Граверная шайба для чего она нужна
Пружинные шайбы (гровер). Назначение и применение
Шайба – это крепежная деталь, подкладываемая между гайкой и подлежащим фиксации элементом конструкции либо крепежом стержневого типа – винтом, самонарезающим либо обыкновенным шурупом или болтом. Таким образом, площадь опорной поверхности увеличивается. Данный фактор, в свою очередь, препятствует самораскручиванию соединения. Пружинная разрезная шайба, известная под названием гровер, нашла наибольшее распространение в машиностроительной отрасли. Благодаря наличию определенных конструктивных особенностей, обойтись без нее в некоторых ситуациях просто не удастся.
Конструкция
Разновидности
Производство пружинных шайб на территории нашей страны регламентируют положения ГОСТа 6402-70. Он устанавливает 2 варианта исполнения данных метизов.
Первое исполнение – простое. Второй вариант – более сложный. Гроверы этого исполнения применяются в соединениях, подвергаемых воздействию высоких нагрузок, включая вибрационные и носящие импульсный характер – ударные.
В данном нормативном документе четко прописано, что производится пружинные шайбы должны нижеперечисленных типов.
Легкие. Поперечное сечение витков таких деталей – прямоугольное. Обозначаются литерой «Л».
Особо тяжелые. Поперечное сечение – квадратное. Обозначение такое: «ОТ».
Тяжелые. Конфигурация поперечного сечения, как и в предыдущем случае – оно квадратное. Для обозначения используется буква «Т».
Нормальные. Поперечное сечение витков тоже квадратное. Обозначается литерой «Н».
В таблице указаны номинальные размеры параметров, которые отображены на чертежах исполнения, для гроверов, подходящих для формирования соединений с помощью соответствующих стержневых крепежных элементов. Единица измерения – миллиметры.
Типы пружинных шайб
Значения параметров b и s одинаково
Параметр «k» (см. Исполнение 2) актуален только для шайб легкого и нормального типа. Его значение изменяется в диапазоне 0,15 мм ≤k≤0,8 мм.
В таблице приняты такие обозначения:
D н.ст.э. – диаметр (номинальный) подходящего крепежного стержневого элемента;
символ «*» – «Номинальное значение»;
символы «**» – «Предельное отклонение».
Технические требования
В ГОСТе 6402-70 также прописаны правила, которыми должен руководствоваться производитель пружинных шайб. Ниже приведена лишь часть из них.
В качестве сырья для изготовления данной продукции должна использоваться проволока, соответствующая требованиям ГОСТ 11850, принятого в 1970году. Также допускается применение заготовок из сплавов следующих марок: жаропрочная коррозионностойкая высоколегированная конструкционная сталь 3X13; рессорно-пружинная конструкционная сталь 65Г; нелегированная рессорно-пружинная конструкционная углеродистая сталь 70; бронза марки БрKMц3-1 либо иные цветные сплавы.
Показатель твердости, определяемый по методике Роквелла: стальных пружинных шайб, должен находиться в пределах 40,0…41,5≤НRС≤48,0…49,5; бронзовых гроверов должен быть не меньше 90НRВ
Твердость гроверов, произведенных из стали марки 70, может быть увеличена до 50,0≤НRС≤51,5.
На поверхности изделий не должны присутствовать следы коррозии, признаки растрескивания, остатки облоя – заусенцы, а также частицы чешуйчатого вида – окалина. При этом остатки неотделимой окалины не выводят продукцию в категорию брака.
Срез на концах витков шайб должен быть плоским. Сколы металла, не выводящие значение параметра «m» (см. чертеж исполнения №1) за пределы допустимых отклонений, в число браковочных признаков не входят.
Кромка, сформированная опорной поверхностью изделия и плоскостью среза должна быть, по возможности, максимально острой.
Гровер не должен давать трещин и переламываться, если концы подвергаются изгибу на угол, составляющий 45°.
Применение
Установка пружинной шайбы не связана ни с какими сложностями. Сначала высверливаются отверстия в сопрягаемых элементах конструкции. Затем в них насквозь продевается стержневая крепежная деталь. На выступивший с противоположной стороны ее конец надевается гровер и навинчивается гайка. После плотного затягивания соединения, острые кромки срезов шайбы «впиваются» в поверхности монтажного основания и гайки. В результате формируется надежное скрепление.
Плюсы и минусы
Пружинные шайбы имеют как преимущества, так и недостатки. К достоинствам можно отнести:
универсальность. Гроверы, при корректной установке, отлично работают в резьбовых соединениях любого типа;
устойчивость к негативному воздействию влаги. Даже если для производства шайб использовалась не коррозионностойкая сталь марки 3X13, такие детали, выполненные из углеродистых сплавов, обычно оцинковываются. Поэтому на их поверхности при работе в условиях повышенной влажности, оксид железа – ржавчина – не появляется;
невысокая стоимость даже по сравнению с другим бюджетным крепежом;
достаточно высокая износоустойчивость;
отличные прочностные характеристики.
Значимых недостатков у пружинных шайб заметно меньше:
если гровер применяется совместно с крепежными элементами, изготовленными из мягкого металла, его кромки могут причинить вред их резьбовой накатке;
при продолжительном пребывании в сильно затянутом резьбовом соединении возникают остаточные деформации. По этой причине повторное использование часто бывает невозможным;
когда на пружинную шайбу воздействуют повышенные нагрузки, она может со временем изменить спиралевидную конфигурацию на плоскую. Данное явление вызывает значительное уменьшение натяжной силы.
Заключение
На территории государств Евросоюза производство пружинных шайб осуществляется в соответствии с положениями нормативного документа DІN 127. Характеристики гроверов, прописанные в этом стандарте, во многом совпадают с параметрами по ГОСТу 6402-70. Однако, имеются определенные отличия. В частности, если в отечественном нормативном документе установлено 4 типа гроверов, то в DІN 127 их всего 2. Соответственно, размерные и весовые показатели таких крепежных деталей могут отличаться. Поэтому использовать в конструкции нужно пружинные шайбы, опираясь исключительно на стандарт, указанный в проекте на реализуемый объект.
Что такое шайба-гровер и как ее ставить?
Гроверная шайба — простой и дешёвый способ создать соединение, которое не развинтится само собой. Хотя его нельзя считать универсальным, гроверная шайба используется широко. Она изготавливается из высокоуглеродистой стали, способной долгие годы сохранять пружинящее (отталкивающее) свойство.
Что это и для чего нужна?
Шайба-гровер пружинная нужна для принудительной фиксации гайки, навинченной на болт, при этом она применяется всего один раз — для каждого конкретного соединения. Это значит, что её применение оправдано лишь в случае однократного монтажа на болтах. После демонтажа, поскольку она теряет значительную часть пружинящего эффекта, повторное её навинчивание даже на тот же самый гаечно-болтовой стык не рекомендуется. Поскольку тел, обладающих идеальной упругостью в природе не существует, всякое тело при длительном или чрезмерном сжатии отчасти теряет своё свойство. Это похоже на то, как мяч подскакивает не до того уровня, с которого он упал: колебания тела на пружине — шайба Гровера как раз является витком такой пружины — в конце концов исчезнут. Многократное перетягивание гроверной шайбы превращает её в обычную пресс-шайбу, равную по площади месту соприкосновения гайки с гранью закрепляемой детали, которую та удерживает на месте.
Пружинящая шайба как подвид стопорной прокладки нашла в первую очередь применение в машиностроении, далее — распространилась и на производство электрики, электроники, всевозможной автоматики. Её используют для закрепления критически важных частей машин, механизмов и электрических компонентов. Например, чтобы не развинтились несущие конструкции вагона, кузова автомобиля, системного блока настольного компьютера, применяется эта шайба. На неё фиксируются электроконтакты выключателей, рубильников, автоматов-предохранителей, телефонных клеммников в АТС. Везде, куда подходят колодки с проводами, где нужен надёжный контакт силовой или сигнальной линии, применяется хотя бы одна гроверная шайба — на один такой провод с С-образным контактом, отдалённо напоминающим простейшую колодку.
Пример использования — клеммы электродвигателей: значительные пусковые токи вынуждают обеспечить весьма надёжный контакт, в котором не будет искрения.
История создания
Шайба названа по фамилии изобретателя-механика Джона Гровера. Начало повсеместного распространения — конец XIX века, в период активного, взрывного роста спроса на механизмы, постепенно вытеснившие ручной труд. Она появилась в качестве ответной меры на недостатки соединений, где применялись только прессующие шайбы.
Изначально инженеры-конструкторы пытались использовать обычные пружины в местах, где необходимо было надёжно затянуть гайки на болтах, по диаметру резьбы напоминающие нынешние размеры болтов М12, М14, М16 или М20. Но из-за наличия болтов заметно большей длины конструкции эти утяжелялись, что являлось неудобством. Пружина как разрезная составляющая способна заменить гроверную шайбу там, где минимизация веса, к примеру, подрессоренной повозки или тачки, не столь важна. Однако такое «перепроизводство» неизменно оборачивается ощутимыми тратами на выпуск машин и изделий, удорожает их стоимость, поэтому лишние витки здесь ни к чему. Назначение гроверной шайбы — удержать гайку на месте, врезавшись одним острым (приподнятым) концом в неё, другим — в прессующую шайбу, которая контактирует с одной из скрепляемых деталей. Полученное сцепление не даёт гайке свинтиться обратно, так как направлено против её возможного отвинчивания.
Альтернативой гроверным элементам считалось клёпаное соединение. Хотя заклёпка удерживает детали не хуже болта с гайкой и гроверной шайбой, обслуживание клёпаного соединения, замена разболтанных заклёпок — мера не из лёгких. Недостаток заклёпки — при расклёпывании меняются все её детали. При вскрытии соединения на основе болта и гайки с гроверной шайбой замене подлежит лишь сама шайба: аккуратно разобранное, не повреждённое соединение можно свинтить обратно без особых негативных последствий для всей конструкции в данной точке. Количество бракованных клёпаных соединений заметно выше, чем болтовых, в которых применялась гроверная шайба: любую из дефектных деталей можно заменить, сохранив остальные. Заклёпка же после извлечения идёт полностью на выброс.
Достоинство болтового соединения ещё и в том, что после аккуратного извлечения, вырезания заклёпки с помощью пресс-шайбы большей площади образовавшееся рваное отверстие закрывается целиком, а внешний вид конструкции при этом не пострадает.
Чтобы понять окончательно, подойдёт ли гроверная шайба в вашей ситуации, мастеру полезно узнать, чем можно заменить данное изделие. Альтернативные варианты позволят зафиксировать гайку относительно болта не хуже гровера.
Самоконтрящаяся гайки обладают пластиковой вставкой, применяемой для снижения отдачи от ударов и вибрации. Но из-за относительной сложности — по сравнению с шайбой-гровером — самоконтрящаяся гайка заметно дороже, так как помимо стали определённой формы, применяются и другие, менее твёрдые и более упругие материалы.
Тарельчатая — один из стандартных вариантов для замены гровера. Более надёжная и дешёвая разновидность шайб. Ближайший её аналог — коническая.
Коронная гайка — применяется для создания условий, подходящих к установке шплинта через отдельное отверстие. Благодаря ступенчатому построению признано одним из самых надёжных способов.
Контрящая шайба выделяется повторяющимися шипами, выступающими под небольшим углом — относительно плоскости основной поверхности изделия. Эти зубчики также вдавливаются в гайку, не давая ей развинтиться.
Проволочные фиксаторы отличаются предельно низкой стоимостью и простейшей технологией производства.
Назначение изделия — устранение продольного перемещения ротора при работе мотора.
Например, тарельчатые шайбы применяются в качестве своеобразных амортизаторов, гасящих удары и вибрацию на болтовых креплениях. Основная часть воздействия приходится на них — гайка и болт сохранятся. Выпускаются из пружинно-рессорной высокоуглеродистой стали. Соответствуют ГОСТУ №3057 (редакция от 1990 г.). Натяжение в болтовом соединении при применении тарельчатых шайб стабилизируется, устраняются резкие моменты силы, а в узком пространстве их применяют как витую пружину (один виток). Назначение шайбы — взять на себя температурные колебания «жара-холод», в обычных условиях приводящие к порче гайки и болта, использованных без каких-либо шайб. Некоторые производители, стремясь побольше сэкономить на производстве, комплектации целого спектра бытовых товаров, умышленно не кладут в комплектацию гроверные шайбы. Потребитель, увидев, что их нет, докупает «гроверы» самостоятельно, прежде чем собрать окончательно вещь или предмет, в котором используются соединения на болтах.
Простые
Простая гроверная деталь — виток пружины. Теоретически кажется, что для решения вопроса с гровер-шайбами достаточно взять болгарку с тонким диском, либо другую пилу, например, тонкий диск на пильном станке и, зафиксировав, например, пружину от раскладушки в тисках, распилить её вдоль — с одной стороны, тщательно контролируя при этом пропиливание во избежания пропила с диаметрально противоположной стороны. Шайбы круглого поперечного сечения, полученные из такой «проволоки» (пружина — по сути, проволока из высокоуглеродистой стали, имеющей хорошую упругость при сжатии с торцов), и вправду, способны решить проблему с затяжкой соединения.
К слову, простые шайбы представляют собой гладкий пружинный виток без заусенцев. Поперечные разрезы — концы распиленного пружинящего витка-колечка — смещены, они не «целятся» точно друг в друга. Если бы они и вправду совпадали, такая деталь оказалась бы бесполезной: она не фиксировала бы гайку в момент затяжки, а значит, гроверной такая стальная прокладка называться не имеет основания.
Разрез кольца выполнен под углом в 70 градусов, а не условно-перпендикулярно к касательной, проходящей через точку (линию, внутренние грани) разреза.
Сложные
Названы эти комплектующие сложными в первую очередь оттого, что разрабатывался данный элемент для усложнённых условий эксплуатации конструкций и механизмов, как-то: вращательные движения механизмов. В частности, агрессивная манера вождения автомобилей с частыми перегрузками, манипуляции оператора на спецтехнике, сопровождающиеся особыми условиями работы, к примеру, автокрана при подъёме и переносе штабелей на весу на значительной высоте и так далее.
Второй фактор — двухвитковое исполнение. Это два последовательно расположенных витка с таким же сечением, как и у простых шайб. Другими словами, «двойная» шайба — кусок пружины, витки которой намеренно «забыли» разделить, распилить по той же линии. Сечение витка в любой его точке не круглое, как у обычных пружин, а прямоугольное, реже встречаются трапецеидальной профилированные шайбы, в которых нижняя грань пружинного витка, что они из себя представляют, чуть длиннее верхней, при этом боковые грани направлены вверх, слегка скошены. Прообразом двухвитковых шайб являются отрезки пружины в несколько витков. Область применения — не только в качестве гроверной прокладки, но и как полноценные пружины в условиях крайне узкого пространства. Упругость, противодействие двух витков по сравнению с одним (единственным) также заметно возрастает.
Гроверная деталь не обладает свойством, присущим её «непружинным» конкурентам: её нельзя совместить в качестве единого целого с гайкой, болтом, прессующей шайбой. Это, как правило, независимый и одноразовый элемент, легко меняющийся при последующем перемонтаже болтовых соединений.
Материал
По ГОСТ 6402 (в редакции от 1970 г.), материалом для гроверных деталей является сталь 65-Г. Это разновидность высокоуглеродистой стали, пригодной в изготовлении пружинных рессор для наземных транспортных средств и целого ряда спецтехники, используемой в широкомасштабном строительстве. Исключение из данного правила — использование бронзовых сплавов.
Однако бронза в отличие от «пружинной» стали почти не обладает той упругостью, и используют её в серьёзных конструкциях крайне редко.
Как правильно установить?
Существует свод правил монтажа болтовых соединений с использованием гровер-шайб. Все они сводятся к следующему.
Применение бронзовых гроверных шайб со стальными гайками и болтами не даст эффекта: ни алюминиевый сплав, ни бронза не дадут ожидаемого эффекта. Используйте только высококачественный стальной крепёж, а не подделку под него.
Зачем нужна шайба-гровер – виды гроверов, варианты и особенности применения
Шайба пружинная или, другое название шайба гровер, входит в состав крепёжных изделий. Он может устанавливаться под другим крепёжным изделием (болт, шуруп, саморез, винт), чтобы обеспечить надёжность резьбовых соединений от откручивания. Гровер под гайку прокладывается между гайкой и изделием.
История появления шайбы гровер
Шайба Гровера появилась в конце XIX века при бурном расцвете многих отраслей промышленности, особенно приборостроения и машиностроения. Это повлияло на потребность в более качественных резьбовых соединениях.
Обычный крепёж (гайки, болты) не мог справиться с нагрузками, которые появились в результате технического прогресса. В итоге прочность соединений крепёжных деталей значительно снижалась и приводила к неожиданным действиям.
Использование клёпаных соединений не стало выходом из существующей ситуации. Они не всегда были удобны в использовании, а если удавалось их применить, то впоследствии возникали трудности при обслуживании. Требовался крепёж, сдерживающий ударные нагрузки и выполняющие роль стопора.
Такими свойствами стала обладать шайба гровер, названная по имени изобретателя Д. Гровера. Как она выглядит, можно увидеть на фото гровера.
Принцип работы шайбы
На вид она выглядит очень просто, представляя собой разрезанный диск с разведёнными концами, которые находятся в разной плоскости. Такая форма шайбы подходит для предотвращения самопроизвольного откручивания другого крепежа за счёт упругой деформации, формирующейся под нагрузкой.
Например, когда подкладывается гровер под гайку, она пытается двигаться в обратную сторону, но кромка шайбы упирается в корпус и обеспечивает неподвижность крепежа. Таков принцип работы гроверов.
Соответствие шайбы ГОСТ 6402
Изготавливают гровер, как указано в ГОСТе (пружинная сталь 65Г), с последующей термообработкой. Это снижает внутреннее напряжение металла, увеличивает его прочность и противостояние к внешним воздействиям, а также снижает хрупкость изделия.
Шайбы Гровера могут выпускаться с покрытием или без него. Нанесённое покрытие улучшает антикоррозионные свойства, а хромовое покрытие ещё придаёт большей твердости шайбе и увеличивает срок службы.
Гровер диск выпускается в четырёх видах: лёгкие, нормальные, тяжёлые и особо тяжёлые. ГОСТ описывает все показатели, которыми должны обладать пружинные шайбы, а также представлена таблица размеров шайбы-гровера. На вид диска влияет профиль катанки.
Острая кромка диска также останавливает самопроизвольное отвинчивание за счёт упора в металл, поэтому, когда необходимо отвинтить крепёж, на гайке обычно остаются механические повреждения (царапины) от острой кромки как от резчика.
Второй раз использовать диск в сборке с крепежом не рекомендуется, и, когда эта рекомендация игнорируется, то крепёж откручивается в самый не подходящий момент.
Отношение к шайбе гровер за рубежом
Пружинная шайба гровер может иметь разновидности (пружина из двух витков, диск с насечкой, например, как пружина из двух витков, как шайба с насечкой). Несмотря на важность в обеспечении безопасности в собранном крепеже, пружинные диски имеют недостатки, которые вызывают сомнения в их эффективности.
Например, в Германии ограничили использование гроверов до определённого параметра прочности для крепежа и назначили переходный период, после которого должны полностью отказаться от их использования.
Это отношение к пружинным дискам в качестве стопорных элементов поддержало NASA в конце прошлого века. К такому заключению это агентство подошло после выхода статьи о шайбе Гровера, где сделан вывод, что диск имеет эффект стопара только в момент стягивания. Когда оказывается зажатой со всех сторон, то превращается в обыкновенный плоский диск без выполнения стопорных функций.
Окончательный вывод
Такие противоречивые мнения наводят на мысль нужна ли такая деталь в крепеже? По результатам анализов можно сделать следующий вывод. Пружинная шайба выполняет свои стопарные функции, имеет преимущества перед другими упругими шайбами из-за своей дешевизны.
Напрашивается вывод: если шайба гровер более дешёвая в сравнении с другими, но обладает стопорными свойствами, технологична при производстве, то зачем от неё отказываться?
Пусть она не попала в каталог лучших товаров, но далеко не всегда необходимо применять дорогостоящие материалы, если вибрационные нагрузки имеют единичные случаи.
Фото шайбы-гровера
Также рекомендуем просмотреть: