Типове болтове и гайки против разхлабване и принцип против разхлабване на самозаключващите се гайки

Разхлабване наболт и гайка връзките са често срещан проблем при повреда в машиностроенето, което винаги е било гореща изследователска тема в индустрията за крепежни елементи. Въз основа на практически опит при сглобяване и действителни условия на работа, този документ подрежда основните структури против разхлабване за болтове и гайки, разработва принципа на работа, приложимите сценарии и присъщите дефекти на всеки метод против разхлабване. Междувременно той обяснява основния механизъм на дълготрайното действие срещу разхлабване на самозаключващите се гайки, предоставяйки надеждни референции за избор на крепежни елементи на място и формулиране на процеса на сглобяване.

1. Общи типове и принципи против разхлабване наБолтове и гайки

1.1 Двойна гайка против разхлабване (задна гайка против разхлабване)

Известен също като анти-разхлабване на челната гайка. След като две гайки се затегнат една срещу друга в обратна посока, между тях ще се генерира непрекъсната аксиална сила на натиск, която ще действа върху контактните повърхности на зацепената резба. Колкото по-здраво са заключени двете гайки, толкова по-голямо е нормалното налягане върху контактните повърхности на резбите, както и въртящият момент на триене между двойките резби. Всяко ротационно разхлабване на гайките трябва да преодолее голямата сила на триене между зацепените нишки. Дори ако външното натоварване варира по време на работа на оборудването, налягането на повдигане между две гайки остава постоянно, реализирайки устойчив ефект против разхлабване.

Приложими сценарии: Подходящо за болтови връзки с или без изисквания за предварително натоварване, приложимо само при работни условия с леки вибрации и стабилно натоварване.

Недостатъци: Заема голямо аксиално пространство за монтаж, ограничен капацитет против разхлабване и се поврежда лесно при условия на тежки вибрации.

1.2 Твърда заключваща вдлъбната-изпъкнала гайка против разхлабване

Гайката против разхлабване Hard Lock се състои от долна изпъкнала гайка и горна вдлъбната гайка за подходяща употреба. Долната изпъкнала гайка използва ексцентрична обработка с леко централно изместване, за да играе ролята на клинов блок; горната вдлъбната гайка се обработва в стандартен концентричен кръг без централно отклонение. Свързващите повърхности на горната и долната гайка са заострени вдлъбнато-изпъкнали повърхности, образуващи механична самозаключваща се структура, подобна на заклинване с чук след затягане.

Малко аксиално предварително натоварване може да генерира огромен радиален блокиращ натиск върху конусните повърхности на ставите. Натискът се предава синхронно към зацепените нишки, като значително увеличава въртящия момент на триене както върху контактните повърхности на резбата, така и върху вдлъбнато-изпъкналите заострени повърхности. Механично блокира тенденцията на въртене на конеца и осигурява отлична производителност против разхлабване.

Приложими сценарии: Приложимо за болтови връзки с или без изисквания за предварително натоварване и може да се използва за дългосрочно обслужване при тежки работни условия с високочестотни силни вибрации и променливи натоварвания.

Недостатъци: Изисква изключително висока прецизност на обработка за ексцентрична структура, труден производствен процес и високи разходи за доставка.

1.3 Гайка против разхлабване Spiralock

Основната структурна характеристика на гайките Spiralock е 30-градусов клинообразен наклон, обработен в основата на вътрешните резби. Когато болтовете и гайките са затегнати и зацепени, върхът на резбите на болта плътно се притиска към клиновидния наклон на вътрешните резби, за да образува високоякостна твърда заключваща сила.

За стандартни обикновени резби включеният ъгъл между нормалната контактна сила върху повърхностите на резбата и оста на болта е 30 градуса. Резбите Spiralock променят ъгъла на профила на резбата, като така включеният ъгъл достига 60 градуса. Нормалното налягане на двойките резби е много по-голямо от налягането при аксиално закрепване, което значително подобрява устойчивостта на триене и напълно ограничава разхлабването на резбата при въртене.

Приложими сценарии: Приложимо само за свързващи конструкции, изискващи стабилно предварително натоварване, а свързаните части не трябва да бъдат направени от прекалено меки материали.

Недостатъци: Ефектът против разхлабване ще се провали напълно, след като предварителното натоварване на болта намалее; необходим е по-голям момент на затягане, за да се преодолее съпротивлението на триене между зъбите на резбата, за да се достигне необходимото предварително натоварване на болта.

1.4 Разделена пружинна шайба против разхлабване

След като гайката се затегне, за да се изравни разделената пружинна шайба, шайбата генерира непрекъсната еластична отскочна сила, за да поддържа вътрешните и външните резби плътно прилепнали. Моментът на триене, образуван от постоянна контактна сила, предотвратява въртенето на гайката. Междувременно, острите режещи ръбове на разделящия се отвор се вграждат съответно в долната повърхност на гайката и повърхността на свързаните части, като допълнително предотвратяват относителното въртене на гайките чрез физическо заключване.

Ограничения на приложението: Не е подходящ за връзки с ултратвърди повърхности на фуги; режещите ръбове не могат да се впият в твърди субстрати и губят напълно функцията против разхлабване. Също така не е приложимо за връзки, изискващи голямо предварително натоварване, тъй като ще ускори затихването на предварително натоварване на болтовете.

1.5 Конична пружинна шайба против разхлабване

Той споделя същия принцип против разхлабване като обикновените разделени пружинни шайби, разчитайки на еластична сила на отскок след компресия, за да компресира двойките нишки и да реализира триене против разхлабване. В сравнение с обикновените разделени пружинни шайби, коничните пружинни шайби имат по-висока структурна твърдост и могат да осигурят по-голямо аксиално налягане при същия ход на компресия, осигурявайки по-добра стабилност и производителност срещу разхлабване.

Ограничения на приложението: Все още не е подходящ за високопрецизни свързващи части със строги изисквания за предварително натоварване.

1.6 Двуслойна самозаключваща се шайба Nord-Lock

Този вид шайби се използват по двойки, с наклонени зъби под голям ъгъл от едната страна и радиални назъбвания против плъзгане от другата страна. По време на монтажа две шайби се монтират обратно с наклонени зъбни повърхности една срещу друга. След затягане, външните радиални назъбвания захапват плътно крайната повърхност на гайката и повърхността на свързаната част, за да фиксират напълно външните контактни повърхности, оставяйки само относително плъзгане между вътрешните наклонени зъбни повърхности на две шайби.

Когато болтовете са склонни да се разхлабят и да се въртят, ефектът на клинообразно повдигане между вътрешните наклонени зъбни повърхности ще генерира аксиална повдигаща сила. Разстоянието на повдигане, генерирано от шайбите, е по-голямо от разстоянието на аксиално повдигане, причинено от разхлабване на резбата, което блокира тенденцията на разхлабване на резбите и постига постоянен ефект против разхлабване.

Ограничения на приложението: Не може да се използва за ултра-твърди или ултра-меки повърхности на ставите. Шайбата има специфична посока на монтаж и губи функцията против разхлабване, ако се монтира наобратно. Също така е невалиден за хлабави връзки без предварително натоварване.

2. Основен принцип на неразхлабващи се самозаключващи се гайки

Дългосрочното действие против разхлабване насамозаключващи се гайкипроизхожда от специално оптимизирана нестандартна структура на резбата.

В основата на вътрешните резби на самозаключващите се гайки се обработва клиновиден наклон от 30 градуса. След зацепване и затягане върховете на резбите на болтовете се притискат здраво към клинообразните наклони, за да образуват високоякостна механична заключваща сила. За стандартните 60 градуса V-образни обикновени резби, включеният ъгъл между нормалната контактна сила и оста на болта е 30 градуса, докато включеният ъгъл се променя на 60 градуса за самозаключващи се резби, което води до фундаментална промяна на състоянието на напрежение.

Сравнение на механичната сила: При същото напрежение на аксиалния болт P0, нормалната контактна сила на стандартните обикновени резби е само 1,15P0, докато тази на самозаключващите се резби достига 2P0. Съотношението на силата на двете е около 7:12, което значително подобрява силата на триене против разхлабване на двойките нишки.

В допълнение, самозаключващите се резби решават присъщия дефект на неравномерното напрежение на обикновените резби. За конвенционалните 60-градусови V-образни резби, първата и втората захванати нишки носят 70%~80% от общото натоварване, докато останалите нишки не носят почти никакъв товар. При дълготрайни вибрации и редуващи се натоварвания, предните резби са склонни към повреда при претоварване, което води до бързо отслабване на заключващата сила, разхлабване на въртенето на конеца, дори захващане и оголване на конеца.

Самозаключващите се резби разпределят натоварването равномерно върху всички захванати витки на резбата чрез клиновидни наклони, реализирайки синхронно напрежение на всички нишки. Той избягва повреда при локално претоварване на резбата, елиминира основно разхлабването на болтовете, причинено от вибрации, и постига дългосрочен ефект против разхлабване без нужда от поддръжка.