Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Стопорение резьбовых соединений — комплекс конструктивных мер, исключающих самоотвинчивание гаек, винтов и шпилек при вибрации, переменных и ударных нагрузках. Метрические крепёжные резьбы по ГОСТ 9150-2002 удовлетворяют условию самоторможения, и в статически нагруженном соединении гайка не отворачивается без приложения момента. Однако при вибрации и переменной нагрузке коэффициент трения в резьбе и на опорной поверхности гайки кратковременно снижается, условие самоторможения нарушается, и происходит постепенное ослабление затяжки. Чтобы это исключить, в зависимости от характера соединения применяют контргайки, пружинные и многолапчатые шайбы, самостопорящиеся гайки, анаэробные фиксаторы резьбы, шплинты и стопорную проволоку. В статье разобраны причины самоотвинчивания, основные группы способов стопорения, их действующие стандарты, преимущества, ограничения и порядок выбора.
Метрическая крепёжная резьба по ГОСТ 9150-2002 имеет малый угол подъёма витка по сравнению с приведённым углом трения, и условие самоторможения ψ < φ' в статике выполняется: гайка, затянутая моментом, не отворачивается под действием осевой нагрузки. Однако в условиях эксплуатации это условие может нарушаться по нескольким причинам:
Самоотвинчивание — основная причина отказа резьбовых соединений в условиях вибрации и ударной нагрузки. Предупреждение самоотвинчивания обязательно для всех ответственных соединений.
Способы стопорения резьбовых соединений принято делить на две большие группы:
В ответственных соединениях (авиация, транспорт, энергетика, химическое и нефтегазовое оборудование) применяют преимущественно позитивное стопорение или комбинацию фрикционного и позитивного. В соединениях, не подверженных интенсивной вибрации, достаточно фрикционных способов.
Фрикционные способы стопорения не гарантируют сохранения затяжки при экстремальных вибрациях и ударных нагрузках. Для ответственных соединений их применяют только в комбинации с позитивным стопорением (например, самостопорящаяся гайка плюс шплинт) или при достаточном запасе по усилию затяжки.
Контргайка — дополнительная гайка, навёрнутая поверх основной. При затяжке контргайки создаётся натяг участка стержня болта между двумя гайками; за счёт этого натяга увеличивается сила трения в резьбе обеих гаек и между их опорными поверхностями. После предварительной затяжки основной гайки контргайка затягивается отдельным моментом, а основная гайка слегка отпускается так, чтобы все усилие в резьбе передавалось через контргайку.
В современном машиностроении контргайки в качестве самостоятельного средства стопорения применяются ограниченно — преимущественно в сантехнике, такелаже, простых металлоконструкциях. В ответственных соединениях контргайка обычно заменяется самостопорящимися гайками или применяется в комбинации с позитивным стопорением.
Стопорная шайба — наиболее распространённое стопорящее изделие в общем машиностроении. По принципу действия различают пружинные шайбы (фрикционное стопорение) и деформируемые шайбы с отгибающимися лапками или зубьями (позитивное стопорение).
Пружинная шайба по ГОСТ 6402-70 представляет собой один виток цилиндрической винтовой пружины с прямоугольным или квадратным поперечным сечением и заострёнными концами. Стандарт распространяется на диаметры резьбы от 2 до 48 мм и устанавливает четыре типа: легкие (Л) с прямоугольным сечением, нормальные (Н), тяжелые (Т) и особо тяжелые (ОТ) с квадратным сечением. Шайбы изготавливают из пружинной проволочной стали (марок 65Г, 70, 3Х13) и подвергают термической обработке до твёрдости в диапазоне 40–48 HRC; допускается изготовление из бронзы марки БрКМц3-1.
Действие пружинной шайбы основано на двух механизмах: упругие силы шайбы поддерживают остаточный осевой натяг в соединении при микросмещениях; острые кромки заострённых концов врезаются в торец гайки и поверхность детали, препятствуя повороту гайки. Эффективность стопорения сохраняется при ослаблении затяжки на 1–2 оборота гайки.
Стопорение пружинной шайбой является фрикционным и при высоких уровнях вибрации не исключает самоотвинчивание. В ответственных вибронагруженных соединениях современное проектирование заменяет пружинные шайбы самостопорящимися гайками или комбинированными решениями.
Стопорная многолапчатая шайба по ГОСТ 11872-89 предназначена для стопорения круглых шлицевых гаек по ГОСТ 11871. Стандарт распространяется на шайбы класса точности А, типов Л (легкие) и Н (нормальные). Шайба имеет внутреннюю лапку, заходящую в продольный паз вала, и набор наружных лапок, одну из которых после затяжки гайки отгибают в один из шлицев гайки. Внутренняя лапка фиксирует шайбу от поворота относительно вала, а отогнутая наружная лапка — гайку относительно шайбы. Соединение позитивное, обеспечивает надёжное стопорение в условиях вибрации и применяется для закрепления подшипников качения, зубчатых колёс, полумуфт и других элементов на валах.
Стопорная шайба с лапкой по ГОСТ 13463-77 применяется для фиксации гаек и головок болтов, расположенных рядом с ребром или гранью одной из соединяемых деталей. Одна лапка шайбы отгибается на грань гайки (или головки болта), вторая — на край детали. Действие позитивное, требует наличия ребра или штифта на детали для упора отгибаемой лапки. Стопорные шайбы с зубьями (внутренними или наружными) по ГОСТ 10461-81 действуют за счёт врезания зубьев в опорные поверхности и относятся к фрикционно-деформирующим.
Самостопорящаяся гайка — гайка, имеющая встроенный элемент, создающий стопорящий момент сопротивления вращению, не зависящий от осевого усилия затяжки. Применение самостопорящихся гаек устраняет необходимость в дополнительных шайбах или вторых гайках и обеспечивает компактное надёжное стопорение. Основные механические и эксплуатационные характеристики стальных самостопорящихся гаек установлены ГОСТ ISO 2320-2015 (идентичен ISO 2320:2008).
По конструкции выделяют две основные группы:
Температурный диапазон применения по ГОСТ ISO 2320-2015: цельнометаллические — от −50 до +150 °C, с неметаллической полиамидной вставкой — от −50 до +120 °C. При выходе за этот диапазон стопорящие свойства не гарантируются.
Самостопорящиеся гайки с неметаллической вставкой допускают многократный демонтаж и сборку, но при каждой повторной сборке стопорящий момент снижается. Стандарт ограничивает количество циклов; для ответственных соединений рекомендуется одноразовое применение.
Анаэробный фиксатор резьбы — однокомпонентный полимерный состав на основе акрилового связующего, отверждающийся в зазоре резьбового соединения в отсутствие кислорода при контакте с ионами металла. После сборки резьбы и заполнения зазоров между витками жидкий состав через несколько минут — нескольких часов превращается в твёрдую полимерную сетку, заполняющую все микрозазоры и блокирующую поворот гайки.
Состав наносится на резьбу болта (или внутреннюю резьбу гнезда) перед сборкой; после свинчивания доступ кислорода прекращается, начинается реакция полимеризации, катализируемая ионами металла. После полной полимеризации соединение работает как клееное и обеспечивает фрикционное стопорение по всей длине свинченной резьбы, а также герметизацию узла.
Конкретные значения момента сдвига, момента откручивания, температурного диапазона и времени полной полимеризации указаны в технической документации на конкретный продукт. Российские анаэробные составы выпускаются по ТУ предприятий-изготовителей; для арматуры трубопроводной применение клеев и герметиков регламентируется СТ ЦКБА 104-2011 «Арматура трубопроводная. Клеи и герметики. Марки. Основные параметры и условия применения».
Перед нанесением анаэробного фиксатора резьбы соединяемые поверхности обязательно очищаются от масла, краски и оксидов до металлической поверхности и обезжириваются. Замасленные резьбы существенно снижают прочность фиксации; применение неметаллических крепёжных пар требует специальных праймеров (активаторов) по рекомендациям производителя.
Шплинт и стопорная проволока — классические средства позитивного стопорения, исключающего самоотвинчивание независимо от уровня вибрации. Применяются в авиации, на железнодорожном транспорте, в военной технике, в подъёмно-транспортном и сельскохозяйственном машиностроении — везде, где недопустим даже частичный отказ соединения.
Шплинт по ГОСТ 397-79 — двухветочный элемент из проволоки полукруглого сечения с условным диаметром от 0,6 до 20 мм. Изготавливается из низкоуглеродистой стали; допускается применение коррозионно-стойкой стали и цветных металлов (латуни, алюминиевых сплавов). Шплинты применяют в комбинации с корончатыми и прорезными гайками: после затяжки гайки шплинт вставляют в сквозное поперечное отверстие болта, проходящее через прорези гайки, и его концы отгибают — один на грань гайки, второй на торец болта или в противоположном направлении. Соединение получается жёстким, гайка не может повернуться даже на один зубец прорези.
Обвязочная (стопорная) проволока по ГОСТ 3282-74 применяется для стопорения групп болтов (винтов) с просверленными головками. Проволоку пропускают через отверстия в головках всех болтов группы так, чтобы при попытке отвинчивания любого болта натяжение проволоки увеличивалось. Концы проволоки скручивают и обрезают. Способ исключительно позитивный и применяется в авиационной и космической технике, где требования к надёжности максимальные.
Позитивное стопорение шплинтами и проволокой исключает самоотвинчивание независимо от уровня вибрации, но требует специальных корончатых или прорезных гаек, сверления отверстий и трудоёмкой ручной операции отгиба или скрутки.
Выбор способа стопорения проводят по совокупности факторов: характер и уровень нагрузки, требования к надёжности, ремонтопригодность, температура и среда эксплуатации, возможные ограничения по габаритам и массе. Базовый порядок выбора:
Метрическая крепёжная резьба удовлетворяет условию самоторможения только в статике. При вибрации, переменной и ударной нагрузке коэффициент трения в резьбе и под опорной поверхностью гайки кратковременно снижается из-за микросмещений контактных поверхностей. Накопление таких микросмещений за миллионы циклов приводит к повороту гайки и постепенному ослаблению затяжки. Дополнительный вклад дают релаксация напряжений, смятие микрошероховатостей и температурные деформации.
Все способы делятся на две группы. Фрикционное (силовое) стопорение увеличивает силу трения в резьбе или на опорной поверхности и реализуется контргайками, пружинными шайбами по ГОСТ 6402-70, самостопорящимися гайками по ГОСТ ISO 2320-2015 и анаэробными фиксаторами резьбы. Позитивное (жёсткое) стопорение жёстко фиксирует гайку относительно болта или детали и реализуется шплинтами по ГОСТ 397-79 в комбинации с корончатыми гайками, многолапчатыми шайбами по ГОСТ 11872-89 для шлицевых гаек по ГОСТ 11871, стопорными шайбами с лапкой по ГОСТ 13463-77 и обвязочной проволокой по ГОСТ 3282-74.
Контргайка — это вторая стандартная гайка, навёрнутая поверх основной. Стопорящий эффект создаётся за счёт натяга участка стержня болта между двумя гайками, что увеличивает трение в резьбе. Контргайка обычно ниже основной (применяется тонкая шестигранная гайка по соответствующему стандарту). Способ требует двойного расхода гаек, удваивает осевые габариты и недостаточно надёжен при сильной вибрации, поэтому в современном машиностроении заменяется самостопорящимися гайками или применяется в комбинации с позитивным стопорением.
Шайба Гровера — пружинная шайба по ГОСТ 6402-70, представляющая собой один виток винтовой пружины с прямоугольным или квадратным сечением и заострёнными концами. При затяжке гайки шайба сжимается и работает как пружина: упругие силы поддерживают остаточный осевой натяг при микросмещениях, а острые кромки концов врезаются в торец гайки и поверхность детали, препятствуя её повороту. Эффективность сохраняется при ослаблении затяжки до 1–2 оборотов гайки. При сильной вибрации стопорение Гровером недостаточно надёжно.
Самостопорящаяся гайка — гайка с встроенным элементом, создающим стопорящий момент, не зависящий от усилия осевой затяжки. Различают цельнометаллические гайки (стопорение создаётся контролируемой деформацией резьбы или обжатой шестигранной коронкой) и гайки с неметаллической вставкой (полиамидное кольцо в верхней части гайки прорезается резьбой болта и создаёт упругий контакт по всей резьбе). Механические и эксплуатационные свойства установлены ГОСТ ISO 2320-2015. Диапазон рабочих температур: цельнометаллические — от −50 до +150 °C, с полиамидной вставкой — от −50 до +120 °C.
Анаэробный фиксатор резьбы — однокомпонентный полимерный состав на акриловой основе, отверждающийся в зазоре резьбового соединения в отсутствие кислорода при контакте с металлом. Состав наносят на резьбу перед сборкой; после свинчивания через несколько минут — нескольких часов происходит полимеризация, и соединение работает как клееное с одновременной герметизацией. Различают составы низкой, средней и высокой прочности фиксации, определяющие момент демонтажа. Перед нанесением резьбу обязательно очищают и обезжиривают.
Комбинация шплинта по ГОСТ 397-79 и корончатой (прорезной) гайки применяется как способ позитивного стопорения в ответственных соединениях с интенсивной вибрацией и ударной нагрузкой: автомобильная, авиационная техника, подъёмно-транспортное и сельскохозяйственное оборудование. После затяжки гайка фиксируется шплинтом, продетым через сквозное отверстие в болте и прорези в гайке; концы шплинта отгибаются. Соединение исключает самоотвинчивание независимо от уровня вибрации, но требует сверления отверстия в болте и трудоёмкой ручной операции при сборке.
Выбор зависит от характера нагрузки, степени ответственности, температуры и среды, ремонтопригодности и габаритов. Для статических неответственных соединений достаточно пружинной шайбы. Для соединений с умеренной вибрацией в общем машиностроении применяют самостопорящиеся гайки с неметаллической вставкой или анаэробные фиксаторы средней прочности. Для высоких температур — цельнометаллические самостопорящиеся гайки. Для ответственных соединений с интенсивной вибрацией — корончатые гайки со шплинтом или стопорную проволоку. Для шлицевых гаек на валах подшипников — многолапчатые шайбы по ГОСТ 11872-89.
Технически — да, ограниченное число раз, но при каждой повторной сборке стопорящий момент снижается из-за смятия и износа полиамидной вставки резьбой болта. ГОСТ ISO 2320-2015 устанавливает требования к стопорящим свойствам при первой сборке. Для ответственных соединений рекомендуется одноразовое применение и замена гайки при каждом демонтаже. Цельнометаллические самостопорящиеся гайки допускают большее число повторных сборок, но также с постепенным снижением стопорящего момента.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.