Кожен механік користувався ними, але більшість не знає, скільки різних типів шайб існує, з яких матеріалів вони виготовлені та як їх правильно використовувати. Протягом багатьох років ми отримували численні запитання щодо шайб, тому технічна стаття з інформацією про ці апаратні пристрої давно назріла.

Нещодавно ми розглянули мистецтво виготовлення високопродуктивних кріплень разом з Automotive Racing Products, Inc. (ARP), ретельно розглянувши всі аспекти цієї теми. Тепер настав час віддати шайбі – компоненту кріплення, який часто сприймається як належне.

У наступних абзацах ми розглянемо, що таке шайби, різні типи шайб, для чого вони призначені, як їх виготовляють, де і коли їх використовувати – і так, ми навіть обговоримо, чи є шайби спрямованими чи ні.

Загалом кажучи, шайба — це просто дископодібна пластина з отвором у центрі. Хоча конструкція може здатися примітивною, шайби насправді виконують складне завдання. Вони зазвичай використовуються для розподілу навантаження від різьбового кріплення, такого як болт або гвинт з головкою під ключ.

Їх також можна використовувати як проставки, а в деяких випадках — як зносостійку прокладку, фіксуючий пристрій або навіть для зменшення вібрації, як гумову шайбу. Базова конструкція шайби має зовнішній діаметр, який вдвічі більший за внутрішній діаметр шайби.

Зазвичай шайби виготовляються з металу, але також можуть бути виготовлені з пластику або гуми — залежно від застосування. У машинобудуванні високоякісні болтові з'єднання потребують загартованих сталевих шайб, щоб запобігти вм'ятині поверхонь з'єднання. Це називається Брінеллінгом. Ці невеликі вм'ятини можуть зрештою призвести до втрати попереднього натягу кріплення, деренчання або надмірної вібрації. У міру того, як цей стан триває, ці рухи можуть прискорюватися та переростати в інший знос, який часто визначається як відколювання або стертість.

Шайби також допомагають запобігти гальванічній корозії, яка виникає, коли певні метали контактують один з одним. Один метал діє як анод, а інший як катод. Щоб уповільнити або запобігти цьому процесу з самого початку, між болтом або гайкою та металом, що з'єднується, використовується шайба.

Окрім рівномірного розподілу тиску на деталь, що закріплюється, та зменшення ймовірності її пошкодження, шайби також забезпечують гладку поверхню для гайки або болта. Це робить закріплене з'єднання менш схильним до ослаблення порівняно з нерівною поверхнею кріплення.

Існують спеціальні шайби, призначені для забезпечення герметизації, точки електричного заземлення, вирівнювання кріплення, утримання кріплення, ізоляції або забезпечення осьового тиску на з'єднання. Ми коротко обговоримо ці спеціальні шайби нижче.

Ми також бачили кілька способів неправильного використання шайб як частини кріпильного з'єднання. Було багато випадків, коли механіки, що працюють за принципом "тінистих дерев", використовували болти або гайки, діаметр яких занадто малий для деталі, яку вони з'єднують. У цих випадках шайба має внутрішній діаметр, який підходить до болта, але не дозволяє головці болта або гайці ковзати через отвір компонента, що з'єднується. Це вимагає неприємностей і ніколи не слід намагатися робити це на гоночному автомобілі.

Найчастіше механіки використовують занадто довгий болт, але з недостатньою кількістю різьби, що не дозволяє затягнути з'єднання. Також слід уникати накладання кількох шайб на хвостовик як прокладки, поки гайку не можна буде затягнути. Виберіть правильну довжину болта. Неправильне використання шайб може призвести до пошкодження або травмування.

Загалом кажучи, сьогодні у світі виробляється кілька типів шайб. Деякі спеціально розроблені для використання на дерев'яних з'єднаннях, а деякі - для сантехнічних цілей. Що стосується потреб автомобілів, спеціаліст з досліджень і розробок ARP Джей Кумбс розповідає нам, що існує лише п'ять типів, які використовуються в автомобільному обслуговуванні. Є звичайна шайба (або плоска шайба), шайба для крил, розрізна шайба (або стопорна шайба), зіркоподібна шайба та вставна шайба.

Цікаво, що серед величезного асортименту кріплень ARP ви не знайдете розрізної шайби. «Вони в основному корисні для кріплень малого діаметра в умовах низького навантаження», – пояснив Кумбс. ARP, як правило, зосереджується на високопродуктивних гоночних кріпленнях, які працюють в умовах вищого навантаження. Існують варіанти цих типів шайб, які служать певним цілям, наприклад, звичайна шайба з зубцями на нижній стороні.

Плоска шайба є кращим посередником між головкою болта (або гайки) та об'єктом, що кріпиться. Її основне призначення — розподілити навантаження від затягнутого кріплення, щоб запобігти пошкодженню поверхні з'єднання. «Це особливо важливо для алюмінієвих компонентів», — каже Кумбс.

Американський національний інститут стандартів (ANSI) надав набір стандартів загального використання, прості шайби, які передбачають два типи. Тип А визначається як шайба з широкими допусками, де точність не є критичною. Тип B – це плоска шайба з жорсткішими допусками, де зовнішні діаметри класифікуються як вузькі, звичайні або широкі залежно від відповідних розмірів болтів (внутрішнього діаметра).

Як ми вже згадували раніше, шайби складніші, ніж просте пояснення від однієї організації. Насправді їх існує кілька. Товариство автомобільних інженерів (SAE) класифікує прості шайби за товщиною матеріалу, з меншим внутрішнім та зовнішнім діаметрами порівняно з тим, як організація зі стандартів США (USS) визначила плоскі шайби.

Стандарти USS – це стандарти для шайб у дюймах. Ця організація характеризує внутрішній та зовнішній діаметр шайби для розміщення на грубій або більшій різьбі болтів. Шайби USS часто використовуються в автомобільній галузі. Оскільки три організації визначають три різні стандарти для простих шайб, очевидно, що шайби є складнішими, ніж може здатися на перший погляд.

За словами Кумбса з ARP, «розмір і якість самої шайби заслуговують на пильну увагу. Вона повинна мати достатню товщину та розмір, щоб правильно розподілити навантаження». Кумбс додає: «Також дуже важливо, щоб шайба була паралельно відшліфована та ідеально рівною для тих важливих застосувань з вищими крутними моментами. Будь-що інше може призвести до нерівномірного попереднього навантаження».

Це шайби, які мають надзвичайно великий зовнішній діаметр пропорційно до центрального отвору. Вони також призначені для розподілу сили затиску, але через більший розмір навантаження розподіляється по більшій площі. Протягом багатьох років ці шайби використовувалися для кріплення крил до транспортних засобів, звідси й назва. Шайби для крил можуть мати більший зовнішній діаметр, але зазвичай виготовляються з тонкого матеріалу.

Розрізні шайби мають осьову гнучкість і використовуються для запобігання розхитування через вібрацію. Фото з www.amazon.com.

Розрізні шайби, які також називають пружинними або стопорними шайбами, мають осьову гнучкість. Вони використовуються для запобігання розхитування через вібрацію. Концепція розрізних шайб проста: вони діють як пружина, чинячи тиск на об'єкт, що прикріплюється, та головку болта або гайки.

ARP не виробляє ці шайби, оскільки більшість кріплень, які відіграють ключову роль у двигуні, трансмісії, шасі та підвісці, затягуються з певним крутним моментом, застосовуючи належне зусилля затиску. Ймовірність того, що кріплення послабиться без використання інструменту, практично відсутня.

Більшість інженерів погоджуються, що пружинна шайба — при затягуванні до вищих вимог — розтягнеться до певної міри. Коли це станеться, розрізна шайба втратить свій натяг і навіть може порушити точне попереднє натягування закріпленого з'єднання.

Зірчасті шайби мають зубці, які радіально простягаються всередину або назовні, щоб врізатися в поверхню основи та запобігти розхитування кріплення. Фото з www.amazon.com.

Зіркові шайби виконують майже ту саму функцію, що й розрізні шайби. Вони призначені для запобігання розхитування кріплення. Це шайби з зубцями, які радіально (всередину або назовні) врізаються в поверхню компонента. За конструкцією вони повинні «врізатися» в головку болта/гайку та основу, щоб запобігти розхитування кріплення. Зіркові шайби зазвичай використовуються з меншими болтами та гвинтами, пов'язаними з електричними компонентами.

Запобігання обертанню, а отже, вплив на точність попереднього натягу, спонукало ARP виготовити спеціальні шайби з зубчастою поверхнею з нижньої сторони. Ідея полягає в тому, щоб вони фіксували прикріплюваний предмет і забезпечували стабільну платформу.

Ще одна спеціальна шайба, що виробляється компанією ARP, – це вставна шайба. Вона призначена для захисту верхньої частини отворів, щоб запобігти стиранню або руйнуванню верхньої частини отвору. Зазвичай використовується для головок блоку циліндрів, компонентів шасі та інших ділянок, що піддаються високому зносу, де потрібна шайба.

Важливо зазначити, що мастило відіграє ключову роль у точному попередньому натягу. Окрім нанесення мастила на різьбу кріплення, рекомендується нанести невелику кількість на нижню сторону головки болта (або гайки) або верхню частину шайби. Ніколи не змащуйте нижню сторону шайби (якщо в інструкціях з встановлення не зазначено інше), оскільки ви не хочете, щоб вона оберталася.

Звертання уваги на правильне використання та змащування шайб – це те, що заслуговує на увагу всіх гоночних команд.

Створіть власну розсилку новин з контентом, який вам подобається, від Chevy Hardcore, безпосередньо у вашу поштову скриньку, абсолютно БЕЗКОШТОВНО!

Щотижня ми надсилатимемо вам найцікавіші статті, новини, характеристики автомобілів та відео про Chevy Hardcore.

Ми обіцяємо не використовувати вашу адресу електронної пошти для жодних цілей, окрім ексклюзивних оновлень від мережі Power Automedia.