Пружинная шайба гровер: тест Юнкера на виброустойчивость

Прочность болтового соединения характеризуется сохранением момента затяжки гайки в течение всего срока эксплуатации узла. Вибрация, ударные и пульсирующие нагрузки могут ослабить его, привести к подвижности сопряженных деталей, выходу из строя оборудования и даже тяжелым авариям. Есть много способов стопорения резьбовых соединений, работающих в условиях знакопеременной нагрузки и тряски. Один из них – пружинная разрезная шайба Гровера, которая изобретена более 100 лет назад и широко используется преимущественно в отечественном машиностроении.

Уже довольно продолжительное время среди мировых экспертов ведутся ожесточенные споры на счет эффективности гровера. Так, например, известный инженер-механик Г.Б.Иосилевич в своих научных трудах называет ее «мнимым» формозапирающим элементом. Германский институт стандартов запретил применять пружинные шайбы DIN 127 и DIN 128 с болтами класса прочности не выше 6.8 и назначил пятилетний срок для полного отказа от их применения. NASA также критически относится к их использованию в качестве стопорящего элемента.

Вибрационный тест Юнкера

Почему эффективность пружинящей шайбы вызывает сомнения? И как на самом деле обстоят дела? Ответ на этот вопрос дает специальный тест Юнкера, разработанный для оценки вибрационной стойкости крепежа и описанный в стандарте DIN 651512002. Он заключается в проведении испытаний болтовых соединений, застопоренных различными способами. Тест проводится на специальной установке, где соединение подвергается интенсивным поперечным колебаниям, при этом величина натяжения замеряется датчиком.

Результаты эксперимента

На испытания взят крепеж с резьбой М8, затянутый с усилием 8 кН. Усредненные данные тестирования доказывают, что упрочненное гровером соединение обладает высокой стабильностью, однако эта устойчивость наблюдается в течение непродолжительного промежутка времени. А именно: ослабление силы натяжения наблюдается через 10 секунд интенсивного воздействия, тогда как при использовании нейлоновых вкладышей – через 6 секунд, а без стопорного элемента – всего через 2 секунды.

Вывод:

В использовании гровера есть смысл, так как он обеспечивает сильный стопорящий эффект, хоть и ограниченный по времени. Его целесообразно использовать в узлах, которые могут испытывать кратковременные, эпизодические вибронагрузки. Результаты теста доказывают, что при длительной эксплуатации упругая разрезная шайба все равно эффективнее, чем плоская подкладная шайба. При ее поджатии создается натяг, повышающий устойчивость соединения. В сильно сжатом состоянии эффект стопорения не велик, но он тоже присутствует за счет упругой деформации гровера и повышения сил трения между деталями. Однако следует помнить, что увеличение силы зажима не приведет к увеличению степени защиты.