Кажется, что гайки и болты — это простейшие элементы крепежа, с которыми должен быть знаком каждый технический специалист. Однако тема крепежных изделений оказывается гораздо глубже, чем можно предположить на первый взгляд.
Научные эксперименты убедительно доказали, что разрезные (или пружинные) шайбы являются неэффективными фиксаторами. Более того, в некоторых случаях они могут даже способствовать ослаблению резьбового соединения со временем. Несмотря на это, их до сих пор можно встретить в самых разных конструкциях. Почему же они так распространены, если их эффективность под вопросом?
Теория против практики
Принцип работы разрезной шайбы основан на её упругости. При затягивании гайки шайба должна расплющиваться, создавая давление, а её острые края — врезаться в поверхности гайки и детали, предотвращая вращение в сторону откручивания.
Однако на практике всё иначе. На твёрдых поверхностях (например, металле) острые края шайбы не могут как следует зацепиться, и она не создаёт достаточного усилия для надёжной фиксации. Основная проблема в том, что разрезная шайба обеспечивает лишь около 10% от общего зажимного усилия болта, что крайне мало для противодействия вибрациям.
Обратите внимание: Продолжайте и используйте TikTok все, что хотите.
Единственная область, где разрезная шайба может быть полезна, — это соединения с мягкими, легко деформируемыми материалами, такими как дерево. В этом случае её пружинные свойства и острые края действительно могут выполнять свою функцию.
Научное обоснование неэффективности
Сомнения в эффективности разрезных шайб появились не вчера. Ещё в 1960-х годах инженер Герхард Юнкер провёл серию лабораторных экспериментов. Он даже создал специальную машину для изучения влияния вибраций на резьбовые соединения.
Первым важным открытием Юнкера стало понимание, что поперечные (боковые) вибрационные нагрузки ослабляют соединение гораздо сильнее, чем осевые (продольные).
Второе и ключевое открытие было сделано при построении графиков ослабления предварительного натяга болта. Сравнивая соединение с пружинной шайбой и без неё, Юнкер обнаружил, что шайба не только не предотвращает ослабление, но и ускоряет его. На графиках это видно как более раннее и резкое падение усилия натяжения в болте с шайбой.
Надёжные альтернативы для фиксации
К счастью, сегодня существует множество проверенных и эффективных способов предотвратить самоотвинчивание крепежа. Вот некоторые из них:
Химические фиксаторы резьбы (например, Loctite): Специальные составы, которые наносятся на резьбу и, затвердевая, надёжно фиксируют соединение.
Деформирующиеся стопорные шайбы: При затягивании такие шайбы пластически деформируются, заполняя микрозазоры и создавая постоянное усилие.
Самоконтрящиеся гайки (Nyloc): Имеют нейлоновую вставку, которая создаёт дополнительное трение в резьбе, предотвращая откручивание.
Клиновые стопорные шайбы (Nord-lock): Состоят из двух шайб с клиновидными зубцами. При попытке откручивания они сдвигаются и заклиниваются, надёжно блокируя соединение.
Гайки с фланцем и зубцами: Широкий фланец с насечками увеличивает площадь контакта и врезается в поверхность, обеспечивая отличную фиксацию.
Гайки со шплинтом или корончатые гайки: Это механические способы фиксации, где через прорезь в гайке или специальное отверстие в болте пропускается шплинт. Такое соединение практически невозможно раскрутить вибрацией.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Не используйте их! Они бесполезны!.