Шайба гровер что это такое
Шайба-гровер: разновидности пружинной гроверной шайбы. Область использования и преимущества конструкции перед аналогами
Самой массовой деталью абсолютного большинства сборно-разборных конструкций — машин, станков, приборов, механизмов, космических аппаратов и сооружений, дорожно-строительной и сельскохозяйственной техники, являются крепежные детали.
Самая массовая среди них — шайба, потому что она применяется почти с каждым винтом, болтом и шпилькой, входящими в состав конструкции.
Согласно ГОСТ 27017-86 (Термины и определения крепежных изделий) шайбой (нем. Scheibe, англ. Washer и фр. Rondelle) называется крепежная деталь с центральным отверстием, помещаемая под головку болта (винта) или под гайку. Среди большого разнообразия конструктивных решений шайб есть и специфические, предотвращающие самопроизвольное отвинчивание болтов и винтов — шайба-гровер.
Содержание
Шайба пружинная (шайба гровера). Описание и назначение
В соответствии с ГОСТ 27017-86 (Определения крепежа) шайбой пружинной (нем. Federring, англ. Spring washer, фр. Rondelle elastigue) называется разрезное плоское кольцо с расположенными в разных плоскостях концами — выглядит как один виток пружины.
Отсюда и название. Согласно этому стандарту аббревиатура «Шайба Гровера» считается недопустимой в конструкторской документации (КД) и других официальных документах.
Шайба-гровер была изобретена во второй половине Х1Х века английским инженером Дж. Гровером.
Это изделие самостоятельно не используется, оно относится к категории вспомогательных деталей. Ее назначение — предотвращение самостоятельного отвинчивания крепежа за счет использования таких конструктивных элементов шайбы, как лапки, зубья и носки.
Конструкция и технические требования
Шайба пружинная изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 6402-70.
Конструктивно деталь выглядит как кольцо из проволоки квадратного сечения (s), разрезанное в одном месте под углом 70 градусов к плоскости шайбы. Ширина разреза равна 0,75 s. Концы разреза разведены в разные стороны до размера h, зависящего от вида исполнения.
Предусматривается 2 исполнения, отличающихся размером h. В первом исполнении размер h равен 2s, во втором — 2s+2k, где k есть высота заострения кромки. Исполнение 2 — более сложное в изготовлении, но выдерживает более высокие нагрузки.
Выпускается 4 типа:
В модификациях Н, Т, ОТ для каждого номинального диаметра шайбы поперечное сечение увеличивается, соответственно увеличивается и жесткость пружиной шайбы.
Таблицу размеров шайбы-гровера из ГОСТ 6402 можно посмотреть (https://docs.cntd.ru/document/1200004378).
Зарубежные аналоги шайб-гровера ГОСТ 6402
Из признанных во всем мире стандартов на шайбы гровера можно отметить:
Сравнительную таблицу соответствия ГОСТ, DIN, ISO можно посмотреть (https://getpocket.com/read/3347360666).
Как работает шайба гровер
Устанавливается гровер под гайку или под головку болта (винта). Принцип работы гровера основан на том, что при вращении гайки (по часовой стрелке) острые кромки разреза не препятствуют полному сжатию шайбы.
В результате в витках резьбы создается упругий натяг, который создает дополнительное гарантированное трение между витками, препятствующее самопроизвольному отвинчиванию крепежа.
Кроме того, самопроизвольному отвинчиванию (вращению против часовой стрелке) препятствуют врезающиеся в основной материал острые кромки разреза шайбы пружинной.
Рекомендации по выбору шайб-гровера
При выборе следует учесть, что:
Перспектива использования шайб-гровера
Лет 20 назад немецкие, а за ними американские и британские исследователи пришли к выводу, что во многих современных механизмах и строениях с повышенными вибрационными и динамическими воздействиями традиционные шайбы гровера не обеспечивают достаточной защиты крепежа от самопроизвольного отвинчивания.
Объясняется это тем, что:
В результате применение шайб гровера в ответственных механизмах и сооружениях запрещено.
Убедиться в выполнении этих рекомендаций можно, посмотрев современные образцы европейской техники — там гровера нет.
Вместо них рекомендовано использовать другие пружинные шайбы, специальные гайки, другие способы контровки.
Возможные замены шайбы-гровера
Их много. Но большинство из них требует механической доработки самих крепежных деталей с использованием дополнительных элементов (штифтов, шплинтов, проволоки и т. д.) или принудительной деформации элементов специальных шайб.
Из средств, использующих пружинящие свойства самих деталей, применяются:
Остальные требуют доработки болтов, гибки лепестков, установки на краску или клей, др.
Гравёрная шайба
Что такое граверная шайба, для чего нужна? Это пружинная неплоская шайба, которая предотвращает раскручивание резьбовых соединений. В конце 19-го века с развитием промышленности стало появляться много механизмов различного назначения с подвижными частями. Как следствие, возникала вибрация, и резьбовые соединения постепенно раскручивались, это было серьёзной проблемой. Тогда и появилось крепёжное изделие, названное граверной или гроверной шайбой по фамилии её изобретателя — Джона Гровера. Граверная шайба (ГОСТ 6402), как правило, изготавливается из пружинной стали, алюминия, реже — бронзы, иногда производится жёлтое хромирование, которое повышает твёрдость и износостойкость изделия.
Шайба имеет вид кольца с небольшим поперечным разрезом, выполненным под углом в 70 градусов.
Принцип действия граверной шайбы
Когда производится затягивание резьбового соединения, края граверной шайбы, расположенной между гайкой и подсоединяемой деталью, плотно прижимаются к месту соединения и при вибрациях не дают ему развинтиться. Это обеспечивается за счёт того, что торцы изделия расположены в разных плоскостях, шайба как бы «впивается» в металл с резьбой. Для увеличения прижимного эффекта в ряде случаев используют две шайбы, прижатые друг к другу.
Имеется ограничение применения этого изделия. Его можно использовать только в механизмах с правосторонней резьбой. По размеру граверная шайба должна точно подходить к соединяемым гайке и деталью с наружной резьбой.
Разновидности гроверных шайб
Описав, что такое граверная шайба, необходимо перечислить варианты её исполнения. Поперечное сечение может быть квадратным или прямоугольным. Существуют шайбы с загнутыми наружу краями. Их изготавливать труднее, но такая конструкция может выдерживать более высокие нагрузки, применяться в тяжёлой промышленности.
Гравёрная шайба по ГОСТ 6402 может быть одним из четырёх видов — лёгкой, нормальной, тяжёлой или особо тяжёлой. Основные их отличия связаны с разными размерами поперечного сечения изделия. Чем этот размер больше, тем выше значение силы, которая требуется для упругой деформации гроверной шайбы. Согласно этому же ГОСТ, твёрдость шайб из стали должна находиться в диапазоне от 40 до 48 HRC, а изделий из бронзы — 90 HRB или выше.
Выбирая гроверные шайбы, необходимо учитывать следующие параметры:
2. Размер зазора между между торцевыми поверхностями. Он должен быть не больше толщины шайбы, умноженной на 0,7;
3. Диаметр болта, винта, шпильки или другой детали с наружной резьбой, на которую будет крепиться шайба.
Преимущества и недостатки
1. Возможность получения крепкого резьбового соединения, устойчивого к вибрациям;
2. Высокая прочность и износоустойчивость шайб;
3. Небольшие масса и размер;
4. Очень низкая цена даже по сравнению с другими крепёжными элементами;
5. Простота использования;
6. Устойчивость к воздействию влаги благодаря наличию антикоррозионного (как правило, оцинкованного) покрытия;
7. Универсальность применения.
Недостатков у этого изделия немного. Основные из них следующие:
1. Если на граверную шайбу имеются очень высокие нагрузки, со временем она становится плоской и натяжная сила существенно уменьшается;
2. Вторичное применение практически невозможно из-за наличия остаточной деформации;
3. Если применять болты или винты из мягких металлов, края шайбы могут повредить резьбу.
Применение граверной шайбы
Пружинные граверные шайбы широко применяются в автомобильной отрасли, машино — и приборостроении, в различных производственных сферах, во время проведения строительных работ. Они практически незаменимы в ситуациях, когда узлы, детали и механизмы испытывают постоянную и сильную вибрацию, ударное воздействие. Амортизирую это воздействие, шайба значительно повышает срок службы оборудования, предотвращает поломку важных его узлов из-за раскручивания резьбовых соединений. Так как именно эти зоны испытывают наибольшие нагрузки и являются одними из самых важных при работе агрегатов, применение пружинных шайб позволяет предотвратить дорогостоящий ремонт и сэкономить денежные средства, вложенные в дорогостоящее оборудование.
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.
Пружинная шайба (гроверная)
В машиностроительной области можно встретить довольно большое количество различных изделий, которые обладают свойствами пружины. Примером можно назвать пружинную шайбу, часто называемую гровером. Она применяется в качестве основного элемента самых различных конструкций, но в некоторых случаях применение подобного крепежного элемента недопустимо. Рассмотрим особенности подобного изделия подробнее.
Шайба гровер — история создания нового вида стопорного соединения по Госстандарту
В конце 19 века машиностроительная область стала развиваться с достаточно большой скоростью, что потребовало новый более надежные методы соединения. Качество резьбовых соединений на тот момент было низким, а обычные варианты исполнения не могли выдержать колебательную нагрузку и сильную вибрацию. За счет подобного воздействия существенно снижается прочность соединения, могли возникнуть другие распространенным проблемы, связанные с потерей герметичности. Существенно улучшила ситуацию шайба пружинная, которая существенно повысила прочность и надежность соединений в случае оказания вибрационной нагрузки.
Новый вид соединительного элемента достаточно прост, что определяет низкую стоимость и надежность в использовании. ГОСТ 6402-70 шайбы пружинной определяет применение определенных материалов при их производстве. Ключевыми моментами можно назвать:
Проводя обозначение и маркировку пружинной шайбы указывается на то, какой материал при этом применяется и диаметральный размер. Стоит учитывать, что не все материалы подходят для изготовления рассматриваемого изделия, так как нужно обеспечить высокие эксплуатационные характеристики.
Варианты исполнения шайбы гровера
Чаще всего рассматриваемое изделие применяется для обеспечения надежного болтового соединения. При этом его часто ставят с обычным вариантом исполнения для существенного увеличения площади контакта. За счет этого существенно повышается надежность соединения. Рассматривая чертеж изделия можно отметить два различных варианта исполнения:
Довольно большое распространение получила din127 м8 гроверная оцинкованная шайба. За счет специальной обработки существенно повышается защита поверхности от воздействия окружающей среды. Также продается din 7980 шайба м6, которая характеризуется своими определенными особенностями.
Большинство изделий имеют правую навивку, за счет чего проводится производство метизов витка с часовой стрелкой. Но некоторые варианты исполнения изготавливаются с левым витком.
Недостатки шайбы гровера
Прежде чем уделить внимание недостаткам, прежде всего отметим главное достоинство – простота технологии производства и небольшая стоимость. Однако, есть и несколько серьезных недостатков, которые нужно учитывать:
При создании обычных устройств проводится применение пружинной шайбы по причине низкой стоимости. В некоторых случаях рассматривается возможность ее замены на другое изделие с аналогичной областью применения.
Чем можно заменить пружинную шайбу гровера
Провести фиксацию гайки можно при применении самых различных элементов, их было выпущено достаточно много. Гровер, так по-другому называется пружинная шайба, часто заменяют следующим:
Как правило, выбор проводится в зависимости от эксплуатационных условий.
Разновидности, материал и методы изготовления
Рассматриваемое изделие производится с учетом стандартов, которые установлены в ГОСТ 6402-70. В нем указано то, какие материалы и методы должны применяться. Среди особенностей выбора металла отметим следующие моменты:
Часто встречается ситуация, когда при изготовлении пружинной шайбы проводится применение специальной пружинной стали, обладающей особыми эксплуатационными характеристиками.
Для достижения требуемых свойств проводится термическая обработка, за счет которой повышается твердость и снижается хрупкость.
Основное назначение изделия
Назначение заключается в фиксации гайки на своем положении. В некоторых случаях оно применяется в качестве обычной.
За счет особой формы и свойств положение витков может изменяться. За счет этого компенсируется вибрация и смещение основного элемента.
Изготовление и материалы для гровера
Материал для рассматриваемого изделия выбирается в зависимости от эксплуатационных условий устройства. При этом изготовление и материалы отражаются на качества готовой продукции.
Как ранее было отмечено, в большинстве случаев применяется пружинная сталь. Она больше всего подходит для горовера.
Как ставить гровер шайбу?
В целом рассматриваемое изделие не существенно отличается от обычного варианта исполнения. Именно поэтому особенностями установки можно назвать следующее:
Именно простота эксплуатации определяет большое распространение рассматриваемого изделия.
Применение пружинных шайб и особенности эксплуатации
Область применения метизов и рассматриваемых пружинных шайб довольно высока. Это связано с тем, что они просты в изготовлении и служат в течение длительного периода. Среди особенностей эксплуатации отметим:
Допускается применять шайбу рассматриваемого типа в машиностроительной и других областях. При этом учитывается то, что степень фиксации относительно невысокая.