Методы стопорения в машиностроении

В мире машиностроения обеспечение надежности и безопасности узлов и механизмов является одной из ключевых задач. Важную роль в этом процессе играют методы стопорения – способы предотвращения самопроизвольного отвинчивания резьбовых соединений. На протяжении десятилетий инженеры использовали различные техники стопорения, предписанные стандартами, однако с развитием технологий появились и новые, более совершенные решения.

Методы стопорения по ГОСТ Р 70116— 2022

Согласно ГОСТ Р 70116— 2022 существует несколько методов стопорения резьбовых соединений:

• тип 1 — стопорение шплинтом;

• тип 2 — стопорение шайбой;

• тип 3 — стопорение гайкой;

• тип 4 — стопорение деформацией металла;

• тип 5 — стопорение проволокой;

• тип 6 — стопорение винтом установочным;

• тип 7 — стопорение полимерными материалами.

· Тип 1 - стопорение шплинтом в корончатой гайке. Шплинт по ГОСТ 397. Гайки для стопорения этого типа рекомендуется применять по ГОСТ 5918, ГОСТ 5919, ГОСТ 5932, ГОСТ 5933. Данный вид стопорения применяют в наиболее нагруженных резьбовых соединениях, требующих высокой надежности стопорения.

· Тип 2 - стопорение шайбой. Наиболее широко применяемый метод стопорения. В этом типе стопорения применяется несколько типов шайб: с одной лапкой, с наружным носиком, многолапчатая, с внутренними зубьями, с наружными зубьями, пружинная. Последний тип шайбы в стандарте рекомендуется применять по ГОСТ 6402 – это известные всем пружинные шайбы Гровера (которые часто называют «шайба гровер» или просто «гровер»). В последние годы в Европе и других развитых странах наметилась тенденция к отказу от использования шайб Гровера при креплении резьбовых соединений. Это связано с рядом исследований, показавших ограниченную эффективность данного метода стопорения.

В 2009 году Германский институт стандартов (DIN) отменил свой стандарт на пружинные стопорные шайбы DIN 127, фактически признав их устаревшими.

Научные исследования, проведенные в разных странах, продемонстрировали ряд недостатков шайб Гровера:
-Релаксация материала шайбы со временем приводит к существенному снижению создаваемого осевого усилия и силы трения, что не обеспечивает надежного стопорения в долгосрочной перспективе.
-Эффективность сильно зависит от точности изготовления, припуска на обжатие лепестков и других факторов, что затрудняет прогнозирование срока службы.
-При воздействии вибраций могут возникать нелинейные колебательные процессы, снижающие эффективность стопорения.
-Существует риск задиров и повреждения резьбы острыми кромками лепестков.

Также в ГОСТ указано, что в случае возможности повреждения поверхности детали пружинной шайбой или шайбами с внутренними или наружными зубьями, под стопорную шайбу допускается ставить дополнительную плоскую шайбу.

Существует мнение, что гровер работает в том числе за счет «врезания» острыми кромками в поверхность детали, поэтому иногда применяют вариант установки шайб, когда гровер кладется ближе к поверхности детали, а плоская шайба поверх него. В ГОСТ ничего не сказано про такой вариант установки шайб, так как пружинная шайба создает упругое осевое усилие и повышает силу трения в соединении.

Несмотря на исследования европейский исследователей, шайба гровер до сих пор остается широко применимым методом стопорения резьбовых соединений.

· Тип 3 - стопорение гайкой. В этом типе стопорения предусмотрено применение контргайки, гайки самостопорящейся(она же самоконтрящаяся) и гайки с контрящим винтом по ГОСТ 12460. Наиболее применимые варианты – первые два. Но самоконстрящаяся гайка более эстетичное решение, при этом вполне доступное и надежное – нейлоновое кольцо в конструкции гайки создает дополнительное трение, которое препятствует раскручиванию. Хотя в ГОСТ указано, что тип 3 имеет меньшую надежность, чем типы 1 и 2, самоконтрящаяся гайка с нейлоновой вставкой имеет высокую надежность при сильных вибрациях.

· Тип 4 – стопорение деформацией металла. В этом типе применяют стопорение кернением с торца, кернением с торца (боковое), кернение в шлиц, керненеи в шлиц (специальное), кернение с торца резьбового отверстия. Данный тип применяют в резьбовых соединениях, которые не разбираются в процессе эксплуатации. Обеспечивает высокую надежность стопорения. Применяется довольно редко.

· Тип 5 – стопорение проволокой. Стопорение по типу 5 применяют в неподвижных частях изделий.

· Тип 6 – стопорение винтом установочным. Применяют при малых величинах внешних воздействующих факторов.

· Тип 7 – стопорение полимерными материалами. В этот тип стопорения входит такой получивший распространение вид, как стопорение фиксаторами резьбы или анаэробными герметиками. Наиболее часто фиксатор наносят на резьбовую часть винта, болта или шпильки в месте сопряжения с деталью. По ГОСТ номинальный диаметр резьбы соединений, стопоримых по типу 7 – от 1 до 14 мм включительно.

Обозначение типов стопорения по ГОСТ

Пример записи обозначения стопорения по типу 2.3 гайки (позиция XX) стопорной шайбой по ГОСТ 13465:

Поз. XX стопорить— 2.3— ГОСТ Р 70116— 2022

Пример записи обозначения стопорения по типу 7.9 гайки (позиция XX) эмалью ЭП-51:

Поз. XX стопорить— 7.9 эмалью ЭП-51— ГОСТ Р 70116— 2022

Пример записи обозначения стопорения по типу 6.2 гайки (позиция XX) винтом установочным по ГОСТ 1476 совместно со стопорением по типу 7.8 эмалью ЭП-51:

Поз. XX стопорить— 6.2, 7.8 эмалью ЭП-51— ГОСТ Р 70116— 2022