Детали машин

Содержание. 
 
 

1. Виды стопорения………………………………………………..2 

2. Стопорение  контргайками……………………………………...4 

3. Стопорение  шплинтами………………………………………...5 

4. Стопорение  шайбами………………………………………….. 6 

     4.1. Отгибные шайбы…………………………………………. 6 

     4.2. Упругие шайбы…………………………………………….7 

     4.3. Храповые шайбы…………………………………………..8 

5. Вязка проволокой……………………………………………… 9 

6. Самоконтрящиеся  гайки……………………………………10-11

 

7. Стопорение  покрытиями………………………………………12 

8. Стопорение дополнительным трением……………………….13 

8. Литература……………………………………………………...14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Виды стопорения. 

Все нарезные крепежные детали машин должны быть надежно застопорены от самоотвертывания. Несоблюдение этого правила приводит к самым серьезным последствиям; известны случаи, когда отвернувшиеся внутри механизма гайка или болт вызывали тяжелые аварии и выводили из строя дорогостоящие агрегаты.

Различают два основных способа стопорения. Позитивное (или жесткое) стопорение заключается в том, что стопоримая деталь соединяется со стопорящей деталью жесткой связью — стопором; отвертывание стопоримой детали невозможно без среза, разрушения или деформации стопора. К этому способу относится стопорение шплинтами, отгибными шайбами, пластинками, вязочной проволокой и т. д.

Другой  способ заключается в создании повышенного трения между стопоримой и стопорящей деталями; этот способ называют фрикционным стопорением. К нему относится стопорение контргайками, упругими подкладными шайбами, самоконтрящимися гайками и т. д. Фрикционное стопорение менее надежно, чем позитивное; всегда существует опасность уменьшения силы трения и, как следствие, ослабление соединения. По этой причине во всех ответственных соединениях и в соединениях, расположенных внутри машины, применяют только позитивное стопорение (главным образом шплинтами). Менее ответственные соединения, ослабление которых не может вызвать аварии машины, а также наружные (доступные для наблюдения) соединения допускается стопорить фрикционным способом. Однако в этом случае необходим периодический контроль с подтяжкой ослабевших соединений.

Разновидностью  фрикционного стопорения является упругое стопорение, заключающееся в том, что в соединение вводят упругий элемент, постоянно поддерживающий натяжение в системе. Чем больше податливость системы, тем надежнее фрикционное стопорение: сила трения между стопоримой и стопорящей деталью будет поддерживаться при появлении некоторых остаточных деформаций, вибрациях, пульсациях нагрузки и т. д. При стопорении контргайками система почти не обладает упругостью, при стопорении шайбами Гровера (пружинными шайбами) обладает незначительной упругостью; при некоторых видах фрикционного стопорения обеспечивается весьма большая упругость.

Существуют  и смешанные способы стопорения, в которых сочетаются принципы позитивного и фрикционного стопорения. Таков, например, случай храповых шайб. Здесь стопорение осуществляется отчасти повышенным трением в резьбе в результате упругой деформации шайбы при затяжке и отчасти созданием жесткой связи между гайками и корпусом в результате врезания зубьев шайбы в торец гайки и опорную поверхность корпуса.

Гайку можно стопорить на болт и на корпус (стягиваемую деталь). Различают  следующие случаи.

1.  Гайка удерживается за резьбу болта. При этом способе  между  нитками  резьбы  гайки и болта теми или иными приемами создают повышенное трение, увеличивающее сцепление между гайкой и болтом. К данному способу относят, например, стопорение за счет натяга в соединении,  контргайками,  упругими  подкладными шайбами, самоконтрящимися упругими гайками и т. д.

2.  Гайка удерживается за тело болта.  При этом способе применяют стопор той или иной формы, который одновременно входит в отверстия или выемки в  теле  болта  и  гайки. К    данному    способу    относят    стопорение шплинтами, шайбами с отгибными лапками и т. д. Этот способ стопорения позитивный.

3.  Гайка удерживается за корпус. При этом способе создают жесткую или упругую связь между гайкой и стягиваемой деталью (корпусом) или установленными на ней

элементами. К данному способу относят, например, стопорение гаек лепестковыми шайбами с отгибом лепестков на гайку и на корпус, стопорение привертными шайбами с вырезами под гайку, вязку гаек проволокой и т. д. При этом способе обязательна одновременная фиксация болта от  проворота   относительно   корпуса;   иначе возможно    самопроизвольное    вывертывание болта из гайки. Для болтов и шпилек применимы все возможные способы стопорения: фрикционного, позитивного с фиксацией гайки на тело болта или шпильки, позитивного с фиксацией гайки на. корпус. Для ввертных болтов  возможно фрикционное и позитивное стопорение болта на корпус.

Во всех случаях целесообразно увеличивать  податливость болта. Это повышает надежность стопорения, способствуя сохранению постоянного натяга в соединении.

Соединения с короткими жесткими болтами быстро ослабевают в эксплуатации, так как остаточные деформации, неизбежно возникающие со временем в резьбе и на опорных поверхностях, соизмеримы с удлинением болта при затяжке; поддерживать постоянный натяг в соединениях такого типа невозможно, особенно в условиях тряски, вибраций и пульсации нагрузки. Не помогает в данном случае и позитивное стопорение,

 шплинты  только предупреждают потерю  болта или гайки, соединение  же с течением времени все равно ослабевает и делается неработоспособным.

В тех  случаях, когда применение коротких жестких болтов продиктовано необходимостью (например, случай крепления отъемных листовых элементов рам, облицовок и т.д.), приходится прибегать к периодическому осмотру и подтяжке ослабевших соединений (регулярная подтяжка всех болтовых соединений шасси и корпуса автомашин). Шплинтовку гаек в данном случае не применяют, так как она только затруднила бы подтяжку.

Рациональное  решение задачи состоит в увеличении податливости системы. Длинные тонкие упругие болты  могут удерживать гайку от самоотвертывания; шплинтовка в данном случае является дополнительной мерой предосторожности. Применение длинных болтов, однако, далеко не всегда возможно из-за габаритных условий; в этих случаях прибегают к установке специальных упругих элементов.

Аналогичный результат дает и повышение упругости  стягиваемых деталей. Подобные конструкции, разумеется, применимы только в случае если детали изготовлены из прочного материала с высоким модулем упругости. В целях исключения перетяжки соединения вводят ограничители. Величина затяжки в данном случае определяется размером зазора, выбираемого при затяжке.

Гайки, работающие под постоянным натягом сильных пружин испытывают фрикционное стопорение. Однако при работе в условиях вибраций или под динамической нагрузкой целесообразно дополнительно стопорить гайку тем или иным способом.

     Глухое стопорение применяют в случаях, когда гайку на болте устанавливают навсегда. Существуют различные способы глухого стопорения: полной  или частичной  сваркой (пайкой) гайки и болта, раскерновкой), расклепкой или развальцовкой,

обжатием  удлиненного «воротника» гайки, расклиниванием конца болта коническим штифтом), прошпиливанием гайки и болта штифтом.

Наиболее  простым способом из указанных является сварка, особенно частичная (достаточно одной капли расплавленного металла).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Стопорение контргайками. 

Стопорение контргайками (рис. 1) применяют редко вследствие недостаточной надежности. Этому способу присущ и другой недостаток: при затяжке контргайка 1 (см рис. 1,I), вытягивая болт, принимает на себя всю нагрузку, в то время как основная гайка разгружается. Это заставляет иногда применять обратную схему: контргайку располагают под основной гайкой (см. рис. 1,II), что обеспечивает более благоприятное распределение сил. Иногда контргайку делают одной высоты с основной гайкой (рис. 1,III).

Контргайки  незаменимы в тех случаях, когда требуется бесступенчатая фиксация положения гайки на болте, особенно при значительном перемещении гайки вдоль болта.

Часто применяют стопорение контргайкой  в узлах регулирования осевого  натяга подшипников качения.

При применении конических контргаек увеличивается сцепление между контргайкой и основной гайкой. Для повышения сцепления в резьбе конические контргайки снабжают прорезями, увеличивающими податливость конуса в радиальном направлении. Излишняя податливость конуса может затруднить полную затяжку вследствие заклинивания гайки на резьбе на последних стадиях затяжки. Недостаток конических контргаек — усложнение обработки посадочных поверхностей конуса и возникновение повышенных напряжений смятия на опорных поверхностях.

На рис. 2 изображена упругая контргайка Палнэт (по названию фирмы «Polnut», выпускающей эти гайки). Гайку изготовляют из листовой закаленной стали. Она имеет один виток резьбы, образованный отгибом по винтовой линии внутренних лепестков. К достоинствам этой конструкции следует отнести ее малую массу и наличие некоторой упругости, обеспечивающей более надежное сцепление гайки с болтом. В последнее время упругие контргайки выполняют как одно целое с основной гайкой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Стопорение шплинтами.

Стопорение  шплинтами (шплинтовка) гаек — надежный и очень распространенный способ стопорения, применяемый в наиболее ответственных узлах. На рис. 3 для сравнения с более современными способами шплинтовки гаек приведен устаревший способ шплинтовки. Недостатки этого способа - ослабление болта на рабочем, напряженном участке, ограниченность хода гайки в пределах шплинтуемое™.

В современных  конструкциях (рис. 4) для увеличения хода затяжки (пределов шплинтуемости) в верхней части гайки делают пазы (обычно шесть — по числу граней гайки) глубиной и, существенно большей диаметра d шплинта. Шплинт, выполненный из проволоки полукруглого сечения, вводят в один из пазов гайки и в поперечное отверстие в верхней, ненагруженной, части болта; концы шплинта отгибают.  

      Применяют два способа установки шплинтов. При первом способе (рис. 4,I) шплинт устанавливают плоскостью кольца параллельно оси болта; концы шплинта отгибают: один на грань гайки, другой на торец болта. При втором способе (рис. 4,II) шплинт устанавливают плоскостью кольца перпендикулярно к оси болта; концы шплинта отгибают на грани гайки.

Первый  способ применяют чаще, так как  он обеспечивает удобство монтажа и  компактность конструкции. Однако второй способ увеличивает пределы шплинтуемости.

Гайки с шестью пазами допускают возможность стопорения через каждые 60° поворота гайки. При шаге резьбы ~ 1,5 мм это соответствует вытяжке болта на 0,25 мм; регулировка силы затяжки, как видно, получается грубой.

Для увеличения дробности фиксации в болте иногда сверлят два взаимно перпендикулярных отверстия. В этом случае гайка может быть застопорена через каждые 30° поворота. Максимально возможное осевое перемещение гайки вдоль болта между крайними положениями стопорения составляет t = = h—d (где h — глубина паза; d — диаметр шплинта).

Для увеличения пределов шплинтуемости отверстия  смещают относительно друг друга

 на  величину s = h — d (не более). Этот способ применяют при длинных болтах, вытяжка которых при завертывании гайки может достигать значительной величины (0,5 мм и более). Иногда применяют способ шплинтовки, при котором паз выполняют на конце болта, а отверстие — в гайке.

Шплинты изготовляют из мягкой стали и  после однократного употребления заменяют новыми. На практике применяют и  постоянные упругие шплинты из закаленной стали. Концы упругих шплинтов снабжают зубчиками, которые надежно фиксируют шплинт после его установки.