Каждый механик их использовал, но большинство не знает, сколько существует разных типов шайб, из каких материалов они изготовлены и как правильно их использовать. За эти годы мы получили множество вопросов, касающихся шайб, поэтому техническая статья с информацией об этих устройствах давно назрела.

Недавно мы подробно рассмотрели искусство изготовления высокоэффективных крепежных элементов совместно с компанией Automotive Racing Products, Inc. (ARP), изучив все тонкости этого процесса. Теперь же пришло время отдать должное тому крепежному элементу, который часто воспринимается как нечто само собой разумеющееся, — обычной шайбе.

В следующих параграфах мы рассмотрим, что такое шайбы, какие бывают типы шайб, для чего они нужны, как изготавливаются, где и когда их использовать – и да, мы даже обсудим, являются ли шайбы направленными или нет.

В общем, шайба представляет собой просто дискообразную пластину с отверстием посередине. Хотя такая конструкция может показаться примитивной, на самом деле шайбы выполняют сложную задачу. Обычно они используются для распределения нагрузки от резьбового крепежа, такого как болт или винт с головкой.

Они также могут использоваться в качестве прокладок, а в некоторых случаях — в качестве износостойкой накладки, фиксирующего устройства или даже для снижения вибрации, подобно резиновой шайбе. Базовая конструкция шайбы имеет внешний диаметр, вдвое превышающий внутренний диаметр шайбы.

Обычно изготавливаемые из металла, шайбы также могут быть сделаны из пластика или резины — в зависимости от применения. В машиностроении для высококачественных болтовых соединений требуются шайбы из закаленной стали, чтобы предотвратить образование вмятин на поверхностях соединения. Это называется бринеллированием. Эти небольшие вмятины со временем могут привести к потере предварительного натяжения крепежного элемента, дребезжанию или чрезмерной вибрации. По мере развития этого явления, эти движения могут ускоряться, приводя к другим видам износа, которые часто определяются как сколы или заедание.

Шайбы также помогают предотвратить гальваническую коррозию — состояние, возникающее при контакте определенных металлов друг с другом. Один металл действует как анод, а другой — как катод. Чтобы замедлить или предотвратить этот процесс с самого начала, между болтом или гайкой и соединяемым металлом используется шайба.

Помимо равномерного распределения давления на закрепляемую деталь и снижения вероятности ее повреждения, шайбы также обеспечивают гладкую поверхность для гайки или болта. Это снижает вероятность ослабления крепежного соединения по сравнению с неровной поверхностью крепления.

Существуют специальные шайбы, предназначенные для обеспечения герметизации, создания точки электрического заземления, выравнивания крепежного элемента, его фиксации, изоляции или создания осевого давления на соединение. Кратко обсудим эти специальные шайбы в тексте ниже.

Мы также видели несколько способов неправильного использования шайб в крепежных элементах. Много раз механики-любители использовали болты или гайки, диаметр которых был слишком мал для соединяемой детали. В таких случаях внутренний диаметр шайбы подходит к болту, но не позволяет головке болта или гайке пройти через отверстие соединяемой детали. Это чревато проблемами и никогда не должно повторяться на гоночном автомобиле.

Чаще всего механики используют слишком длинный болт, но с недостаточным количеством резьбы, что не позволяет затянуть соединение. Также следует избегать наклеивания нескольких шайб на стержень болта в качестве прокладки до тех пор, пока гайка не будет затянута. Выбирайте болт правильной длины. Неправильное использование шайб может привести к повреждениям или травмам.

В целом, сегодня в мире производится несколько типов шайб. Некоторые специально предназначены для использования в соединениях из дерева, а другие — для сантехнических целей. Что касается автомобильных нужд, специалист по исследованиям и разработкам компании ARP, Джей Кумбс, говорит, что в автомобильном обслуживании используются всего пять типов шайб: плоская шайба, шайба для крыла, разрезная шайба (или стопорная шайба), звездообразная шайба и вставная шайба.

Интересно, что в ассортименте массивных крепежных изделий ARP вы не найдете разрезных шайб. «Они в основном полезны для крепежных элементов малого диаметра в условиях низких нагрузок», — пояснил Кумбс. ARP, как правило, специализируется на высокоэффективных гоночных крепежных элементах, работающих в условиях высоких нагрузок. Существуют варианты таких шайб, предназначенные для конкретных целей, например, обычные шайбы с насечками на нижней стороне.

Плоская шайба является предпочтительным промежуточным звеном между головкой болта (или гайки) и прикрепляемым объектом. Ее основное назначение — распределение нагрузки от затянутого крепежа для предотвращения повреждения соединяемой поверхности. «Это особенно важно для алюминиевых компонентов», — говорит Кумбс.

Американский национальный институт стандартов (ANSI) разработал набор стандартов для шайб общего назначения, предусматривающих два типа. Тип А определяется как шайба с широкими допусками, где точность не является критической. Тип В — это плоская шайба с более жесткими допусками, где наружные диаметры классифицируются как узкие, стандартные или широкие в зависимости от размера болта (внутреннего диаметра).

Как мы уже упоминали, шайбы — это гораздо более сложная тема, чем простое объяснение от одной организации. На самом деле, их несколько. Общество автомобильных инженеров (SAE) классифицирует плоские шайбы по толщине материала, при этом их внутренний и внешний диаметры меньше по сравнению с определением плоских шайб, данным организацией United States Standards (USS).

Стандарты USS — это стандарты для шайб с дюймовым диаметром. Эта организация определяет внутренний и внешний диаметр шайбы для использования с болтами с крупной или большей резьбой. Шайбы USS часто используются в автомобильной промышленности. Поскольку три организации устанавливают три разных стандарта для простых шайб, очевидно, что шайбы — это гораздо более сложная конструкция, чем может показаться на первый взгляд.

По словам Кумбса из компании ARP, «размер и качество самой шайбы заслуживают пристального внимания. Она должна иметь достаточную толщину и размер для правильного распределения нагрузки». Кумбс добавляет: «Также очень важно, чтобы шайба была отшлифована параллельно и идеально ровной для ответственных применений с высокими крутящими моментами. Все остальное может привести к неравномерной предварительной нагрузке».

Это шайбы с увеличенным наружным диаметром по отношению к центральному отверстию. Они также предназначены для распределения силы зажима, но из-за большего размера нагрузка распределяется по большей площади. В течение многих лет эти шайбы использовались для крепления крыльев к автомобилям, отсюда и название. Шайбы для крыльев могут иметь больший наружный диаметр, но обычно изготавливаются из тонкого материала.

Разъемные шайбы обладают осевой гибкостью и используются для предотвращения ослабления крепления из-за вибрации. Фото с сайта www.amazon.com.

Разрезные шайбы, также называемые пружинными или стопорными шайбами, обладают осевой гибкостью. Они используются для предотвращения ослабления крепления из-за вибрации. Принцип действия разрезных шайб прост: они действуют как пружина, оказывая давление на прикрепляемый объект и головку болта или гайки.

Компания ARP не производит эти шайбы, поскольку большинство крепежных элементов, играющих ключевую роль в двигателе, трансмиссии, шасси и подвеске, затягиваются с определенным моментом затяжки, обеспечивая надлежащее усилие зажима. Вероятность ослабления крепежного элемента без использования инструмента практически равна нулю.

Большинство инженеров сходятся во мнении, что пружинная шайба — при затяжке с более высоким усилием — в некоторой степени растягивается. В этом случае разрезная шайба теряет натяжение и может даже нарушить точную предварительную затяжку закреплённого соединения.

Шайбы со звездообразным шлицем имеют зубцы, направленные радиально внутрь или наружу, чтобы врезаться в поверхность основания и предотвратить ослабление крепежного элемента. Фото с сайта www.amazon.com.

Шайбы со звездообразным шлицем выполняют практически ту же функцию, что и разрезные шайбы. Они предназначены для предотвращения ослабления крепежного элемента. Это шайбы с зубцами, которые радиально (внутрь или наружу) врезаются в поверхность детали. По своей конструкции они должны «врезаться» в головку болта/гайку и в основание, предотвращая ослабление крепежного элемента. Шайбы со звездообразным шлицем обычно используются с небольшими болтами и винтами, применяемыми в электротехнических компонентах.

Чтобы предотвратить вращение и, как следствие, повлиять на точность предварительной затяжки, компания ARP разработала специальные шайбы с насечками на нижней стороне. Идея заключается в том, чтобы они надежно фиксировали прикрепляемый предмет и обеспечивали устойчивую опору.

Еще одна специальная шайба, производимая компанией ARP, — это вставная шайба. Она предназначена для защиты верхней части отверстий от заедания или разрушения верхней части отверстия. Часто используется в головках цилиндров, компонентах шасси и других местах с высокой степенью износа, где требуется шайба.

Важно отметить, что смазка играет ключевую роль в точной предварительной затяжке. Помимо нанесения смазки на резьбу крепежного элемента, рекомендуется нанести небольшое количество смазки на нижнюю сторону головки болта (или гайки) или на верхнюю часть шайбы. Никогда не смазывайте нижнюю сторону шайбы (если в инструкции по установке не указано иное), так как она не должна вращаться.

Всем гоночным командам следует уделять внимание правильному использованию и смазке шайб.

Создайте свою собственную персонализированную рассылку с любимым контентом от Chevy Hardcore, которая будет приходить прямо на вашу электронную почту совершенно БЕСПЛАТНО!

Каждую неделю мы будем присылать вам самые интересные статьи, новости, обзоры автомобилей и видеоролики из серии Chevy Hardcore.

Мы обещаем использовать ваш адрес электронной почты только для эксклюзивных обновлений от сети Power Automedia Network и нигде больше.