Šroubové spoje jsou široce používány ve stavebnictví, strojírenství, výrobě přístrojů a mnoha dalších průmyslových odvětvích. S jejich distribucí je spojena možnost upevnění většiny dílů a konstrukčních prvků, snadnost montáže a demontáže, široká dostupnost nářadí pro montáž, sjednocení a zaměnitelnost spojovacích prvků a další výhody.
Závitové spoje umožňují spolehlivé upevnění, určené pro značné statické zatížení. Vyznačují se však nedostatečnou odolností proti vibracím a střídavému zatížení. Způsobují postupné snižování utahovací síly. V důsledku toho je pozorováno samovolné odšroubování upevňovacích prvků. To může vést k vážným následkům, včetně zničení konstrukcí, selhání mechanismů a nehod.
Aby se zabránilo samovolnému odšroubování, šroubové spoje obsahují další speciální prvky – samojistné matice a pojistné podložky. Nejčastěji se používají díly druhého typu. Chcete-li nainstalovat spolehlivé připojení, musíte vědět, jaké typy pojistných podložek existují a v jakých případech se používají.
Uzamykatelné šroubové spoje
Samovolnému odvíjení šroubových spojů lze zabránit jejich uzamčením, které lze provést následujícími způsoby:
- kontrování;
- instalace pružných podložek;
- montáž samojistných matic;
- závlačky;
- svařování, pájení, děrování jader, nýtování;
- instalace různých typů pojistných podložek.
Protiopatření – nejjednodušší způsob zajištění, který zahrnuje instalaci další matice. Našroubuje se na hlavní a přitlačí jej, čímž zabrání samovolnému vyšroubování. Hlavní výhodou metody je snadná instalace a absence potřeby dalších prvků. Na druhou stranu se spotřeba matic zdvojnásobí a zvětší se rozměry připojovacích uzlů. Zvýšení počtu matic vede k těžší konstrukci, zejména při značném počtu závitových spojů.
Oblíbenou metodou zastavení je montáž pěstíren (pružinových podložek). Grover je dělený pružný kroužek, který je umístěn pod maticí. Při utahování matice vytváří pružná podložka další napínací sílu, která kompenzuje vibrace a zabraňuje samovolnému vyšroubování. Pružinová podložka má ostré hrany na linii řezu. Při utahování se zařezávají do povrchu matice a upevňované části a poskytují další fixaci. Instalace pěstitele zjednodušuje instalaci a zajišťuje poměrně vysokou spolehlivost připojovacích bodů. Nevýhodou tohoto způsobu je nutnost přídavného dílu (pružinová podložka), na který se často zapomíná namontovat, nebo který nemusí být po ruce.
Samojistné matice — prvky pro upevnění speciálního tvaru, které zajišťují kontrolu při utahování. Existují různé typy takových spojovacích prostředků. Lze je ovládat proměnným stoupáním závitu, který při utahování vytváří tahovou sílu. Jiné samosvorné matice používají příruby nebo polymerové kroužky k vytvoření tření v oblasti spoje a zajištění spojovacího prvku. Matici lze také spojit do jednoho celku s podložkou s drážkovaným povrchem. Výhodou použití samojistných matic je snadná montáž. Mezi nevýhody patří složitý design.
Metoda závlačky zahrnuje instalaci závlačky provlečené zarovnanými otvory v hřídeli šroubu a v těle matice. Hlavní výhodou je vysoká spolehlivost fixace. Nevýhodou je složitější konstrukce připojovací jednotky a její složitost na demontáž.
Svařování, pájení, děrování jader, nýtování – metody, které zajišťují zajištění tím, že způsobí bodové mechanické poškození závitů na matici po jejím utažení. Poté již matici nelze vyšroubovat, což brání jejímu vyšroubování. Výhodou těchto metod je nejspolehlivější fixace. Závitový spoj však již nelze rozebrat. Pokud je nutná demontáž, je nutné šroub odříznout. Alternativní metodou by bylo nanesení barvy a laku na nitě, například laku, barvy nebo speciálního lepidla. V tomto případě není závit poškozen, takže pokud je vyvinuta dostatečná síla, může být vyšroubován. Spolehlivost ochrany proti samovyšroubování je však snížena.
Aplikace pojistných podložek – spolehlivá a poměrně jednoduchá metoda zastavení. Podložky tohoto typu se také nazývají klínové podložky. Skládají se ze dvou částí s klínovými výstupky umístěnými na vnitřních plochách. Vnější hrany mají radiální zářez, který poskytuje lepší přilnavost k povrchu upevňovaného dílu a povrchu matice. Po instalaci pojistné podložky se matice utáhne, což způsobí, že se obě části pojistné podložky pevně přitlačí k sobě. V případě, že je spojovací jednotka vystavena vibračnímu zatížení a dochází k samovolným vyšroubovacím silám, působí na sebe klíny umístěné na dílech podložky. V tomto případě dochází k expanzi, směřující ve směru opačném k utahovací síle.
Klíny pojistných podložek jsou umístěny pod úhlem větším, než je úhel závitu. To vytváří silnou odolnost proti samovolnému vyšroubování i při značném zatížení vibracemi. Použití těchto prvků zjednodušuje instalaci. Pod pojistnou podložku můžete použít čep běžného tvaru. Podložka prakticky nezvětšuje rozměry montážní jednotky, umožňuje její demontáž bez poškození a lze ji použít opakovaně.
Jak nainstalovat pojistnou podložku
Dodržování pravidel instalace je jednou z hlavních podmínek pro vytvoření odolného a spolehlivého spojení. Proto musí mistr provádějící práci vědět, jak správně nasadit pojistnou podložku. Umisťuje se pod matici, hlavu šroubu nebo šroub zašroubovaný do slepého otvoru se závitem. Umístění dvou částí podložky by mělo být takové, aby k sobě směřovaly svými klíny. V tomto případě strany se zářezy směřují ven. Během instalace nemůžete pod pojistnou podložku umístit běžnou plochou podložku – to vede k porušení spolehlivosti fixace.
Před instalací pojistné podložky musíte vybrat správný průměr. Může být normální nebo zvětšený. Díly se zvětšeným průměrem vyvíjejí menší tlak na nosnou plochu v oblasti instalace. Podložky tohoto typu se doporučují pro instalaci na měkké materiály nebo lakované povrchy. Používají se také, když je instalační otvor velký. V tomto případě zvýšený průměr zabraňuje protlačení podložky.
Porovnání různých typů podložek
Pro porovnání účinnosti různých typů pojistných podložek a dalšího uzamykacího kování se provádějí laboratorní testy Junckerovou metodou na vibračním stojanu. Základem vibračního stojanu je plošina namontovaná na hydraulických podpěrách. K vytváření vibrací se používá elektromotor. Hodnoty provozních parametrů spojovacího prvku jsou sledovány pomocí senzorů, z nichž jsou data odesílána do počítače a zpracovávána speciálním softwarem ke konečnému výsledku.
Pro testování jsou upevňovací prvky namontovány do otvorů vytvořených na plošině. Utahování se provádí se zadanou primární hodnotou momentu. Poté se motor stojanu zapne a přenese vibrace na plošinu prostřednictvím hydraulických držáků. Po stanovené době se změří skutečná hodnota utahovacího momentu a porovná se s primární hodnotou. Výsledky testů nám umožňují vyhodnotit, který typ spojovacích prvků lépe zajišťuje spojení a chrání jej před samovolným vyšroubováním.
Junckerovy testy ukazují, že klínové podložky jsou jedním z nejlepších typů kování pro zamykání. Téměř úplně si zachovávají utahovací moment, čímž výrazně převyšují ostatní typy upevňovacích dílů. Například v konečné fázi testování se utahovací moment spojení vytvořeného s pěstitelem téměř úplně ztratí, což vede k jeho samovolnému rozšroubování.
Typy pojistných podložek
Klínové podložky jsou hardware, který poskytuje vysokou účinnost při upevňování šroubových spojů. Jejich konstrukce poskytuje téměř úplné zamykání za předpokladu, že velitel ví, jak nainstalovat pojistnou podložku a dodržuje technologii. Při instalaci a provozu nepoškozují povrchy dílů. Jejich použití v mechanismech pracujících s mazivy a pod vlivem agresivních látek je povoleno. Díky těmto vlastnostem se výrazně rozšiřuje rozsah použití těchto dílů. Mohou být použity ve zvláště kritických jednotkách vystavených značnému zatížení vibracemi. Pojistné podložky se také používají v automobilovém, leteckém, lodním a leteckém průmyslu.
Materiál pojistných podložek je vysoce kvalitní uhlíková ocel se zvýšenou tvrdostí. Pro provoz v podmínkách vysoké vlhkosti se používají spojovací prvky vyrobené z pozinkované oceli. Klínové podložky jsou také vyrobeny z nerezové oceli – používají se pro instalaci do mechanismů a sestav, které pracují pod vlivem agresivního prostředí.
Často se montéři, stavitelé a všichni, kdo se ve svém oboru zabývají upevňovacími spoji, zajímají o to, proč a k jakému účelu je potřeba podložka pod matici. Primárním úkolem, který plní podložka ve spojení, je utěsnit spojení dílů.
Díky mezičlánku mezi povrchem, ke kterému je upevňovací prvek přišroubován, a šroubem (šroub, čep, samořezný šroub) je vyloučena možnost deformace upevňovacích prvků. Pokud by podložka nebyla, vlivem nadměrné síly při utahování se může spojovací prvek dostat hlouběji, než by měl, což povede k zatlačení hlavy šroubu do povrchu.
Podložky se používají všude tam, kde jsou přítomny upevňovací spoje. Nepoužití těchto malých, ale důležitých částí může mít za následek poruchu nebo selhání mechanismu v tu nejméně vhodnou chvíli. Kovové těsnění prodlužuje životnost spojovacího prvku a obecně má dobrý vliv na funkčnost a spolehlivost spoje. Mezidíl přebírá část zatížení z obtížných provozních podmínek a zabraňuje uvolnění závitových spojů. Při výběru podložek se musíte řídit technickými podmínkami montážních výkresů upevnění.
Vlastnosti podložka – spojovací materiál
Podložka je spojovací prvek s průchozím otvorem, který je umístěn pod hlavou šroubu ve spoji. Účelem výrobku je zabránit samovolnému vyšroubování šroubu a také zvětšit plochu nosné plochy v upevňovacím spoji. Rozměry dílu musí odpovídat průměrovým rozměrům šroubu. Nejžádanější jsou ploché podložky standardních velikostí, méně žádané jsou výrobky se zvýšenou výškou a specifickou geometrií.
Hlavním materiálem pro výrobu podložek je plech z uhlíkové oceli. Ostré hrany podložky je nutné při výrobě oklepat, to je jeden ze znaků kvalitního výrobku. Vlastní podložky lze vyrobit pomocí pracovního stolu a stolních nástrojů, ale tato metoda je náročná na práci. Standardní díly jsou vyráběny na lisovacích strojích. Jednou z technologií, která zajišťuje slušnou kvalitu spojovacího materiálu při sériové výrobě, je objemové lisování za studena. Výhodou metody je, že na jednom stroji lze vyrábět produkty různých velikostí.
Klasifikace podložek
Podložky jsou rozděleny do různých typů podle různých kritérií: materiál výroby, třídy pevnosti a přesnosti, standardní velikosti a výšky otvorů, úroveň hladkosti kontaktních ploch. Obecně přijímaná klasifikace podložek s ohledem na jejich vnější tvar vypadá takto:
- Ploché – jsou kulaté, oválné, obdélníkové a čtvercové, někdy mají jednostranné zkosení.
- jaro (pěstitel) — vyhovují normě GOST 6402, která se používá k zabránění samovolnému uvolnění šroubových spojů.
- Dvouotočná pružina – používá se pro pokládku železničních kolejí.
- Nadrozměrné podložky (vnitřní průměr je 3x a vícekrát menší než vnější průměr) – používá se při instalaci dřevěných a klempířských výrobků.
- Podložky pro pokrývačské práce — mají pryžové těsnicí kroužky pro těsné spojení.
- Podložky s drápy — zajišťovací přípravky pro matice s podložkou, používané v případě vibrací.
Typ podložky pro konkrétní připojení je určen s ohledem na velké množství faktorů. Rozmanitost podložek je obrovská, můžete si vybrat ideální díl pro jakýkoli spojovací prvek.
Jemnosti instalačních prací
Montáž upevňovacích spojů se provádí v souladu s požadavky obecně uznávaných norem. Postup před utažením upevňovacích prvků:
- Umyjte spojovací prvky ve speciálním roztoku pro odkonzervování a odstranění mastnoty.
- Kontrola parametrů závitu a geometrie výrobku.
- Nanesení speciálního maziva na každou část budoucího upevňovacího spoje. V souladu s požadavky výkresu se připraví povrchy spojovaných konstrukcí (v případě potřeby se používá oxidované, chemické nebo tryskání).
- Vyrovnání upevňovacích otvorů a kanálů, kontrola přesnosti a utažení pomocí vhodných nástrojů.
Pokud je v jedné rovině několik upevňovacích spojů, napnutí každého upevňovacího prvku se provádí pomocí šroubu. Konečné napnutí se provádí pomocí momentového klíče, který zajišťuje přesné ovládání ovládací síly.
V některých případech se k fixaci nitě používá specializovaná adhezivní kompozice. Lepidlo není schopno držet spojovací prvky pohromadě, ale zabraňuje uvolnění závitů v případě neustálých vibrací a proměnlivého zatížení. Aby samoodšroubovací ochranný efekt fungoval, musí lepicí kompozice vytvrdnout – po vytvrzení se ve spoji vytvoří pevný polymer.
Podložka na šroub nebo matici?
Při montáži spojovacích prvků nejčastěji vyvstává otázka, zda je podložka umístěna pod maticí nebo pod hlavou šroubu? Někdy montéři, kteří nerozumí složitosti upevňovacích prvků, vloží jednu podložku pod šroub i matici. Nejprve musíte zjistit, proč je pod matici umístěna podložka. To se provádí za účelem zvětšení opěrné plochy a snížení tlaku na matici, což zabraňuje samovolnému vyšroubování. Podle standardů SP existují vlastnosti instalace upevňovacích spojů s a bez řízeného napětí:
- Žádné kontrolované napětí Podle GOST 11371-78 nejsou pod matici umístěny více než dvě kulaté podložky. Je přípustné instalovat třetí podložku pod hlavu šroubu. Pokud výkres závitového spoje nenaznačuje použití pružných podložek nebo jiný způsob zabránění samovolnému vyšroubování upevňovacích prvků, jsou instalovány standardní ploché podložky.
- S kontrolovaným napětím Pod matici a šroub musí být umístěny podložky. V tomto případě je nutné zkontrolovat přesnou shodu parametrů upevňovacího spojení s výkresy a výsledek práce zaznamenat do příslušného deníku ohlašovací dokumentace.
Další častou otázkou je, zda je potřeba podložka pro samojistnou matici? V některých oblastech je kvůli specifickým provozním podmínkám mechanismů nemožné použít pojistné matice a pojistné podložky. V takových případech se používají samojistné matice, pod které opravdu není potřeba dávat podložku.
