Содержание.
1.Виды стопорения………………………………………………..2
2.Стопорениеконтргайками……………………………………...4
3.Стопорениешплинтами………………………………………...5
4.Стопорениешайбами…………………………………………..6
4.1.Отгибныешайбы………………………………………….6
4.2.Упругиешайбы…………………………………………….7
4.3.Храповыешайбы…………………………………………..8
5.Вязка проволокой………………………………………………9
6.Самоконтрящиесягайки……………………………………10-11
7.Стопорениепокрытиями………………………………………12
8.Литература……………………………………………………...13
1.Виды стопорения.
Все нарезныекрепежныедетали машиндолжны бытьнадежно застопореныот самоотвертывания.Несоблюдениеэтого правилаприводит ксамым серьезнымпоследствиям;известны случаи,когда отвернувшиесявнутри механизмагайка или болтвызывали тяжелыеаварии и выводилииз строя дорогостоящиеагрегаты.
Различаютдва основныхспособа стопорения.Позитивное(или жесткое)стопорениезаключаетсяв том, что стопоримаядеталь соединяетсясо стопорящейдеталью жесткойсвязью — стопором;отвертываниестопоримойдетали невозможнобез среза, разрушенияили деформациистопора. К этомуспособу относитсястопорениешплинтами,отгибнымишайбами, пластинками,вязочной проволокойи т. д.
Другойспособ заключаетсяв созданииповышенноготрения междустопоримойи стопорящейдеталями; этотспособ называютфрикционнымстопорением.К немуотноситсястопорениеконтргайками,упругими подкладнымишайбами, самоконтрящимисягайками и т. д.Фрикционноестопорениеменее надежно,чем позитивное;всегда существуетопасностьуменьшениясилы тренияи, как следствие,ослаблениесоединения.По этой причинево всех ответственныхсоединенияхи в соединениях,расположенныхвнутри машины,применяюттолько позитивноестопорение(главным образомшплинтами).Менее ответственныесоединения,ослаблениекоторых неможет вызватьаварии машины,а также наружные(доступные длянаблюдения)соединениядопускаетсястопоритьфрикционнымспособом. Однаков этом случаенеобходимпериодическийконтроль сподтяжкойослабевшихсоединений.
Разновидностьюфрикционногостопоренияявляется упругоестопорение,заключающеесяв том, что всоединениевводят упругийэлемент, постоянноподдерживающийнатяжение всистеме. Чембольше податливостьсистемы, темнадежнее фрикционноестопорение:сила трениямежду стопоримойи стопорящейдеталью будетподдерживатьсяпри появлениинекоторыхостаточныхдеформаций,вибрациях,пульсацияхнагрузки и т.д. При стопоренииконтргайкамисистема почтине обладаетупругостью,при стопорениишайбами Гровера(пружиннымишайбами) обладаетнезначительнойупругостью;при некоторыхвидах фрикционногостопоренияобеспечиваетсявесьма большаяупругость.
Существуюти смешанныеспособы стопорения,в которых сочетаютсяпринципы позитивногои фрикционногостопорения.Таков, например,случай храповыхшайб. Здесьстопорениеосуществляетсяотчасти повышеннымтрением в резьбев результатеупругой деформациишайбы при затяжкеи отчасти созданиемжесткой связимежду гайкамии корпусом врезультатеврезания зубьевшайбы в торецгайки и опорнуюповерхностькорпуса.
Гайку можностопорить наболт и на корпус(стягиваемуюдеталь). Различаютследующиеслучаи.
1. Гайкаудерживаетсяза резьбу болта.При этомспособе между нитками резьбы гайки и болтатеми или инымиприемами создаютповышенноетрение, увеличивающеесцепление междугайкой и болтом.К данному способуотносят, например,стопорениеза счет натягав соединении, контргайками, упругими подкладнымишайбами, самоконтрящимисяупругими гайкамии т. д.
2. Гайкаудерживаетсяза тело болта. При этомспособе применяютстопор той илииной формы,который одновременновходит в отверстияили выемки в теле болта и гайки. К данному способу относят стопорениешплинтами,шайбами с отгибнымилапками и т. д.Этот способстопоренияпозитивный.
3. Гайкаудерживаетсяза корпус. Приэтом способесоздают жесткуюили упругуюсвязь междугайкой и стягиваемойдеталью (корпусом)или установленнымина ней
элементами.К данному способуотносят, например,стопорениегаек лепестковымишайбами с отгибомлепестков нагайку и на корпус,стопорениепривертнымишайбами с вырезамипод гайку, вязкугаек проволокойи т. д. При этомспособе обязательнаодновременнаяфиксация болтаот проворота относительно корпуса; иначевозможно самопроизвольное вывертываниеболта из гайки.Для болтов ишпилек применимывсе возможныеспособы стопорения:фрикционного,позитивногос фиксациейгайки на телоболта или шпильки,позитивногос фиксациейгайки на. корпус.Для ввертныхболтов возможнофрикционноеи позитивноестопорениеболта на корпус.
Во всех случаяхцелесообразноувеличиватьподатливостьболта. Это повышаетнадежностьстопорения,способствуясохранениюпостоянногонатяга в соединении.
Соединенияс короткимижесткими болтамибыстро ослабеваютв эксплуатации,так как остаточныедеформации,неизбежновозникающиесо временемв резьбе и наопорных поверхностях,соизмеримыс удлинениемболта при затяжке;поддерживатьпостоянныйнатяг в соединенияхтакого типаневозможно,особенно вусловиях тряски,вибраций ипульсациинагрузки. Непомогает вданном случаеи позитивноестопорение,
шплинты толькопредупреждаютпотерю болтаили гайки, соединениеже с течениемвремени всеравно ослабеваети делаетсянеработоспособным.
В тех случаях,когда применениекоротких жесткихболтов продиктованонеобходимостью(например, случайкрепленияотъемныхлистовых элементоврам, облицовоки т.д.), приходитсяприбегать кпериодическомуосмотру и подтяжкеослабевшихсоединений(регулярнаяподтяжка всехболтовых соединенийшасси и корпусаавтомашин).Шплинтовкугаек в данномслучае не применяют,так как онатолько затруднилабы подтяжку.
Рациональноерешение задачисостоит в увеличенииподатливостисистемы. Длинныетонкие упругиеболты могутудерживатьгайку от самоотвертывания;шплинтовкав данном случаеявляетсядополнительноймерой предосторожности.Применениедлинных болтов,однако, далеконе всегда возможноиз-за габаритныхусловий; в этихслучаях прибегаютк установкеспециальныхупругих элементов.
Аналогичныйрезультат даети повышениеупругостистягиваемыхдеталей. Подобныеконструкции,разумеется,применимытолько в случаеесли деталиизготовленыиз прочногоматериалас высоким модулемупругости. Вцелях исключенияперетяжкисоединениявводят ограничители.Величина затяжкив данном случаеопределяетсяразмером зазора,выбираемогопри затяжке.
Гайки, работающиепод постояннымнатягом сильныхпружин испытываютфрикционноестопорение.Однако приработе в условияхвибраций илипод динамическойнагрузкойцелесообразнодополнительностопоритьгайку тем илииным способом.
Глухоестопорениеприменяютв случаях, когдагайку на болтеустанавливаютнавсегда.Существуютразличныеспособы глухогостопорения:полной иличастичной сваркой (пайкой)гайки и болта,раскерновкой),расклепкой илиразвальцовкой,
обжатиемудлиненного«воротника»гайки,расклиниваниемконца болтаконическимштифтом),прошпиливаниемгайки и болташтифтом.
Наиболеепростым способомиз указанныхявляется сварка,особенно частичная(достаточноодной каплирасплавленногометалла).
2.Стопорениеконтргайками.
С
топорениеконтргайками(рис. 1) применяютредко вследствиенедостаточнойнадежности.Этому способуприсущ и другойнедостаток:при затяжкеконтргайка1 (смрис. 1,I),вытягивая болт,принимает насебя всю нагрузку,в то время какосновная гайкаразгружается.Это заставляетиногда применятьобратную схему:контргайкурасполагаютпод основнойгайкой (см. рис.1,II),что обеспечиваетболее благоприятноераспределениесил. Иногдаконтргайкуделают однойвысоты с основнойгайкой (рис.1,III).Контргайкинезаменимыв тех случаях,когда требуетсябесступенчатаяфиксация положениягайки на болте,особенно призначительномперемещениигайки вдольболта.
Часто применяютстопорениеконтргайкойв узлах регулированияосевого натягаподшипниковкачения.
При примененииконическихконтргаекувеличиваетсясцепление междуконтргайкойи основнойгайкой. Дляповышениясцепления врезьбе коническиеконтргайкиснабжают прорезями,увеличивающимиподатливостьконуса в радиальномнаправлении.Излишняяподатливостьконуса можетзатруднитьполную затяжкувследствиезаклиниваниягайки на резьбена последнихстадиях затяжки.Недостатокконическихконтргаек —усложнениеобработкипосадочныхповерхностейконуса и возникновениеповышенныхнапряженийсмятия на опорныхповерхностях.
На рис. 2изображенаупругая контргайкаПалнэт (по названиюфирмы «Polnut»,выпускающейэти гайки). Г
айкуизготовляютиз листовойзакаленнойстали. Она имеетодин витокрезьбы, образованныйотгибом повинтовой линиивнутреннихлепестков. Кдостоинствамэтой конструкцииследует отнестиее малую массуи наличие некоторойупругости,обеспечивающейболее надежноесцепление гайкис болтом. В последнеевремя упругиеконтргайкивыполняют какодно целое сосновной гайкой.3. Стопорениешплинтами.
Стопорениешплинтами(шплинтовка)гаек — надежныйи очень распространенныйспособ стопорения,применяемыйв наиболееответственныхузлах. На рис.3 для сравненияс более современнымиспособамишплинтовкигаек приведенустаревшийспособ шплинтовки.Недостаткиэтого способа- ослаблениеболта на рабочем,напряженномучастке, ограниченностьхода гайки впределахшплинтуемое™.
В современныхконструкциях(рис. 4) для увеличенияхода затяжки(пределовшплинтуемости)в верхней частигайки делаютпазы (обычношесть — по числуграней гайки)глубиной и,существеннобольшей диаметраdшплинта.Шплинт, выполненныйиз проволокиполукруглогосечения, вводятв один из пазовгайки и в поперечноеотверстие вверхней, ненагруженной,части болта;концы шплинтаотгибают.
Применяютдва способаустановкишплинтов. Припервом способе(рис. 4,I)шплинт устанавливаютплоскостьюкольца параллельнооси болта; концышплинта отгибают:один на граньгайки, другойна торец болта.При второмспособе (рис.4,II)шплинтустанавливаютплоскостьюкольца перпендикулярнок оси болта;концы шплинтаотгибают награни гайки.
Первый способприменяют чаще,так как онобеспечиваетудобство монтажаи компактностьконструкции.Однако второйспособ увеличиваетпределы шплинтуемости.
Гайки сшестью пазами допускаютвозможностьстопорениячерез каждые60° поворотагайки. При шагерезьбы ~ 1,5 мм этосоответствуетвытяжке болтана 0,25 мм; регулировкасилы затяжки,как видно,получаетсягрубой.
Для увеличениядробностификсации вболте иногдасверлят двавзаимно перпендикулярныхотверстия. Вэтом случаегайка можетбыть застопореначерез каждые30° поворота.Максимальновозможноеосевое перемещениегайки вдольболта междукрайнимиположениямистопорениясоставляетt= =h—d(где h— глубинапаза; d— диаметршплинта).
Для увеличенияпределовшплинтуемостиотверстиясмещают относительнодруг друга
на величинуs= h— d(не более).Этот способприменяют придлинных болтах,вытяжка которыхпри завертываниигайки можетдостигатьзначительнойвеличины (0,5 мми более). Иногдаприменяютспособ шплинтовки,при которомпаз выполняютна конце болта,а отверстие— в гайке.
Шплинтыизготовляютиз мягкой сталии после однократногоупотреблениязаменяют новыми.На практикеприменяют ипостоянныеупругие шплинтыиз закаленнойстали. Концыупругих шплинтовснабжаютзубчиками,которые надежнофиксируютшплинт послеего установки.
4. Стопорениешайбами.
4.1 Отгибныешайбы.
Распространеннымспособом позитивногостопоренияявляется стопорениеотгибнымишайбами. Шайбыизготовляютиз мягкой листовойстали и снабжаютлапками. Приустановкешайбы подгайку одну излапок фиксируютна стягиваемойдетали (чащевсего отгибомна близлежащийуступ крепежногофланца), другуюотгибают награнь гайки.Получаетсяжесткая связьмежду гайкойи стягиваемойдеталью (стопорениена корпус).
Помимоотгибки нафланец, практикуюти другие способыфиксации шайбына стягиваемойдетали, пользуясьдля этого любымиподходящимиэлементамидетали, находящимисяпоблизостиот гайки. Иногдафиксирующиеэлементы приходитсясоздаватьискусственно:лапку заправляютв специальнопроделанноепоблизостиот гайки отверстие,
или надеваютее на специальноустановленныйдля этой целиштифт, илификсируютсоседним болтом.
Ф
иксациястопорнымишайбами применимадля ввертныхболтов и длягаек, навертываемыхна шпильки. Пристопорениигаек, навертываемыхна болты (рис.5), необходимаодновременнаяфиксация головкиболта от поворота.При стопоренииодной гайки(рис. 5,I)болт можетвывернутьсяиз застопореннойгайки. Правильнаяконструкцияс фиксациейгайки и болтапоказана на(рис. 5,II). Фиксациястопорной шайбына корпуседолжна бытьнадежной ижесткой.Н
арис. 6 показанастопорная шайбас треугольнымвырезом налапке, позволяющимотгибать лапкуне только награнь гайки(рис. 6,I),но и на уголшестигранникагайки (рис. 6,II),благодаря чемугайка можетбыть застопоренане через 60°, ачерез каждые30° поворота.Шайбы частовыполняют безлапок, в видекруглых, овальныхили прямоугольныхпластинок.Фиксацияшайбы на корпусеи гайки в данномслучае достигаетсяотгибом краевпластинок;иногда с вырубкойотгибаемыхчастей,что позволяетстопоритьбесступенчато.Отгибные шайбы— стопоры разовогоприменения.При каждойперетяжкесоединенияотгибные шайбызаменяют новыми.
4.2 Упругие шайбы.
Стопорениеупругими шайбамиосновано насоздании постоянныхсил трения врезьбе и наторце гайки.Таким образом,в данном случаесочетаетсяпринцип стопорениягайки «на болт»и «на корпус».
Силы тренияпрепятствуютотвертываниюгайки при вибрациях,пульсации сил,действующихна соединение,а также припоявленииостаточныхдеформацийв системе (например,при смятииопорных поверхностей).Чем большеупругостьшайбы, тем надежнеестопорение.За исключением особых случаев, упругие шайбыустанавливаюттак, чтобы приокончательнойзатяжке обеспечивалсяжесткий упоргайки в опорнуюповерхностьстягиваемойдетали.
П
ростейшаяи наиболеечасто применяемая(хотя далеконе самая совершенная)форма упругогостопорения— разрезнаяпружинная шайба— шайба Гровера(иногда называемаяпросто«гровером»).Шайба (рис. 7)представляетсобой изготовленноеиз закаленнойстали кольцос косым разрезомпод углом ~ 15° коси кольца.Наклон разрезаделается левымдля правойрезьбы и правымдля левой резьбы.Концы шайбыслегка разведеныи снабженыострыми кромками.При затяжкекольцо сжимается,кромки врезаютсяв тело гайкии в опорнуюповерхность,обеспечиваястопорениегайки «на корпус».Врезание заметновыражено в томслучае, когдаопорные поверхностиимеют не слишкомвысокую твердость(НВ
Недопустимаустановка шайбГровера наповерхностяхмягких металлов(например, литыеалюминиевыеи магниевыесплавы): зубчикишайб портяттакие поверхности.
Применениестальных подкладныхшайб сводитна нет стопорящийэффект врезаниязубчиков в телокорпуса. Нижняяграница примененияшайб Гровера— металлы ствердостьюНВ>150.
Д
ляработы соединениякак упругойсистемы безразлично,где установленашайба: под гайкой или под головкойболта, илиодновременнопод гайкой иболтом в последнемслучае упругостьсистемы увеличиваетсявдвое. Основнойнедостатокшайбы Гроверазаключаетсяв том, что отувеличениясечения кольцав ширину и ввысоту возрастаетразвиваемаякольцом упругаясила, но неповышаетсяупругая деформация.Другой существенныйнедостаток— неизбежностьвнецентренногоприложениясилы затяжки,вызваннаятем, что силазатяжки передаетсягайке (и опорнойповерхности)в большей степенина участкерасположенияхраповых зубчиков,чем на остальнойчасти окружности.Лучше в этомотношениипружинные шайбы прямоугольные,выгнутые поцилиндру (рис.8). Шайбы затягиваютдо расплющивания,что обеспечиваетжесткий упоргайки в опорнуюповерхностьи возможностьзатяжки болтабольшой силой.Для увеличенияупругости шайбыснабжают радиальнымипрорезями илиделают разрезными.Применяютустановку шайбодновременнопод гайку и подголовку болта.Для удобствамонтажа упругиешайбы иногдазаделываютв гайку соединением,обеспечивающимвозможностьпроворачиваниягайки относительношайбы.
4.3 Храповыешайбы.
При этомспособе подгайку подкладываютшайбы, выполненныеиз закаленнойстали и снабженныезубчиками.Форма зубчиковтакова, чтоони, не мешаязавертываниюгайки, препятствуютее отвертыванию,впиваясь своимиострыми гранямив торец гайкии в опорнуюповерхностькорпуса идействуя наподобиехраповых собачек(откуда и возниклоназвание шайб).
Вместе с темзубчикам, аиногда и шайбев целом придаютизвестнуюупругость,благодарякоторой описанныйэффект сохраняетсяи при небольшомослаблениизатяжки, а такжепри вибрацияхи пульсациисил, действующихна соединение.Таким образом,стопорениеосуществляетсяотчасти попринципу упругогостопорения,отчасти попринципу жесткойсвязи междугайкой и корпусом;гайка стопоритсяи «на болт» и«на корпус».
Для упрощениямонтажа храповыешайбы иногдавстраиваютв гайку, обеспечиваяв соединениивозможностьвращения гайкиотносительношайбы.
Храповые шайбыне применяют,если притягиваемаядеталь изготовленаиз мягкого(алюминиевыеи магниевыесплавы) или изочень твердогометалла (закаленнаясталь). В первомслучае шайбыпортят поверхностьдетали, во втором— эффективностьстопорениязначительноснижается:остается толькопружинныйэффект, а храповойисчезает.Целесообразнаяобласть примененияхраповых шайб— детали с твердостьюв пределах НВ250 — 300.
5. Вязка проволокой.
Во многихслучаях применяютстопорениегаек при помощипроволоки.Проволокупропускаютчерез отверстиев гранях стопоримойгайки и черезотверстие всмежной гайкеили в каком-нибудьблизлежащемэлементе детали,или в специальноустанавливаемомэлементе (винт,штифт и т. д.). Концыпроволокискручиваютплоскогубцами(рис. 9).
О
перациюсверленияотверстий вгайках выполняютв специальныхприспособлениях.Обычно сверляттри отверстия(рис. 9,I),реже шесть(рис. 9,II).При таком способесто-поренияувеличениечисла отверстийне имеет смысла,так как правильнаявязка можетбыть осуществленапри большомугле поворотагайки; в отличиеот большинствадругих позитивныхспособов стопорениявязка позволяетосуществитьпрактическибесступенчатуюугловую фиксациюгайки.На рис. (9, III)показанспособ вязкичерез пазыкорончатойгайки и отверстиев болте. Этотспособ обеспечивает,с одной стороны,фиксацию гайкина болту, с другой- фиксацию болтаотносительнокорпуса.
О
тверстияпод вязку вголовках болтовобычно сверлятперпендикулярнограням (рис.9,IV). .При вязкенадо соблюдатьследующееправило: натяжение,возникающеепри скручиванииконцов проволоки,должно создаватьмомент, способствующийзавертываниюстопоримойгайки .Припротивоположномнаправлениивязки проволокане предотвращаетсамоотвертываниягайки; напротив,появляетсямомент, способствующийотвертываниюгайки. Стопорениеполучаетсяненадежными в случае«безразличного»направлениянатяжения.
6.Самоконтрящиесягайки.
Правильносконструированныесамоконтрящиесягайки должныотвечать следующимусловиям:
стопорениегайки должнобыть надежным;
конструкциядолжна обеспечиватьлегкое завертываниегайки вплотьдо последнейстадии затяжки;
- конструкцияне должна мешатьполной затяжкесоединения;
- конструкциядолжна допускатьмногократноеприменениегайки;
- конструкциядолжна допускатьприменениестандартныхключей;
- конструкциядолжна допускатьприменениемеханизированныхспособов завертывания(при помощигайковертови т. д.).
Как правило,действиесамоконтрящихсягаек основанона принципефрикционногостопорения,т. е. созданияповышенноготрения в виткахрезьбы. Наиболеесовершенныгайки, у которыхповышенноетрение создаетсятолько в концезатяжки. Вконструкцияхподобного родав большей илименьшей степенииспользуютупругие свойстваматериалагайки, поэтомупочти всесамоконтрящиесягайки нуждаютсяв термообработке.
Наиболеепростой способувеличениятрения — этоприменениепосадок с натягомдля резьбовыхдеталей илирезьб с разнымшагом в гайкеи на болте. Впервом случаезавинчиваниедеталей затруднительно,и поэтому этотспособ применяютпреимущественнов глухих соединениях(например, приустановкешпилек в корпуса)или в тех случаях,когда необходимофиксироватьгайку в любомосевом положениина стержне.
Самоконтрящиесягайки с коническимиопорнымиповерхностями,основанныена принципесжатия резьбы(а также созданияповышенноготрения на опорныхповерхностяхв конце затяжки),применяют внастоящеевремя редков силу следующихприсущих имнедостатков:
- необходимостиспециальнойобработкипосадочныхповерхностейв корпусах;
- созданиядополнительныхнапряженийрастяженияв корпусах;опасностисмятия коническихопорных поверхностейв корпусах(особенно прималых углахконуса);
- невозможностив ряде случаев(особенно приразрезныхконусах) полнойзатяжки соединениявследствиезащемлениярезьбы на участкерасположенияконуса.
рис. 10 рис. 11
На рис.10 показан простейшийспособ увеличениятрения в резьбек концу затяжкипутем деформациипоследних (походу завертываниягайки) витковрезьбы (например,кернов-кой).Недостатокэтого способа— отсутствиеупругости,необходимойдля поддержания
натяга в резьбепри всех условияхработы.
На рис.11 изображенысамоконтрящиесягайки с удлиненнойкоронкой, целойили разрезной,которая приизготовленииобжимается.При завертываниигайки в момент,когда нарезнаячасть болтавходит в обжатыйучасток, врезьбе возникаетповышенноетрение. Гайкис разрезнымикоронками (рис.11,II)обеспечиваютболее надежноестопорениеблагодаряупругостилепестковкоронки.
На рис. 12 показанысамоконтрящиесягайки, действиекоторых основанона известномявлении самозатягиванияупругого виткапри вращенииего по валу(этот принциписпользуютв некоторыхконструкцияхколес свободногохода). В верхнейчасти гайкипри помощипрорези образованвиток, скрепленныйс телом гайкикороткой перемычкой;конец виткасмещен к центругайки для созданияпервоначальногонатяга. Призавертываниигайки витокне препятствуетвращению; приотвертываниивозникаетповышенноетрение, тормозя
7. Стопорениепокрытиями.
В некоторыхслучаях длямашин, работающихв закрытыхпомещенияхбез тряски итолчков, наружныекрепежныедетали специальноне стопорят,а фиксируютлакокрасочнымипокрытиями,наносимымина поверхностьмашины (рис. 1— III;).Способэтот, разумеется,не может гарантироватьнадежногостопорения;все же он предохраняеткрепежныедетали отсамоотвертывания.
Применениесовременныхпокрытий наоснове синтетическихсмол (в частности,кремнийорганических),создающих наповерхностимашины .прочную,эластичнуюпленку, устойчивуюпротив внешнихвоздействий,значительноповышает надежностьэтого способастопорения.
Особеннопрочное сцеплениемежду стопоримойдеталью и корпусомполучаетсяв случае, когдаматериал покрытиязатекает вкольцевойзазор междудеталью и корпусом,установленныхзаподлицо.
Литература
П.И. Орлов“Основы конструирования:Справочно-методическоепособие”
Издательство“Машиностроение”,1988
МосковскийАвиационныйИнститут
(ТехническийУниверситет)
Кафедра ИнженернойГрафики
КурсоваяРабота по теме:
Виды стопорениякрепёжныхдеталей.
Выполнил:
студент группы06-210
А. Н. Игнатов
Принял:
В.И. Марков
Москва, 2003