Определив, что такое граверная шайба, следует уделить внимание вариантам её исполнения. Поперечное сечение может представлять собой квадрат или прямоугольник. Также собраны шайбы с загнутыми наружу краями, которые труднее изготовить, но обладают большей прочностью и могут выдерживать серьезные нагрузки, что делает их особенно востребованными в тяжелой промышленности.
Чем шайбы отличаются друг от друга: разновидности и назначение
Практически каждый из нас в своей жизни сталкивается с такими деталями резьбового соединения, как шайбы. Многие люди знают о существовании некоторых видов этих элементов, но для некоторых может стать открытием, что шайбы действительно бывают разнообразными и имеют определённые задачи. Поэтому в данной статье мы без лишних формальностей и ссылок на действующие стандарты попытаемся разобраться в разновидностях наиболее распространённых шайб и их применении в различных областях.
Плоская шайба
Для начала рассмотрим, вероятно, самую распространённую разновидность шайб — плоскую шайбу. Такие шайбы изготавливаются методом штамповки и представляют собой круг с отверстием, соответствующим размеру рассматриваемого крепежа. Плоские шайбы применяются в соединениях, где необходимо увеличить площадь контакта между болтом или гайкой и поверхностью детали. Это позволяет предотвратить повреждение детали, которое может произойти под действием крепежа, особенно если она подвержена деформациям. Кроме того, если деталь изготовлена из мягкого материала и требует установки гровера (который будет рассмотрен ниже), для предотвращения его провала также используется плоская шайба.
Важно отметить, что плоские шайбы могут быть как стандартного, так и увеличенного наружного диаметра. Например, для болта М10 стандартная шайба будет иметь внешний диаметр 20 миллиметров, в то время как в случае увеличенной шайбы этот показатель составит 30 миллиметров. Как правило, такой крепёжный элемент изготавливается из оцинкованной стали, но также встречаются различные покрытия в зависимости от области использования. Помимо этого, в повседневной жизни можно увидеть шайбы из нержавеющей стали или стали с повышенной твёрдостью, что хорошо для специфических условий эксплуатации.
Разновидности шайбы гровера
В большинстве случаев пружинная шайба используется для создания болтовых соединений. Если требуется увеличить площадь контакта, конструкцию дополняют обычной шайбой, что является гарантией прочного соединения. При анализе чертежа метиза можно выделить два основных варианта:
- Простой. Пружинная шайба может иметь различные диаметры и толщины витка. Конструкция характеризуется необходимым наклоном витков относительно центральной оси под определённым углом.
- Сложный. Этот вариант подходит для соединений с высокой нагрузкой, включая ударные и вибрационные нагрузки.
В современном мире особенно востребована гроверная оцинкованная шайба DIN 127 M8. Эта деталь превосходит аналогичные варианты благодаря специальной обработке, которая защищает поверхность от различных внешних воздействий. Также распространён крепежный элемент DIN 7980, который имеет свои отличительные особенности и области применения.
Метизы могут изготавливаться с правой навивкой, в некоторых случаях допустимо применение конструкций с левым витком.
Преимущества и недостатки пружинной шайбы гровера
Наиболее заметное преимущество данной конструкции заключается в её низкой стоимости и простой технологии производства. Однако среди недостатков гроверной шайбы можно выделить несколько аспектов:
- что может стать причиной недостатка усилия конструкции из-за высоких динамических нагрузок во время эксплуатации;
- при затягивании шайба может преобразоваться в плоскую пластину, что нежелательно и ведёт к потере фиксирующих свойств;
- не рекомендуется повторное использование метиза после демонтажа, так как элемент сильно деформируется в процессе эксплуатации.
Пружинные шайбы подходят для организации простых и временных соединений. Если появляются возможности заменить конструкцию на более надёжную, то стоит выполнить демонтаж и установить другие крепежные элементы, чтобы избежать проблем в будущем.
Конструкция и технические требования
Пружинная шайба изготавливается в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 6402-70.
Конструктивно деталь представляет собой кольцо из проволоки квадратного сечения (s), разрезанное в одном месте под углом 70 градусов к плоскости самой шайбы. Ширина разреза составляет 0,75 s. Концы разреза разведены в разные стороны до величины h, которая зависит от разновидности исполнения.
Предусматривается два исполнения, отличающихся размерами h. В первом исполнении размер h составляет 2s, во втором — 2s+2k, где k — это высота заострения кромки. Второе исполнение более сложное в производстве, но способно выдерживать более высокие нагрузки.
Выпускается четыре типа:
- Н — нормальные, с поперечным сечением в виде квадрата;
- Т — тяжёлые, имеющие квадратное поперечное сечение;
- ОТ — особо тяжёлые, с поперечным сечением в виде квадрата;
- Л — лёгкие, с прямоугольным поперечным сечением.
В модификациях Н, Т, ОТ для каждого номинального диаметра шайбы поперечное сечение последовательно увеличивается, что приводит к увеличению жесткости пружинной шайбы.
- Шайбы изготавливаются из проволоки квадратного сечения из сталей 65Г, 70 и 30Х13. Лёгкие шайбы производятся с прямоугольным сечением проволоки.
- После формовки гровера в необходимые размеры деталь проходит через термическую обработку для достижения требуемой твёрдости HRC 40 .. 49.
- Для повышения коррозионной стойкости детали подвергаются воронению (химическое оксидирование), цинкованию, никелированию или хромированию.
- Все размеры пружинных шайб указаны в соответствующей таблице.
Ознакомиться с таблицей размеров шайбы-гровера в соответствии с ГОСТ 6402 можно по ссылке (https://docs.cntd.ru/document/1200004378).
Зарубежные аналоги шайб-гровера ГОСТ 6402
Из известных во всем мире стандартов на шайбы гровера можно выделить следующие:
- Гроверы DIN 127. Это изделия с прямоугольными сечениями, выпускаемые в двух формах — А (с заострёнными срезами) и В (с ровными срезами). Твердость составляет от 44 до 51 HRC. Размеры варьируются от М2 до М100;
- Гроверы DIN 128А(В), 137А(В), 432;
- Гроверы DIN 7980. Эти изделия имеют квадратное поперечное сечение и также обладают твердостью 44 — 51 HRC. Они предназначены для соединений высокой прочности с использованием винтов.
Сравнительную таблицу соответствия стандартов ГОСТ, DIN и ISO можно изучить по этой ссылке (https://getpocket.com/read/3347360666).
Преимущества и недостатки
Среди преимуществ шайб-гроверов можно выделить несколько ключевых факторов:
1. Возможность формирования прочного резьбового соединения, которое не подвержено раскручиванию при вибрации;
2. Высокая прочность и износостойкость материала шайб;
3. Небольшие масса и габариты;
4. Очень низкая стоимость по сравнению с другими крепёжными элементами;
5. Лёгкость в использовании;
6. Устойчивость к воздействию влаги благодаря наличию антикоррозийного покрытия, часто оцинкованного;
7. Универсальность применения в различных областях.
Что касается недостатков данного изделия, то их не так много. Однако основные из них следующие:
1. При наличии слишком высоких нагрузок шайба со временем может стать плоской, тем самым снижая натяжную силу;
2. Вторичное применение возможно практически не будет из-за остаточной деформации;
3. Если используются болты или винты из мягких металлов, то края шайбы могут повредить резьбу.
Что такое гровер?
Комбинация гайки и гровера не допускает раскручивания болтового соединения при наличии вибраций, что делает такой тандем идеальным для использования в автомобильной и мототехнике, а также в авиации, на различных станках и так далее. Пружинную шайбу, хорошо известную как шайба Гровера или просто гровер, сегодня производят согласно ГОСТ 6402-70 и DIN 463. Эта деталь представляет собой разрезанное кольцо с квадратным или прямоугольным сечением, концы которого располагаются в разных плоскостях, и упираются в гайку или головку, а также в поверхность детали соединения.
Для справки: изобретатель пружинной шайбы, англичанин Джон Уильям Гровер, родился в 1892 году. Он работал инженером-консультантом и отвечал за проектирование и строительство железнодорожных линий в Великобритании, Мексике и Венесуэле, а также за возведение зданий в Лондоне.
Технические характеристики шайбы Гровера
Перед тем как перейти к техническим характеристикам шайбы Гровера, я хотел бы обратить ваше внимание на предназначение усиления болтового соединения. Вероятно, вы не раз видели такие кольца с квадратным или прямоугольным сечением, разрезанные не под прямым углом, а под углом, создающим острые и раздвинутые края в виде витка пружины. Когда эта деталь фиксируется между головкой болта или гайкой и плоскостью соединения, при возникновении вибраций, которые могут привести к раскручиванию, острые края кольца впиваются в металл и предотвращают поворотное движение. Если вы попытаетесь раскрутить такое соединение, например, на своем автомобиле или мотоцикле, то на поверхности головки винта или гайки могут остаться механические повреждения в виде царапин, вызванных воздействием гровера.
Если шайба способна впиваться острыми раздвинутыми краями в гайку или головку болта, это свидетельствует о том, что металл, из которого она изготовлена, должен быть тверже, чем металл, используемый для болта. В соответствии с ГОСТ 6402-70 для производства гроверов применяется пружинная сталь 65Г, которая подвергается термической обработке и после сжатия кольцо постоянно стремится вернуться к своей изначальной форме. У такой стали низкое внутреннее напряжение, что позволяет свести к минимуму хрупкость и повысить прочность металла.
Пружинные шайбы Гровера производятся на заводах либо с антикоррозийным покрытием, либо без него. Поэтому при выборе стоит учитывать, в каких условиях будет применяться крепеж — в сухой или более влажной среде. Например, если соединение осуществляется на каком-либо станке, который постоянно работает в цеху, антикоррозийное покрытие для гровера, как правило, не требуется, однако для узлов и механизмов транспортных средств, таких как автомобили, мотоциклы или велосипеды, покрытие будет значительным преимуществом.
Также следует учитывать классификацию по ГОСТ 6402-70, где все гроверы разделяются на:
- Л — лёгкие — кольцо с квадратным сечением;
- Н — нормальные — сечение кольца прямоугольное;
- Т — тяжёлые — сечение кольца прямоугольное;
- ОТ — особо тяжёлые — также сечение кольца прямоугольное;
Рекомендация: не стоит повторно использовать гроверную шайбу, если она уже была применена в течение длительного времени. Причина заключается в том, что острые края в месте разреза кольца затираются и стремятся в конечном итоге потерять свои первоначальные свойства, что приведёт к неэффективности нового соединения с таким гровером.
С какой стороны подставлять гровер
На сегодняшний день существует два противоположных мнения о том, с какой стороны необходимо устанавливать гроверную шайбу – под головку болта или под гайку. Давайте разберемся в этом вопросе. В первую очередь нужно отметить, что отсутствует какая-либо доказательная база, подтверждающая необходимость предпочтения того или иного варианта, следовательно, это может быть не столь критично, однако оптимальным решением будет установка гровера с обеих сторон.
Какой бы стороны вы не подставляли пружинную шайбу, она не даст желаемого эффекта, если будет установлена неверно. Это подразумевает, что острые края кольца в месте разреза должны быть направлены против направления резьбы — то есть, при раскручивании болтового соединения острые края должны упираться в головку винта или гайку. Кроме того, в сжатом состоянии крепежа края шайбы должны находиться в одной плоскости, что означает, что при затягивании гайки необходимо приложить достаточное усилие.
