как давление во внешней части снижается почти до нуля. Это обусловлено жесткостью тела гайки и геометрией фланца. Чжэцзян Шанс и Юнион Импорт и Экспорт Ко., Лтд. (Chance & Union) обеспечивает точную геометрию фланцев для оптимизации распределения нагрузки.
• Вопрос 3: Как влияет угол наклона полки на сохранение предварительного натяга?
  A: Упругопластический анализ методом конечных элементов показал, что угол наклона фланца существенно влияет как на распределение контактных напряжений, так и на постоянную фиксацию на опорной поверхности. Оптимизированный угол наклона полки помогает более равномерно распределять нагрузку, уменьшая концентрацию напряжений и связанное с этим заглубление, вызывающее потерю предварительного натяга. Чжэцзян Шанс и Юнион Импорт и Экспорт Ко., Лтд. (Chance & Union) могут предоставить рекомендации по оптимальной геометрии фланцев для вашего конкретного применения.