Как защитить гайки от раскручивания в процессе эксплуатации?

Детали машин

Предотвращение самоотвинчивания резьбы

Способы стопорения резьбовых деталей

Все крепежные резьбы удовлетворяют условию самоторможения ψ , так как в резьбах этого типа угол ψ подъема резьбы значительно меньше приведенного угла трения φ’ . Однако практика эксплуатации машин показывает, что при переменных нагрузках и вибрациях значение коэффициента трения (и, следовательно, угла трения) снижается, и происходит самоотвинчивание гаек и винтов вследствие микросмещений поверхностей трения. Условие самоторможения нарушается.

Стопорение резьбовых деталей осуществляют различными способами, при которых используют дополнительное трение в резьбе или фиксирующие детали и материалы. Иногда применяют комбинацию этих способов.

Дополнительное трение в резьбе

Дополнительное трение в резьбе, создают с помощью контргаек, пружинных шайб, фрикционных вставок в винты или гайки и т. п.

Контргайка (рис. 1, а) устанавливается на шпильку или болт после затяжки соединения основной гайкой. При этом между элементами крепежа создается натяг, способствующий увеличению силы трения в резьбе и между контактирующими плоскостями деталей. Этот способ практически не используется в машиностроении, а применяется, преимущественно, в быту, поскольку не является эффективным и существенно повышает стоимость соединения за счет дополнительной гайки. Нередко его применяют совместно с другими способами стопорения резьбовых деталей.

Пружинные шайбы (шайбы Гровера, гроверы) представляют собой один виток цилиндрической винтовой пружины с квадратным сечением и заостренными краями (рис. 1, б, изображение вверху) . Вследствие большой упругости они обеспечивают сохранение сил трения в резьбе, удерживая определенный натяг в соединении.
Острые края шайбы, врезаясь в торцевую плоскость гайки и детали, дополнительно препятствуют самоотвинчиванию гайки. Пружинные шайбы изготовляют разными для правой и левой резьбы.

Пружинные стопорные шайбы изобрел английский инженер Джон Гровер (1836-1892) , именем которого иногда и называют эти детали в обиходе.
Стопорение пружинными шайбами недостаточно надежно, и при высоких уровнях вибрации не исключает самоотвинчивание соединения.

Самоконтрящимися являются гайки с завальцованным пластмассовым стопорным кольцом. Резьба в кольце образуется при навинчивании на гайки винт.

Применение фиксирующих деталей

Широко распространены для предотвращения самоотвинчивания фиксирующие детали, т. е. шплинты, проволоку, стопорные шайбы с лапками, которые отгибают после завинчивания гаек или винтов. Подобные устройства обладают достаточно высокой надежностью, простотой конструкции, удобством сборки и разборки соединения.

Некоторые из этих способов приведены на рисунке 1 (в-л) : стопорение специальными винтами, вворачиваемыми в гайку, штифтами, шплинтами, различными шайбами.

Приварка и деформирование резьбы

Еще один способ предотвращения самоотвинчивания резьбы – приварка или пластическое деформирование деталей расклепыванием и кернением.
Подобные методы применяют в тех случаях, когда не требуется частый демонтаж соединения в процессе эксплуатации, поскольку соединительные элементы крепежа повреждаются в той или иной степени и, зачастую, требуют замены после разборки и последующей сборки.

Применение клеящих и фрикционных материалов

Для предотвращения самоотвинчивания резьбовых соединений нередко используют склеивающие материалы – пасты, лаки, краски и клеи, которые либо значительно увеличивают коэффициент трения в резьбе, либо склеивают между собой детали крепежа.
Склеивающие материалы наносятся на резьбу непосредственно перед завинчиванием.

Иногда на практике используют комбинацию перечисленных выше способов стопорения крепежных деталей, что позволяет повысить надежность резьбовых соединений от самоотвинчивания.

Как правильно закручивать гайки

В наше время мало кто помнит уже , как правильно закручивать гайки — с советских времен гакозакручивательная промышленность пришла в полный упадок , поэтому , если , вдруг , кто-то возьмется за это дело , надо помнить некоторые правила.

Что такое гайка? Это крепежное изделие в виде детали с резьбовым отверстием , образующее соединение с помощью винта , болта или шпильки. Гайки бывают двух видов исполнения резьбы: метрическим или дюймовым.

Гайки из углеродистых нелегированных и легированных сталей разделяются по классу прочности 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой , равной или более 0,8d; 04; 05 — для гаек с номинальной высотой от 0,5d до 0,8d. Класс прочности обозначен числом при умножении которого на 100 получают значение напряжения от испытательной нагрузки в мегапаскалях и указывает на наибольший класс прочности болтов , с которыми они могут создавать соединение. При этом сочетании происходит разрушение стержня болта раньше , чем резьбы , что позволяет легко выявить разрушение крепёжного изделия.

Несмотря на то , что резьба резьбового соединения имеет угол подъёма винтовой линии намного меньше , чем угол трения , различные вибрации , переменные нагрузки , нарушение технологии способствуют рассоединению ( самоотвинчиванию) деталей резьбового соединения. Для предотвращения этого ( для стопорения) применяются специальные устройства: контрование , шплинтование, приварка , пайка , расклёпывание , нанесение на резьбу клея , установка пружинной или стопорной шайб , анкерные гайки и т.д.

Для того чтобы не сорвать шпильку или болт ( что приведет к необходимости замены), гайки в определенных условиях необходимо дотягивать динамометрическим ключом. При отсутствии последнего можно рекомендовать пользоваться штатным ключом и руками для затяжки гаек ( без использования ног и удлинителей ключа).

Вы скажете , подумаешь , сильнее затянули — крепче держаться будет. Нет , держатся , может , и будет , но нельзя забывать о последствиях. Например , если ты затягиваешь колесные болты , надо помнить , что в дисках стоят конические посадочные места. И , если перетягиваешь колёсные болты , то уменьшается толщина конуса , которая при минимальной толщине может давать вибрацию. Многие катают диски, балансируют , но вибрация остаётся. Если вибрация осталась после прокатки и балансировки , надо смириться с тем , что диску пора на свалку , а для себя сделать вывод , что не надо перетягивать болты.

Выбор надёжных инструментов — серьёзная задача , решать которую рано или поздно приходится всем , кто сталкивается с монтажными работами по роду профессии или просто считает , что делать подобные вещи под силу любому настоящему мужчине. Обратите внимание на механическое приспособление для сборки и разборки резьбовых соединений с контролируемым моментом — гайковёрт. И если «свежие» гайки и болты вполне можно открутить обычным гаечным ключом , то в более сложных ситуациях ( при труднодоступных соединениях или при наличии ржавчины) обойтись без гайковёрта практически нереально.

Основным отличием российских гайковертов от импортных является то , что у каждой модели свой посадочный размер квадрата шпинделя, и при эксплуатации инструмента могут возникнуть трудности с расходными материалами. Импортные инструменты имеют посадочные квадраты ¼; 3/8; ½; ¾; 1; 11/2; 21/2; 31/2 ( в дюймах), поэтому проблемы со сменными головками отсутствуют. Присоединительная резьба импортного инструмента дюймовая , а российского , за исключением ИП-3115 и ИП-3128, — метрическая , что является недостатком.

В качестве профилактики , чтобы резьба не приржавела , перед закручиванием смажьте её солидолом , графитной смазкой или моторным маслом. Смазка защитит резьбу от коррозии на годы.

Как бы то ни было , закрученную гайку придется когда-нибудь открутить. Если не удается отвернуть приржавевшую гайку , капните в видимую часть резьбы керосин или хорошо проникающую смазку типа WD-40. Слегка постучите молотком по гайке. Подождите несколько минут , пока жидкость проникнет в резьбу и попробуйте снова открутить. Чтобы жидкость проникла сильнее в резьбу , приложите на более продолжительное время тряпку , смоченную керосином или WD-40.

Если открутить не получается , попробуйте , наоборот , закрутить гайку. Часто она поддается такой уловке и освобождается.

Возьмите «минусовую» отвертку со стальным стержнем вдоль всей рукоятки , острый конец отвертки приложите к приржавевшему болту таким образом , чтобы при постукивании молотком по отвертке он проворачивался. Это почти безотказный способ. Если болт большой , вместо отвертки воспользуйтесь зубилом.

Приняв все меры предосторожности , можно нагреть неподатливую гайку. Она расширится и ее можно будет легче открутить. Не дайте ей остыть , иначе она прижмет резьбу.

Чтобы не сорвать грани , откручивайте накидными ключами , а не рожковыми.

Что такое контргайка, для чего она нужна, и где применяется

Надежное соединение при помощи дополнительной гайки

Любое соединение отрезков труб в длинных трубопроводах обязательно должно быть надежным и прочным, чтобы предотвратить утечку проводимых по им материалов. Каким бы хорошим не было резьбовое соединение, в процессе эксплуатации оно может развинчиваться, предохранить его может контргайка, накручивающаяся на резьбовое соединение сразу за основной гайкой. Такой способ укрепления резьбовых контактов труб известен давно, кроме того при помощи контргайки можно немного регулировать длину трубопровода.

Перед тем, как установить основную гайку на трубу, на нее накручивается контрагайка с обратной резьбой. Такой способ снятия основной нагрузки с места соединения труб позволяет равномерно распределять нагрузку по всему стыку. Можно располагать соединительные элементы и в обратном порядке: сначала контргайка, а следом за ней основная гайка. Во время скручивания происходит вытягивание болта, нагрузка смещается на контргайку с обратной резьбой, протечки и утечки перекачиваемого материала по трубопроводу не будет.

Свойства контргайки

Любое добавочное (в конкретном случае это контргайка) крепление в трубопроводе должно предотвращать возможности самоотвинчивания. Таким способом, в любом резьбовом соединении, где уже создано достаточное трение между концами труб накручивающаяся сверху контргайка становится прочным замком. Способ самый дешевый, надежный и проверенный.

Никакие надрезы, шплинты и шайбы не спасут резьбовое соединение в условиях тряски и вибрации – гайки даже при надежной затяжке будут самоотвинчиваться. И только установленная вслед за основной гайкой контргайка становится стопором, предотвращающим раскрутку. Резьба остается такой же прочной и надежной как в начале эксплуатации трубопровода.

Такой способ удерживания основной гайки на трубопроводе называется контрдвижением. Поэтому и резьба на контргайке обычно обратная, противоположная той, что нарезана на гайке. Нагрузка смещается и распределяется на все детали равномерно. По своему внешнему виду она ничем не отличается от основной, а вот систем накручивания контргайки существует несколько.

Названий у этого соединительного элемента на трубопроводах насколько:

• Корончатая гайка (сгон с муфтой и контргайкой)

При необходимости собрать водо- или газопровод из нескольких кусков (сложная проводка) используются стальные, латунные никелированные или современные пластиковые контргайки. В таких соединениях иногда бывают нужны перемещения основной гайки вдоль болта, одно соединение при помощи основной гайки не способно создать прочный и надежный контакт.
Чтобы увеличить сцепление двух соединяемых кусков проводки используются также такие способы:

• Делаются кольцевые надрезы

Контргайки незаменимы в тех случаях, когда требуется бесступенчатая фиксация положения гайки на болте, особенно при значительном перемещении гайки вдоль болта. Немного сложнее с соединением отрезков труб при помощи конических контргаек — работать с ними немного сложнее, чем с деталями, в точности повторяющими профиль основной гайки. Конус намного податливее круга, не спасают даже нанесенные на него прорези, в процессе установки. Такие контргайки могут заклиниваться, а сами конусы сминаются. В настоящее время применяются следующие типы корончатых контргаек:

• ГОСТ 5918-73, 5919-73, 5932-73

Применение контргаек

В любом помещении обязательно нужно установить водопровод и обеспечить подачу газа и тепла. Чтобы предотвратить утечку и протечки, также, если профиль трубопровода сложный, в местах соединения отрезков труб устанавливается основная гайка и контргайка стальная, с обратной резьбой. По таким трубопроводам можно перекачивать

Только при помощи контргайки с уплотнителем можно создать необходимую для работы герметичность.

Производятся соединительные детали из низколегированной или высокоуглеродистой стали. Они могут быть покрытыми дополнительной защитой (с цинковыми добавками). Установлено обязательно соответствие ГОСТ 8968-75.

Отремонтировать трубопровод, ели на нем нет отдельных кусков, часто становится невозможным. В таких случаях устанавливается отдельная арматура — муфта контргайка, она и обеспечит надежное и герметичное соединение на время ремонта основного трубопровода.

Типичный пример – ремонт водопроводных систем в многоквартирном доме в холодное время года. На короткий промежуток времени можно отключить подачу воды. Потом устанавливается контргайка ГОСТ, присоединяется новый кусок трубы взамен поврежденной, на систему накручиваются детали в следующем порядке:

• Муфта (вентиль, кран, фильтр)

• Прокладка для герметичности

В настоящее время вместо ранее использованных стандартов ГОСТ 8968-59 утверждены новые: 8968-75. Они регулируют условия применения стальных контргаек и цинковым покрытием в условиях неагрессивных сред.

Работать такие детали могут при температуре не выше 175 °С, максимальное давление перекачиваемого материала Р=1,6 МПа. Такие соединения в трубопроводах также называются гаечными, элементы трубопровода даже при большой вибрации и сильных гидроударах остаются в первоначальном состоянии, не раскручиваются и не ломаются.

Стандарт предусматривает применение контргаек с покрытием из цинка и без него в водо- и газопроводах с обязательным уплотнением. Также возможна установка контргаек в системах отопления, водопровода, газопровода только в неагрессивных средах.

Самые толковые 6 способов, как предотвратить раскручивание гайки

Резьбовые соединения достаточно надежны и эффективны. Они считаются одними из самых распространенных и экономически выгодных. Однако при воздействии вибрации существует вероятность их ослабления. Э…

Читайте также:  Консервация бассейна на зиму: каркасного, надувного, композитного

Одним из самых распространенных материалов, которые используют сегодня при строительстве водопровода, газопровода или теплопровода в промышленных или жилых объектах являются трубы. Лучше всего, если …

Эстетичный внешний вид, время эксплуатации здания, а также надежность и долговечность кровли полностью зависят того, какой был выбран материал для покрытия крыши. Одним из самых распространенных мате…

Такие ловушки для полевых мышей используются еще с незапамятных времен. Просты в использовании и максимально надежны

о каких вещах нужно подумать прежде, чем покупать кухонный стол эти рекомендации помогут вам определиться с выбором стола, а также избежать самых распространенных ошибок.совет 1. визуализируйте свой идеальный кухонный

Миллионы людей ежедневно испытывают трудности, связанные с работой водопроводной системы. Один из самых распространенных вопросов: как устранить засор? С подобной проблемой помогает справиться канали…

Вопрос надежной защиты жилища сейчас стоит остро, как в больших городах, так и маленьких. Охрана начинается с порога, точнее входной двери, подъезда дома.Существует три самых распространенных варианта…

коньковый узел стропильной системы располагается в верхней точке крыши и образуется за счет соединения между ногами одной стропильной пары. не этот участок каркаса ложится огромная нагрузка, чтобы конек ее выдержал,

В наших домах появляется все больше мощных электрических приборов: кофеварки, чайники, кондиционеры, бойлеры и т.п. Всё это в значительной степени повышает нагрузку на домашнюю сеть электропитания. П…

Одним из самых распространенных отделок является штукатурка, и такой вид отделки должен высохнуть месяц перед следующим нанесением отделки. Но у нас не всегда есть время и желание ждать такой срок и …

благодаря скважине можно получить доступ к воде в тех местах, где доступ к магистралям коммуникаций очень ограничен. при этом процесс изготовления такой конструкции является довольно утомительным и требует наличия

Цемент является одним самых необходимых материалов во время проведения строительных работ. Он представляет собой целую группу особых вяжущих веществ, которые создаются на гидравлической основе, тверд…

население постоянно заинтересовано в услугах по ремонту и профилактическому сервису используемой техники. спрос существует у всех слоев населения и надлежащим образом оборудованный гараж оптимально подходит для

Шуруп имеет несколько аналогов, которыми его часто путают. Ими являются винт и саморез. Винт имеет стержень и головки, то есть такие приспособления, с помощью которых можно произвести закручивание ви…

О том, что канализационные трубы в туалете выглядят не совсем эстетично знает каждый, но не каждый знает способы как спрятать трубы в туалете правильно. Ситуация усложняется достаточно малым пространс…

Смазывать ли колесные болты и чем это делать

Для долгого срока эксплуатации узла, механизма или детали требуется смазка. Это касается не только автомобилей, но и вообще всех сложных устройств. Находясь на поверхности, она создаёт защитный слой, который препятствует проникновению воды и воздуха к металлу. Благодаря этому не происходит процесс коррозии, следовательно, прочностные характеристики остаются прежними, не считая выработки.

Однако, в некоторых местах смазка может только мешать. Это связано с происходящими процессами, а точнее с местом эксплуатации детали. Возможно для функционирования требуется повышенное трение или сухая поверхность. В таких случаях лучше исключить наличие защитного слоя или пользоваться специальными составами. В эту тему отлично вписываются колёсные болты, споры о которых не прекращаются и по сей день. Часть автолюбителей уверяют, что смазка необходима, дабы избежать коррозии и проблемного откручивания, а другая половина — противоречит. Подробно разобрав все плюсы и минусы, можно прийти к одному выводу, который и будет являться ответом на этот вопрос.

Виды и назначение колёсных болтов

Начать необходимо с того, что колесо может крепиться к автомобилю несколькими способами — гайками и болтами. На колёса современных машин гайки практически не устанавливаются, поскольку это не эстетично и опасно, что не скажешь про болты. Они в свою очередь производятся самой разной геометрии и плотно ввинчиваются в обод колеса, что исключает раскрутку.

Говорить об устройстве этой детали практически нечего, хотя есть некоторые моменты, на которые стоит обратить внимание. Многие, наверное, замечали, что все колёсные болты имеют конусную либо овальную форму.

Это сделано не зря. Благодаря такой окантовке они центрируют колесо, поскольку в нём есть специальные углубления той же формы, а также вклиниваются в металл из-за трения.

Размеры болтов могут варьироваться в широком диапазоне, но чаще всего, для легковой машины делают диаметром 12-14 мм. Шляпка тоже может быть исполнена по-разному — под гаечную головку, шестигранник, с секретом и т.д. На последний в этом списке стоит обратить внимание. Такие болты продаются со своим специальным ключом, который имеет подходящую геометрию исключительно для определённых шляпок. С одной стороны это хорошо, поскольку ваши колёса никто не сможет открутить и украсть. Но с другой стороны, при потере ключа придётся выкидывать много денег, для того чтобы на СТО их смогли высверлить. Говоря о длине, она тоже должна быть определённой, чтобы с обратной стороны ступицы было видно хотя бы несколько миллиметров резьбы.

Нужно ли смазывать колёсные болты

Этот вопрос интересует многих, поскольку одна часть автовладельцев пользуется специальными смазками, а другая — нет. Какие вообще могут возникнуть проблемы? Прежде всего это ржавчина, которая поглощает всю шляпку и резьбу в ступице. Однако, многие болты имеют антикоррозионное покрытие, предотвращающее этот процесс. Если резьба в ступице и начнёт гнить, то сам болт останется целым, поэтому однозначно об этом говорить глупо.

Другой момент — прикипание. Часто бывает, что при откручивании обламывается головка, и внутри остаётся только одна шпилька, которую очень трудно потом высверлить. По словам сторонников смазки это происходит из-за её отсутствия, однако, не всё так просто. В любом случае нужно учесть все нюансы и сделать вывод.

  • Итак, колёсные болты смазывают для того, чтобы избежать ржавчины и прикипания резьбы к ступице. Это верно, поскольку создаётся защитный слой, препятствующий проникновению воды и воздуха, без которых невозможен процесс коррозии. Это в свою очередь предотвращает и закисание.

Смазка колесного болта

Крайний способ снятия колесного болта: просверливание отверстия, а затем вывинчивание болта при помощи экстрактора

Проржавевшие без смазки колесные болты

Итак, учитывая все вышеперечисленные моменты, можно сказать, что пользоваться смазкой не обязательно , но если болт подвержен ржавлению, то можно, и это будет даже полезно. Никакая раскрутка колеса автомобилю не грозит, так как болты, благодаря конусной форме, плотно ввинчиваются в обод. Главное не переусердствовать при затяжке. Прыгать всем весом на ключе не нужно, поскольку усилия руки будет более чем достаточно. Для более точной работы можно использовать динамометр, который покажет какую силу вы прикладываете.

Также нужно учитывать, что смазывать весь болт необязательно. Достаточно нанести небольшую часть субстанции на резьбу и конусную часть. Для этого можно использовать медную смазку, графитовую, с молибденом и т.д. Если нет других вариантов, можно легонько смазать литолом или солидолом. Но применять обычное моторное масло и не рекомендуется, поскольку польза от нее будет только в первую неделю, а затем она просто смоется. Если нанести консистенцию на указанные места и нормально, без энтузиазма, затянуть болты, то при следующей раскрутке никаких проблем не возникнет.

Итак, если болты на авто прикипают и поддаются ржавчине (причем одно вытекает из другого — окислы коррозии как бы «припаивают» болт к ступице), то смазка поможет избавиться от обеих этих проблем. Если же владелец не закручивает болты с ноги, а сами они не склонны к коррозии, то от смазки можно отказаться либо нанести ее совсем чуть-чуть.

Между тем, некоторые производители автомобилей зачастую пишут в технических руководствах, что смазывать колесные шпильки и гайки не рекомендуется в связи с вероятностью их откручивания. Иногда такой же запрет распространяется и на болты. И здесь есть еще одна «загвоздка» — момент затяжки.

Дело в том, что каждый автопроизводитель для каждой модели дает четкое предписание по моменту затяжки оригинальных дисков. Делается это специальным динамометрическим ключом, однако в комплекте часто идут баллонные ключи именно с необходимым моментом.

При нанесении смазки, момент затяжки немного сбивается, соответственно, снижается сила трения. Поэтому болт со смазкой потребуется затянуть сильнее, чем без нее, следовательно, с другим моментом. Загвоздка в том, что уже неизвестно, с каким именно моментом нужно закрутить смазанный болт, так как информация в мануале представлена исключительно для несмазанных материалов. В таком случае приходится действовать наугад.

Суммируя всё вышесказанное, довольно трудно четко ответить на вопрос, нужно ли смазывать колесные болты. С одной стороны смазка действительно спасает от прикипания болтов и коррозии, позволит автолюбителю забыть об их муторном выворачивании и, тем более, высверливании обломанной шпильки. С другой — предостережения производителей автомобилей и сбитый момент затяжки.

Наверное, каждый автолюбитель должен сам, собрав всю информацию, решить для себя, стоит ли оно того или нет.

Инструкция по установке и затяжка колеса автомобиля

Колёса на машине снимаются чаще всех остальных деталей. Это связано со сменой времени года, когда требуется замена резины, либо с проколом. В любом случае приходится откручивать болты, с которыми зачастую возникают трудности.

В целом, установка и затяжка болтов — несложное дело, не требующая практически никаких серьезных навыков. Нужно сделать следующее:

  1. Перед установкой тщательно прочистите колёсную ступицу железной щёткой.
  2. Если вы решили смазать болты, подготовьте густую смазку. Лучше всего подойдёт медная или графитовая, но можно использовать и подобные им.
  3. На конусную часть болта и его резьбу нанесите небольшой слой смазки.
  4. После этого установите колесо на своё место,и наживите болты от руки. Почувствовав усилие, возьмите подходящий ключ и подтяните их ещё сильнее, чтобы они отцентрировали диск, то есть, попали в свои сёдла.
  5. Затем найдите в эксплуатационной книжке, с каким усилием необходимо затягивать колёсные болты. Эта информация может быть и в других источниках. Главное, чтобы вы узнали, с какой силой вам нужно их притянуть. Для примера, вот таблица:
  6. Найдите ключ с динамометром и протягивайте болты крест на крест. Это обеспечит равномерность, следовательно, и надёжность крепления.

Несмотря на простоту колеса и болтов, которыми оно крепится, установить его на машину тоже нужно уметь. Учтите, что даже на СТО затяжка осуществляется без соблюдения этих важных требований. Чаще всего никакую смазку не используют, а закручивают пневматическим устройством без учёта момента силы. Поэтому устанавливать колёса на автомобиль лучше самому, чтобы учесть все нюансы.

Повторное использование крепёжных деталей и определение усилия затяжки

Автор: Guy Avellon, журнал «Fastener World»
Перевод: специалист по маркетингу ООО ЗВК «БЕРВЕЛ» Игнатова Д.В.

РС- резьбовое соединение;
Cr+6 – шестивалентный хром;
Cr+3 – трёхвалентный хром;
RoHS – (англ. Restriction of Hazardous Substances) — директива, ограничивающая содержание вредных веществ.

На большинство вопросов, связанных с применением крепежа, есть решения, выработанные многолетним опытом работы. Однако найти информацию о таких решениях очень сложно, поскольку область их применения довольно ограничена.

Зачастую производители и дистрибьюторы не имеют возможности ответить на технические вопросы, связанные с эксплуатацией крепежа. При этом срок службы крепежа зависит от области его применения и условий эксплуатации. Неверное понимание назначения крепежа и условий его эксплуатации ведёт к серьезным последствиям, ведь в случае разрыва соединения или иных видов поломки, ответственность несут обе стороны, и покупатель, и производитель.

В данной статье приведены ответы на самые актуальные вопросы о повторном использовании крепёжных деталей и величине усилия затяжки.

1. Можно ли повторно использовать крепёжную деталь в ответственных соединениях?
Ответ: Нет.

Казалось бы, что ответ на данный вопрос очевиден, но всё же, вопрос является актуальным. Однажды этот вопрос был задан работником сферы ядерной энергетики. В ответственных соединениях крепёж подвергается высокой нагрузке, поэтому правильная сборка и монтаж деталей играют важнейшую роль. Неправильная затяжка соединений приводит к усталостным разрушениям, что в 90% случаев является причиной отказов резьбовых соединений. Несвоевременное выявление разрушений в теле болта может привести к разрыву изделия. Например, микротрещины на теле болта практически невозможно обнаружить при внешнем осмотре, поэтому контроль может быть проведен только в лабораторных условиях (испытание ультразвуком и др.). Поэтому крепёж стоит обязательно заменить, ведь стоимость болта не сравнима со стоимостью дальнейших затрат на восстановление повреждённых конструкций.

2. Можно ли повторно использовать крепёжные детали в нормальных условиях эксплуатации?
Ответ: Да

Ответ, данный в статье, является условным, так как повторно использовать можно лишь крепёж из углеродистых марок стали, прошедший все необходимые лабораторные испытания и установленный в контролируемых условиях. При первичной установке обязателен контроль соблюдения всех технологических операций (обработка контактных, поверхностей, сборка соединений, установка болтов, натяжение и контроль за натяжением болтов), так как в случае нарушения требований, при повторном применении может произойти деформация и разрушение изделий. Если условия использования крепежа Вам неизвестны, тогда несомненно стоит отказаться от повторного использования.

Крепёж из специальных материалов при допустимой нагрузке должен быть использован однократно. Здесь требуется пояснить, что мелкий крепёж (М8 и менее) может быть использован повторно, но если крепёж был установлен с максимальным усилием, его механические свойства могут быть снижены.

Поэтому, если резьбовая крепёжная деталь из углеродистых или специальных марок стали подвергалась нагрузке, превышающей пробную нагрузку или предел текучести, такую деталь ни в коем случае нельзя использовать повторно, так как и механические, и физические её свойства уже не будут соответствовать заявленным требованиям.

3. Можно ли повторно использовать гайки?
Ответ: Нет

Это простой ответ на довольно сложный вопрос. Основным объяснением является переменная величина коэффициента трения. При предварительной затяжке стержень болта на участке между головкой и гайкой подвержен воздействию крутящего момента, то есть при завинчивании гайки резьбового соединения на гайку действует крутящий момент, преодолевающий моменты трения в резьбе и на торце гайки. Под напряжением резьба гайки растягивается. Усилие воздействует на резьбы гайки и болта по-разному. После ослабления напряжения резьба на стержне болта переходит в начальное состояние, а поверхность резьбы на гайке деформируется. При откручивании гаек требуется крутящий момент большей величины, чем при затяжке. Это объясняется коррозией РС, взаимным проникновением материалов болта и гайки в зону резьбы под действием длительной нагрузки. Кроме того, гайка может иметь невидимые дефекты, впоследствии приводящие к разрушению РС.
Поэтому, ввиду непредсказуемой величины коэффициента трения по указанным выше причинам, достижение необходимого усилия натяжения невозможно.

Производитель: «Но при повторном использовании детали был использован тот же момент затяжки»

При повторном использовании гайки показатели момента затяжки уже не соответствуют заявленным нормативам. Сила трения меняется при каждом повторном использовании, так как внутренняя резьба гайки деформируется и прессуется. При затяжке РС с помощью динамометрического ключа необходимо точно выставить момент затяжки и зафиксировать его в заданном положении. Но при повторном использовании точно определить момент затяжки практически невозможно, что снижает надёжность соединения, и вероятность пластической деформации резьбы возрастает.

Наибольшее значение имеет трение в резьбе между гайкой и стержневой крепежной деталью, а также гайкой и поверхностью соединяемой детали, которые зависят от таких факторов, как состояние контактных поверхностей, вид покрытия, наличие смазочного материала, погрешности шага и угла профиля резьбы, отклонение от перпендикулярности опорного торца и оси резьбы, скорость завинчивания и др.
Потери на трении могут быть достаточно большими. При практически сухом трении, грубой поверхности и усадке материала, потери могут быть такими большими, что при затяжке на непосредственное напряжение соединения, останется не более 10% момента. Остальные 90% уходят на преодоление сопротивления трения и усадку.

При повторном использовании гаек «паразитное» трение имеет большую величину. И, хотя гайковерт будет показывать требуемый момент, требуемое сжатие соединения не будет достигнуто. Когда при эксплуатации на РС будут воздействовать нагрузки или вибрация, велик риск самоослабления соединения и, как результат, – аварии.

Коэффициент трения можно снизить, используя масло, но не чрезмерно, поскольку при этом велика опасность падения сопротивления и превышения силы напряжения соединения, что может привести к разрушению стержневой крепежной детали.

Значения коэффициента трения в реальных условиях сборки можно лишь прогнозировать. Как показывают многочисленные эксперименты, – они не стабильны.

Феномен повторного использования гаек играет существенную роль в применении колёсных гаек, так как снятие и замена колёс необходима для перестановки шин, осмотра тормоза, ремонта автомобиля и пр. По статистике каждый автомобиль с пробегом более 120000 км подвержен риску поломки шпилек по причине ослабления усилия затяжки колёсных гаек вторичного использования.

Потребитель: «После затяжки болтов Вашего производства произошла поломка»

Здесь важно понимать, что заявленную величину момента затяжки нужно использовать в качестве справки, так как каждая готовая деталь до установки в соединение обладает определёнными физическими свойствами, которые необходимо учитывать при определении момента затяжки.

Рассмотрим в качестве примера гальваническое покрытие. Формулы для вычисления момента затяжки были разработаны десятки лет назад, основным покрытием для нанесения было гальваническое покрытие. На тот период времени для оцинкования применяли цианистый электролит. В результате эффективность составляла 40-60%, риск наводораживания оставался высоким, поверхность деталей была пористой и неровной. Поэтому «К»- фактор (коэффициент трения) в таких продуктах был гораздо выше, чем в продуктах с применением щелочных и кислых нецианистых электролитов в 70-х годах. Эффективность оцинкования с новыми электролитами стала еще выше. Поэтому величина усилия затяжки и коэффициента трения изменились.

Однако справочные данные в таблицах моментов затяжки оцинкованных РС оставались неизменными на протяжении десятилетий. На сегодняшний день ситуация иная. В 2002 году Европейским союзом была принята директива RoHS, ограничивающая содержание вредных веществ в электрическом и электронном оборудовании. В связи с этим использование шестивалентного хрома (Cr+6) было запрещено. Впоследствии произошла замена токсичного шестивалентного хрома на трёхвалентный хром (Cr+3).

Покрытия с применением Cr+6 обеспечивали более высокую коррозионную защиту, чем покрытия Cr+3. Покрытия Cr+3 имеют более тонкий слой и уровень коррозионной защиты намного ниже. Чтобы компенсировать этот недостаток, необходимо применять более толстый слой нанесения либо наносить дополнительный слой поверх существующего.

Переменная величина усилия затяжки обусловлена вариациями в показателях толщины покрытия Cr+3. В результате последних испытаний по регулированию усилия затяжки было доказано, что для крепёжных деталей с покрытием Cr+3 показатели усилия затяжки должны быть увеличены на 7-10%. Более того, на точность определения усилия затяжки также влияет метод нанесения покрытия.

Стандартизация продуктов производителем позволит контролировать отклонения и снизить потенциальный риск потребителя.

Дата: 20.10.2017
Источник: журнал «Fastener World»

Читайте также:  Как приклеить противоскользящую ленту своими руками
Ссылка на основную публикацию
ПОДЕЛИТЬСЯ: