Všechny závitové spojovací prvky jsou náchylné k samovolnému utažení vlivem vnějších sil, jako jsou vibrace, vítr, dynamické a rázové zatížení. Pokud nejsou bezpečně uzamčeny, může to vést k nejvážnějším následkům. Jsou známy případy, kdy uvolněná matice nebo šroub způsobila poruchu mechanismu a způsobila vážné nehody. Existuje mnoho způsobů, jak zabránit uvolnění závitových spojů, které jsou založeny buď na principu tuhého zajištění (závlačky, ohýbací podložky, drát) nebo třecího, tedy zvýšením třecí síly (pojistné matice, pružné podložky, samočinné pojistné matice).
Hlavní typy samojistných matic
Jak fungují samojistné matice?
Jak již název napovídá, samojistná matice nevyžaduje další zajišťovací díly ani jiné způsoby ochrany proti samovolnému povolení. Má specifický uzamykací mechanismus, který je nedílnou součástí jeho konstrukce, takže je vhodný pro použití v prostředí s vysokými vibracemi. Bylo vyvinuto mnoho typů takových samosvěrných pojistných matic a každá z nich se rozšířila. K jejich samosvornosti na protilehlém závitu šroubu dochází zpravidla v důsledku zvýšení třecí síly v závitech. Může mít například nylonový kroužek nebo deformovaný závitový úsek, to znamená, že je zde nějaká jeho část, která se pružně deformuje pro zajištění třecího působení.
Jaké jsou dominantní momentové matice?
Mnoho zahraničních výrobců a vývojářů těchto produktů tak nazývá samosvorné pojistné matice. Podle definice “spojky s dominantním kroutícím momentem mají samostatnou funkci, která vytváří třecí interakci mezi závity protilehlých součástí.” Samojistné matice se nemohou volně otáčet na protilehlých závitových tyčích, takže při montáži i demontáži narazíte na značný rotační odpor, jehož překonání vyžaduje další sílu. Tento odpor se nazývá “převládající točivý moment”. Čím větší je stupeň deformace, tím vyšší je požadovaný krouticí moment pro montáž a demontáž. Například pro matici s nylonovou vložkou je to kroutící moment potřebný k překonání odporu nylonu proti unášení závitu. Jeho hodnota není obvykle příliš velká ve srovnání s konečným montážním momentem.
Výhoda oproti maticím volnoběžky
Volně se otáčející pojistné matice často spoléhají na přídavný pojistný prvek, jako je pojistná podložka nebo ozubená příruba. Po prvotním povolení však přestávají odolávat vyšroubování, což může rychle vést k úplnému rozebrání spoje. Upevňovací prvky s dominantním kroutícím momentem nemají tuto nevýhodu, protože po mírném uvolnění utažení nadále odolávají dalšímu vyšroubování v důsledku tření. I při silných vibracích zůstanou protilehlé díly sešroubované.
Nylonová kroužková matice nebo celokovová?
- celokovové
- s nekovovou vložkou
Pojistné matice: celokovová a nylonová vložka
Matice s polymerovou vložkou mají neklesající nylonový kroužek, který je zarolován do horní části závitu a při utahování na šroub vytváří potřebné napětí pro zajištění závitového páru. Jsou opakovaně použitelné, protože po vyjmutí se elastická nylonová vložka vrátí do původního tvaru. Mohou být instalovány v místech, kde teploty dosahují 120 stupňů Celsia. Při kriticky vysokých teplotách se doporučuje používat všechny kovové pojistné matice.
Všechny masivní kovové samosvorné matice poskytují zajišťovací účinek prostřednictvím určité změny tvaru – nejčastěji prostřednictvím deformované části závitu matice, která se při utahování zařezává do protilehlé části. To znamená, že při montáži i demontáži spoje je třeba vynaložit větší sílu. Navíc jsou všechny kovové, takže je lze použít v oblastech, kde jsou vystaveny určitým chemikáliím a zvýšeným teplotám až do 750 stupňů Celsia.
Každý typ pojistné matice má tedy své výhody a nevýhody, a to:
- Pevné kovové pojistné matice mají méně teplotních a chemických omezení, ale jsou náchylné k zadření závitů a je obtížné je našroubovat na dlouhé šrouby.
- Výrobky s nekovovými vložkami mají teplotní omezení a nejsou odolné vůči některým chemikáliím, ale lze je našroubovat na dlouhé šrouby bez poškození závitů. Kromě toho, protože nekovový prvek těsně dosedá na protilehlé závity, poskytuje účinné utěsnění spoje.
Pokřivené pevné kovové matice
Mezinárodní normy nekladou přísné požadavky na provedení a rozměry protiprvků, což umožňuje různé možnosti jejich provedení. To vysvětluje skutečnost, že celokovové samojistné matice vyrobené podle stejné normy se mohou lišit tvarem a provedením zajišťovacích prvků. Podívejme se na nejznámější verze:
Zdeformovaný úsek závitu. Jedná se o nejběžnější provedení celokovové matice s dominantním kroutícím momentem, u které jsou závity v některých oblastech záměrně zešikmené. To zajišťuje třecí uložení spojovacího prvku odolné proti vibracím, které je bezpečnější než pojistná matice s nylonovou vložkou.
Deformace do elipsy. Jedná se o šestihrannou matici s kónickým nebo válcovým výstupkem, která je plasticky stlačena tak, že závitový otvor v této části má oválný průřez. Volně se otáčí, dokud jeho deformované horní závity nezapadnou do protilehlých závitů, pak se roztáhne do téměř kruhového tvaru a vytvoří uzamykací kompresi. Jedná se o jednocestné pojistné matice, což znamená, že mohou být instalovány pouze v jednom směru – s krimpovanou stranou směrem ven.
Tříbodová koncová komprese. K aretaci matice s takovým aretačním prvkem dochází v horní části, jako u elipticky deformovaného modelu, až na to, že není deformován celý úsek horního závitu, ale pouze dva nebo tři malé úseky. To je dostačující pro spolehlivé třecí uložení na šroubu.
Centrální zamykání. Také známé jako oboustranné pojistné matice, lze je našroubovat na obě strany čepu. Jsou stlačeny v radiálním směru podél okrajů nebo podél žeber ve střední části spojovacího prvku, v důsledku toho se průměr závitu v těchto místech zmenšuje. Deformovaná oblast dokonale zabraňuje volnému odšroubování upevňovacích prvků. Jedním typem je matice Biloc.
Celokovové samojistné matice s kovovou vložkou z pružinové oceli (například DIN 980 tvar M) jsou také velmi žádané v průmyslu. Dodatečný kovový pružný prvek ve formě prstence, stlačený do elipsy nebo mnohostěnu, zajišťuje spolehlivé zajištění na závitové tyči v důsledku elastické deformace.
Společné standardy
- DIN 980, 982, 985, 986, 6924, 6925, 6926, 6927
- ISO 7040, 7042-7044, 7719-7720, 10511-10513
- EN 1663, 1664, 1666, 1667
- GOST R 50271-92, GOST R 50272-92, GOST R 50273-92
Na trhu existují další patentovaná provedení kovových pojistných matic s dominantním kroutícím momentem, takže poskytnuté informace nejsou vyčerpávající.
Konečná kontrola kvality matic se samosvornou funkcí je založena na měření šroubovacích a povolovacích momentů, jejichž hodnoty musí odpovídat stanoveným normám. V domácím průmyslu byly stanoveny následující normy pro maximální moment prvního zašroubování (M1zav) a minimální moment patnáctého vyšroubování (M15otv).
Normy pro zajišťovací vlastnosti samojistných matic:
| Carving | M1zav (maximum), N*m | Díra M15 (minimum), N*m |
| M3 | 0,7 | 0,03 |
| M4 | 0,9 | 0,1 |
| M5 | 1,3 | 0,15 |
| M6 | 2,7 | 0,2 |
| M8 | 4,9 | 0,4 |
| M10 | 6,9 | 0,6 |
| M12 | 9,8 | 1,0 |
| M14 | 12,7 | 1,5 |
| M16 | 15,7 | 2,0 |
Na kterou stranu by měly být instalovány samojistné matice?
- Pojistné matice s nekovovou vložkou se našroubují na čep stranou bez gumičky.
- Celokovové matice, stlačené na konci a deformované do elipsy, jsou instalovány s pojistným prvkem směrem ven.
- Modely zvlněné podél okrajů a okrajů jsou oboustranné.
Lze samojistné matice znovu použít?
Existuje určitá kontroverze ohledně toho, zda lze znovu použít nylonové kroužkové matice. Pružná a odolná polymerová vložka se po odšroubování vrátí do svého původního tvaru, takže je lze znovu a znovu používat s naprostou bezpečností a bez kompromisů v uzamykacím výkonu. Ale pokaždé před dalším použitím je důležité určit stupeň opotřebení polymerového kroužku. Při prvních známkách ztráty elasticity nebo zničení je lepší přestat používat spojovací prvky. U některých zvláště kritických spojovacích prvků, například v leteckém průmyslu, není opětovné použití vůbec povoleno.
Většina typů celokovových pojistných matic zůstává funkční i po několika montážích/demontážích závitového spoje. Existuje však jedna nevýhoda – každé následné odstranění snižuje „převládající krouticí moment“, což snižuje účinnost zajišťovacího spojovacího prvku.
Vždy dodržujte doporučení výrobce týkající se opětovného použití samojistných matic, závitových maziv a hodnot točivého momentu. Neaplikujte standardní hodnoty točivého momentu na šrouby s dominantním kroutícím momentem kvůli přidanému tření upevňovacího prvku.
Upozornění: Pojistné matice s vyoseným závitem jsou považovány za nevratné, to znamená, že je nelze znovu použít, protože po prvním použití se do nich vyřízne nový závit a ztratí svou zajišťovací schopnost.
Důrazně se doporučuje instalovat pojistné kovové pojistné matice blíže ke konci dříku protikusu, protože čím delší je jeho dráha podél protizávitu, tím větší je pravděpodobnost snížení jeho zajišťovací funkce a poškození závitů šroubu.
Rovněž nepoužívejte pevné kovové pojistné matice s vysokou pevností a dominantním kroutícím momentem s málo pevnými spojovacími částmi, protože tvrdá matice může poškodit závity spojovací tyče.
Kde se používají?
Samojistné matice lze klasifikovat jako high-tech spojovací prvky, jejichž potřeba roste v celé řadě průmyslových odvětví. Pro své dobré brzdné vlastnosti jsou široce používány v autech, letadlech, helikoptérách, jízdních kolech, motocyklech, zemědělských strojích a dalších zařízeních, kde jsou vystaveny kolosálnímu vibračnímu zatížení. Bez nich by vibrační pěchy a sušičky obilí nemohly normálně fungovat. Výrobci kočárků a hraček na ně spoléhají.
Použití samojistných matic v jakémkoli šroubovém spojení umožňuje nejen eliminovat samovolné odšroubování upevňovacích prvků, ale také výrazně zvýšit spolehlivost upevňovací jednotky bez použití dalších upevňovacích prvků.
