Как зафиксировать болт от раскручивания

В сравнении с неразъёмными резьбовые соединения обладают значительным эксплуатационным преимуществом – возможностью периодической разборки деталей или узлов, которые подлежат профилактике. Однако для таких соединений необходимо надёжно зафиксировать болт.

Виды резьбовых соединений

Резьбовые крепления различают по следующим показателям:

1. Типу метизов болт с гайкой, винт или шпилька.
2. Длиной резьбовой части по всей длине стержня или по его части.
3. Конфигурацией фиксируемых изделий.
4. Наличием/отсутствием дополнительных крепёжных деталей, обеспечивающих фиксацию.

Ограничений по материалам компонентов резьбовых соединений (болт, гайка и т.п.) нет. Торец стержня из определённого материала окрашивается разным цветом - красным, зелёным, синим и т.д.

Винтовые соединения

Предназначены для односторонней фиксации, используются в случае затруднительного доступа к элементу конструкции, который нужно закреплять. Головка винта имеет прорезь или углубление, позволяющее откручивать крепёж.

Наиболее распространенные головки винтов:

• Phillips, с крестообразным пазом на головке;
• Плоская с одним горизонтальным шлицом под отвёртку;
• С внутренним шестигранником;
• Torx, со звездообразной прорезью.

Соединения при помощи винтов используются при малых эксплуатационных нагрузках и при отсутствии вибраций.

Болтовые соединения

Для того, чтобы зафиксировать крепёж, необходима гайка, и во многих случаях шайба – плоская или пружинная. Это позволяет использовать такие соединения для двустороннего крепления, что характерно для крупных деталей или узлов, подвергающихся при работе значительным нагрузкам.

Болт значительно лучше винта работает на разрыв. Наличие гайки позволяет рассредоточить места приложения внешних усилий на фиксированном соединения, что повышает его долговечность, хотя его монтаж несколько усложняется. Отверстие в присоединяемой детали под такой крепёж должно быть сквозным.

Соединения шпильками

Поскольку эта резьбовая деталь не имеет головки, то применение такого крепёжа целесообразно для быстросменных, либо часто регулируемых при наладке/замене деталей или узлов. Шпильки используются в конструкциях, постоянно испытывающих натяжение.

Шпильки всегда длиннее болтов или винтов, поэтому отверстия под них выполняются с минимально необходимым зазором. Это исключает изгиб шпильки, особенно при внецентренных нагрузках, когда есть опасность сорвать резьбу.

Почему болты самоотвинчиваются

Проблемнее всего зафиксировать именно соединения , поскольку при закручивании гайки последняя работает как пружинный элемент, подвергая болт растягивающей нагрузке. При этом возникает усилия противоположного знака, которое и обеспечивает фиксацию. В результате ослабления часто происходят протечки, поломки и другие повреждений.

Раскручивание происходит вследствие следующих причин:

1. Затяжка соединения, состоявшаяся с недостаточным усилием. В результате происходит взаимное скольжение смежных деталей, сопровождающееся вредными сдвиговыми напряжениями.
2. Вибрация, в результате которой происходит дополнительные поперечные микроперемещения составляющих крепления. Трение при этом снижается, а сам болт начинает раскручиваться.
3. Релаксация, заключающаяся во временном ослабевании затяжки в начальный период работы резьбового соединения. Этот явление вызывается микровнедрением головки в смежную поверхность. Таким образом, если на стержневом элементе усилие затяжки недостаточное, то нагрузка фиксирования также уменьшается.
4. Ползучесть. Явление заключается в том, что шайба (которая должна действовать как пружина) иногда теряет своё назначение. Резьба может подвергаться агрессивному воздействию внешней среды, изменению температуры или неравномерной затяжке крепежа по всей поверхности. Раскручивание из-за ползучести характерно и тогда, когда материалы метиза и соединяемой детали различны по своим теплофизическим параметрам.
5. Удар. Вызывается динамическими или знакопеременными нагрузками, в результате которых к соединению прикладывается дополнительное усилие. Резьба проскальзывает, что мешает её зафиксировать.

Возможны и сочетания всех вышеперечисленных факторов.

Как предотвращать ослабление резьбового крепежа

Для того, чтобы зафиксировать резьбу, используются следующие профилактические виды помощи, активно обсуждаемые на профильных форумах:

1. Установка шайб. Это увеличивает площадь контактной поверхности, что сопровождается ростом сил трения между шайбой и болтом. Оптимально использовать конические или тарельчатые шайбы конического или тарельчатого исполнения, поскольку шайбы пружинного типа, наоборот, более чувствительны к вибрациям. Наиболее распространены шайбы, содержащие в своей конструкции канавки, клинья, рёбра или другие подобные элементы, способствующие улучшению фиксации. Следует помнить, что применение таких деталей вызывает нежелательное повреждение поверхности, в результате чего возникают усталостные напряжения. Поэтому, для того, чтобы вновь закручивать метиз, необходимо установить только новую стопорную шайбу.
2. Использование различных механических устройств, например, корончатых гаек, в прорези на которых заводят шплинт или проволоку. По сходному принципу действуют замковые системы, снабжённые фигурным плоским фиксатором (похожим на шайбу) и обоймой, которая заводится в соответствующий паз на головке болта.
3. Зафиксировать крепёж можно, используя контролируемую затяжку гайки динамометрическим ключом. Вставки из нейлона или металла, предусмотренные на внутренней поверхности гайки, препятствуют самоотвинчиванию. Иногда прибегают к установке в теле гайки специальной пружины, которая находится в постоянном контакте с резьбой и усложняет перемещение крепежа, если вибрация или другие силы заставляют гайку раскручиваться. Вставками из полимерного материала невозможно фиксировать соединения, которые функционируют в агрессивных химических или высокотемпературных средах, а также применять их повторно, поскольку резьба метизов прорезает в нейлоне канавки и снижает способность материала удерживать соединение. Недостаток описываемого способа и в том, что описанная вставка не в состоянии полностью перекрыть рабочую поверхность внутренней резьбы, поэтому вероятность самоотвинчивания снижается, но не исчезает полностью.
4. Использование сдвоенных гаек, имеющих разную толщину. Каждая из них содержит разную по размерам и шагу резьбу поэтому перемещается по болту с разной скоростью (сам болт также снабжён двойной резьбой, что усложняет технологию его производства).
5. Применение жидких клеёв, а также термопластичных неметаллических покрытий, нагретых до определённых температур. Способ эффективен в анаэробной атмосфере, но ограничен сложностью последующей разборки узла.

Не отказываясь от специальных приёмов, технологий и средств фиксации, всегда необходимо гарантировать требуемое усилие натяжения крепежа, которое учитывает все особенности его эксплуатации.