Принцип предотвращения ослабления пружинной шайбы
Принцип предотвращения ослабления пружинной шайбы заключается в том, что после того, как пружинная шайба сплющена, пружинная шайба будет генерировать постоянную упругую силу, так что пара резьбового соединения гайки и болта будет продолжать поддерживать силу трения, создавая крутящий момент сопротивления, чтобы предотвратить ослабление гайки. При этом острые углы отверстия пружинной шайбы соответственно заделаны в поверхности болта и соединяемой детали, тем самым предотвращая вращение болта относительно соединяемой детали.
Каково противорасшатывающее действие пружинных шайб?
Пружинные шайбы широко применяются в несущих и ненесущих конструкциях изделий общего назначения. Они характеризуются невысокой стоимостью, простотой установки, подходят для деталей с частой сборкой и разборкой. Но противорасшатывающая способность пружинной шайбы очень низкая! Особенно в Европе и США уровень внедрения продуктов, требующих высокой надежности, чрезвычайно низок, особенно важных несущих структурных соединительных деталей, от которых отказались в течение многих лет. В нашей стране все еще есть некоторые применения в военной промышленности, но они были усовершенствованы до материалов из нержавеющей стали. Говорят, что в КАСК уже давно запрещено использование стальных пружинных шайб! Также говорят, что он очень небезопасен по двум причинам: одна — набухание, а другая — водородное охрупчивание.
Корпус пружинной шайбы, предотвращающий расшатывание
Для соединения главного редуктора оси с корпусом оси используются болты М16Х100 класса 10.9, момент затяжки составляет 280+20 Н·м, для затяжки используется высокоточная электрическая затяжная машина. Изменение крутящего момента в зависимости от угла поворота при затяжке болта фиксируется в двух условиях: с пружинной шайбой и без пружинной шайбы. Сравнивая кривую угла крутящего момента, обнаруживается, что при использовании пружинной шайбы момент предварительной затяжки всегда составляет около 10 Н·м; в то время как без пружинной шайбы крутящий момент болта составляет 0 Н·м, прежде чем крутящий момент значительно возрастает.
Можно предположить, что пружинную шайбу можно полностью сплющить при моменте предварительной затяжки болта около 10 Н·м. После испытаний с помощью цифрового динамометрического ключа было обнаружено, что крутящий момент болта не достиг 20 Н·м, а пружинная шайба полностью сплющилась, что подтвердило правильность приведенного выше вывода.
Анализ двух приведенных выше пунктов показывает, что пружинная шайба может обеспечить силу упругости только 10 Н·м, а силой упругости 10 Н·м можно пренебречь при моменте предварительной затяжки болта 280 Н·м. Во-вторых, такой небольшой силы недостаточно, чтобы острые углы выреза пружинной шайбы впились в поверхность болта и соединяемых деталей. После разборки и осмотра явных вмятин на поверхности болтов и соединяемых деталей нет. Поэтому противорасшатывающим действием пружинных шайб на болты можно пренебречь.
Кроме того, между болтом и соединяемой деталью добавляется шайба. Если качество шайбы неудовлетворительное, это равносильно добавлению еще одной угрозы безопасности к болтовому соединению.
Подводя итог, можно сказать, что при большом крутящем моменте болтов (более 200 Н·м) использование пружинных шайб для предотвращения ослабления болтов принесет больше вреда, чем пользы. По этой причине под действием удара, вибрации и изменения нагрузки сила преднатяга может в определенный момент исчезнуть, и соединение может ослабнуть.
В то же время НАСА также обнаружило проблему открытых пружинных шайб. В стандарте НАСА в главе, посвященной контргайкам, написано: «Типичные спиральные пружинные шайбы... действуют как пружины при затяжке болтов. Функция. Однако при полной затяжке болта шайба обычно плоская. При этом время ее можно рассматривать как цельную плоскую шайбу, и ее фиксирующая функция вообще не существует. Стопорные шайбы бесполезны для фиксации». Отрывок из оригинальной статьи смотрите на картинке ниже.
