Причины ослабления резьбовых соединений. Как их предотвратить

Резьбовые соединения со временем могут ослабевать. Это происходит из-за внешнего воздействия, использования материалов, не соответствующих нагрузкам на месте эксплуатации. В статье попробуем раскрыть кратко причины ослабления резьбовых соединений и способы предотвращения этого негативного явления. Информация поможет вам правильно выбрать крепеж для монтажа, чтобы он обеспечивал надежную фиксацию.

Почему ослабевает резьбовое соединение?

Резьбовое соединения – одно из самых распространенных в мире. Оно реализуется при помощи шпильки и гайки или болта и нарезанной внутри тела резьбы. Узел можно собирать и разбирать многократно, используя простой инструмент. Это дает легкий доступ ко внутренним деталям, позволяет демонтировать сооружения. Но резьбовое соединение может периодически ослабевать, что негативно сказывается на надежности конструкции.

Ослабление – это преодоление силы трения между опорной поверхностью (телом, выступающим основным материалом) и головкой болта или гайкой. Когда обратная нагрузка превышает преднагрузку самого крепления, возникает люфт. Конструкция разбалтывается, становится шаткой, может деформироваться, обрушиться. Поэтому важно следить за надежностью крепления при последующей эксплуатации. Но ослабление можно заранее предотвратить, если понимать его причины. Среди них:

   недостаточный момент затяжки. Возникает из-за первоначально неправильной технологии монтажа. Затягивание крепежа происходит без контроля усилия, что осуществляется при помощи динамометрического ключа. В результате соединение быстро ослабляется;

   поперечное движение. Когда прикрепленная деталь движется вперед назад, продолжительная нагрузка приводит к преодолению момента затяжки, заставляя гайку или болт постепенно вращаться в обратном направлении. Для определения оптимального усилия затяжки используются специальные вибростанки и датчики, фиксирующие преодоление крутящего момента;

   несоответствующее качество материалов. Если плотность и твердость крепежа, а также основного материала недостаточно высокая, это приводит к локальным деформациям в месте соединения. Материалы проседают, поэтому между ними появляется свободное пространство. Это называется разжиманием. Еще к такому негативному действию приводит неровность поверхностей. Из-за этого фактическая площадь соприкосновения деталей гораздо меньше, чем видимая. Поэтому в местах контакта возникает повышенное локальное напряжение. Оно выше предела текучести материалов, что вызывает обратное движение и ослабление соединения.

Для выявления конкретного показателя сопротивления раскручиванию применяется вибрационный тест Юнкера. Именно этот ученый в 1969 году выдвинут теорию с причинами ослабления, которую доказал посредством своего аппарата. Чаще всего соединение раскручивается не из-за вибрации, а по причине радиального движения материалов. Поэтому разница между диаметром крепежа и монтажными отверстиями должна быть минимальной. Но слишком плотная подгонка замедляет сборку, а также требует индивидуального подхода при производстве болтов, шпилек и отверстий под их установку. Это увеличивает смету. Поэтому применяют более простые методы.

Как предотвратить ослабление резьбового соединения

Правильный выбор материалов по прочности, пределу текучести, твердости изначально обеспечивает надежную работу резьбовых соединений. Важно учитывать будущею нагрузки на месте эксплуатации. Но существуют и локальные решения. Для этого используют:

  контргайки, которые стопорят одна другую, не давая прокручиваться по резьбе;

   шайбы, увеличивающие площадь соприкосновения и повышающие сопротивление для обратного движения. Тарельчатые, зубчатые шайбы еще лучше сцепляются с основным материалом;

   гроверы, работающие как пружина с упором;

   самоконтрящиеся гайки, имеющие зубчики на контактной стороне;

   шайбы с лапкой, загинаемой за ближайший выступ основного материала.

Еще задействуют шплинты, устанавливаемые в отверстие резьбовой шпильки. Концы шплинта удерживаются между выступающими частями гайки, не позволяя ей сдвинуться с места.