Шайба пружинная – один виток, а сколько силы!

Шайба пружинная, или как ее еще называют – гровер, нашла свое широкое применение во всех областях, особенно машиностроительной. Рассмотрим же более подробно особенности ее конструкции, требования к качеству, производство, а также ситуации, в которых без нее не обойтись и, наоборот, когда применение такого крепежного элемента недопустимо.

Пружинная шайба – знакомимся с назначением изделия

Начнем с истории, тем более, что она не уходит своими корнями слишком далеко. Все началось в конце XIX века, когда стремительное развитие машиностроения потребовало новых, более качественных резьбовых соединений. Ведь стандартные виды гаек и болтов попросту не могли выдержать всех нагрузок, колебаний и вибраций, приходящихся на подвижные части узлов и механизмов. Причем последствия несли самый различный характер, в результате ослабления или даже развинчивания крепежных элементов значительно снижалась прочность соединений, возникали усталостные разрушения.

Однако заменить данный вид крепления на клепанные тоже не было выходом из положения. Во-первых, не всегда их удобно применить, что в значительной степени тормозило прогресс и разработку новых элементов. Во-вторых, даже если это и получалось где-то, то впоследствии возникали сложности с техническим обслуживанием таких механизмов. В общем, потребовалось принципиально новое резьбовое соединение, которое сможет выдерживать ударные нагрузки и выполнять роль, так сказать, стопора, чем и стала гроверная шайба.

Как известно, все самое гениальное представляет собой невероятно простые вещи, это правило относится и к такому изделию. Данная шайба имеет вид одного витка пружины, откуда, собственно говоря, и пошло название. При этом работает она безотказно, благодаря тому, что ее зазор расходится в направлении, противоположном вращению гайки,что препятствует ее отвинчиванию. Таким образом, при прямом ходе крепежный узел движется без препятствий. Однако вращению в противоположном направлении препятствует кромка гровера, которая как бы впивается в металл и обеспечивает стопорение гайки.

Шайба-гровер – производство и материалы

Пружинная шайба-гровер (ГОСТ 6402-70) должна соответствовать требованиям, которые описаны в вышеуказанной документации. Итак, в основном изготавливаются эти элементы из стали, однако допускается также бронза и иные цветные металлы, но о них более подробно поговорим немного ниже. Твердость стальных изделий колеблется в пределах от 40 до 48 HRC (единицы измерения методом Роквелла в рамках шкалы С). В случае, если материалом выступает Ст 70, то этот параметр может достичь 50 HRC, а гровера из бронзы должны иметь твердость не менее 90 HRC.

Недопустимым браком считается наличие заусенцев, окалин, трещин, а также очагов коррозии. Допустимыми являются следы неотделимой окалины и мелкие дефекты в плоскости среза, которые не влияют ни на размеры, ни на прочностные характеристики изделия. Также не считается браком и трапециевидность сечения, но только в случае если она не выходит за пределы допустимой высоты. Также проводят испытания таких шайб. После трехкратного сжатия таким образом, чтобы расходящиеся концы сошлись и образовалась плоская поверхность, и дальнейшей выдержки в течение суток в этом состоянии высота разводов концов должна составлять не менее 1,65 части от толщины детали. Безусловно, изделия не должны ломаться и трескаться.

Ознакомившись с требованиями, предъявляемыми к данному типу крепежей, рассмотрим некоторые особенности их производства. Конечно же, все параметры, которым должна соответствовать шайба-гровер – размеры, прочность, допустимые и недопустимые дефекты, материал, а также вид покрытия – указаны в технической документации, таковой являются ГОСТ или DIN. Еще стоит отметить, что существует четыре типа таких шайб: нормальные (Н), тяжелые (Т), особо тяжелые (ОТ) и легкие (Л). Первые три вида имеют поперечное сечение в форме квадрата, последние же – прямоугольника.

В качестве материала очень часто используется пружинная сталь, а затем деталь подвергают термической обработке, благодаря которой снимаются внутренние напряжения в сплаве, увеличиваются его прочностные характеристики, а также стойкость к внешним воздействиям. Кроме того, снижается хрупкость, а ведь это все невероятно важно, особенно учитывая назначение данных деталей. Но достижение необходимых свойств обеспечивается не только комплексом мероприятий по термообработке. Еще на данный вид шайб может наноситься специальное защитное покрытие (хромирование или же гальваническое цинкование). Правда, это необязательно, так что выпускаются гровера и без покрытия.

Цинкование и хромирование прежде всего обеспечивают надежную защиту от коррозии.

Гальваническое цинкование осуществляется путем электрохимического осаждения частиц цинка на поверхность детали, которую предварительно помещают в электролит. В результате образуется слой толщиной, не превышающей 25 мкм, а шайба приобретает голубой, белый либо же радужный оттенок. Следующий способ защиты изделия от коррозии – желтое хромирование, при котором поверхность насыщают хромом. При этом еще повышаются износостойкость шайб и твердость.

Применение пружинных шайб и особенности эксплуатации

Такие крепежные элементы нашли свое широкое применение в автомобилестроении, строительстве, машиностроительной и промышленной отрасли, а также во многих иных областях. Вообще, трудно представить себе сферу, в которой бы не использовалась эта шайба особого назначения. Такие изделия являются незаменимой частью многих узлов и механизмов, особенно если последние испытывают ударные и вибрационные нагрузки, способствующие раскручиванию болтовых соединений. А ведь довольно часто именно на эти места крепления возлагается весьма ответственная миссия, поэтому даже их ослабление, не то, что уж полное развинчивание, может привести к очень опасным последствиям.

Итак, применение пружинных шайб весьма распространено, но рассмотрим еще и случаи, когда не стоит отдавать предпочтение данному типу крепежа. Как уже было сказано, эффект стопорения гайки осуществляется за счет острых кромок гровера, которые после затяжки кольца как бы врезаются в опорные поверхности. Таким образом, если последние имеют недостаточно высокую твердость, тогда врезание слишком выражено. Поэтому применение гровера в сочетании с мягкими металлами и сплавами, например, магниевыми, алюминиевыми и прочими недопустимо, так как в результате поверхность изделия будет испорчена.

Что же насчет его расположения, так здесь нет никакой принципиальной разницы, будет он установлен под шляпкой болта или же под гайкой. Можно даже использовать два элемента одновременно, и тогда эффект усилится в два раза. Особенностью данного крепежа является то, что чем больше сечение кольца по ширине и высоте, тем выше показатели развиваемой упругой силы, однако такие изменения ничуть не влияют на значение упругой деформации. Кроме того, сила затяжки распределяется неравномерно по всей окружности, ее пики приходятся на участок, где расположены храповые зубчики.