Что такое шайба-гровер и как ее ставить?

Гроверная шайба – простой и дешёвый способ создать соединение, которое не развинтится само собой. Хотя его нельзя считать универсальным, гроверная шайба используется широко. Она изготавливается из высокоуглеродистой стали, способной долгие годы сохранять пружинящее (отталкивающее) свойство.

Шайба-гровер пружинная нужна для принудительной фиксации гайки, навинченной на болт, при этом она применяется всего один раз – для каждого конкретного соединения. Это значит, что её применение оправдано лишь в случае однократного монтажа на болтах. После демонтажа, поскольку она теряет значительную часть пружинящего эффекта, повторное её навинчивание даже на тот же самый гаечно-болтовой стык не рекомендуется. Поскольку тел, обладающих идеальной упругостью в природе не существует, всякое тело при длительном или чрезмерном сжатии отчасти теряет своё свойство. Это похоже на то, как мяч подскакивает не до того уровня, с которого он упал: колебания тела на пружине – шайба Гровера как раз является витком такой пружины – в конце концов исчезнут. Многократное перетягивание гроверной шайбы превращает её в обычную пресс-шайбу, равную по площади месту соприкосновения гайки с гранью закрепляемой детали, которую та удерживает на месте.

Пружинящая шайба как подвид стопорной прокладки нашла в первую очередь применение в машиностроении, далее – распространилась и на производство электрики, электроники, всевозможной автоматики. Её используют для закрепления критически важных частей машин, механизмов и электрических компонентов. Например, чтобы не развинтились несущие конструкции вагона, кузова автомобиля, системного блока настольного компьютера, применяется эта шайба. На неё фиксируются электроконтакты выключателей, рубильников, автоматов-предохранителей, телефонных клеммников в АТС. Везде, куда подходят колодки с проводами, где нужен надёжный контакт силовой или сигнальной линии, применяется хотя бы одна гроверная шайба – на один такой провод с С-образным контактом, отдалённо напоминающим простейшую колодку.

Шайба названа по фамилии изобретателя-механика Джона Гровера. Начало повсеместного распространения – конец XIX века, в период активного, взрывного роста спроса на механизмы, постепенно вытеснившие ручной труд. Она появилась в качестве ответной меры на недостатки соединений, где применялись только прессующие шайбы.

Изначально инженеры-конструкторы пытались использовать обычные пружины в местах, где необходимо было надёжно затянуть гайки на болтах, по диаметру резьбы напоминающие нынешние размеры болтов М12, М14, М16 или М20. Но из-за наличия болтов заметно большей длины конструкции эти утяжелялись, что являлось неудобством. Пружина как разрезная составляющая способна заменить гроверную шайбу там, где минимизация веса, к примеру, подрессоренной повозки или тачки, не столь важна. Однако такое «перепроизводство» неизменно оборачивается ощутимыми тратами на выпуск машин и изделий, удорожает их стоимость, поэтому лишние витки здесь ни к чему. Назначение гроверной шайбы – удержать гайку на месте, врезавшись одним острым (приподнятым) концом в неё, другим – в прессующую шайбу, которая контактирует с одной из скрепляемых деталей. Полученное сцепление не даёт гайке свинтиться обратно, так как направлено против её возможного отвинчивания.

Альтернативой гроверным элементам считалось клёпаное соединение. Хотя заклёпка удерживает детали не хуже болта с гайкой и гроверной шайбой, обслуживание клёпаного соединения, замена разболтанных заклёпок – мера не из лёгких. Недостаток заклёпки – при расклёпывании меняются все её детали. При вскрытии соединения на основе болта и гайки с гроверной шайбой замене подлежит лишь сама шайба: аккуратно разобранное, не повреждённое соединение можно свинтить обратно без особых негативных последствий для всей конструкции в данной точке. Количество бракованных клёпаных соединений заметно выше, чем болтовых, в которых применялась гроверная шайба: любую из дефектных деталей можно заменить, сохранив остальные. Заклёпка же после извлечения идёт полностью на выброс.

Чтобы понять окончательно, подойдёт ли гроверная шайба в вашей ситуации, мастеру полезно узнать, чем можно заменить данное изделие. Альтернативные варианты позволят зафиксировать гайку относительно болта не хуже гровера.

• Самоконтрящаяся гайки обладают пластиковой вставкой, применяемой для снижения отдачи от ударов и вибрации. Но из-за относительной сложности – по сравнению с шайбой-гровером – самоконтрящаяся гайка заметно дороже, так как помимо стали определённой формы, применяются и другие, менее твёрдые и более упругие материалы.

• Тарельчатая – один из стандартных вариантов для замены гровера. Более надёжная и дешёвая разновидность шайб. Ближайший её аналог – коническая.

• Коронная гайка – применяется для создания условий, подходящих к установке шплинта через отдельное отверстие. Благодаря ступенчатому построению признано одним из самых надёжных способов.

• Зубчатый фланец подходит для насечного соединения. Со стороны кажется, что ступеньки по обе стороны входят друг в друга – за счёт своего «косозубого» расположения. Надёжность соединения и предотвращение развинчиванию гайки не уступает гроверу.

• Контрящая шайба выделяется повторяющимися шипами, выступающими под небольшим углом – относительно плоскости основной поверхности изделия. Эти зубчики также вдавливаются в гайку, не давая ей развинтиться.

• Шайба с заусенцами позволяет один из них оставить в пределах заготовки, благодаря этому оставшиеся огибают витки. Представлена несколькими разновидностями, специфичными для конкретной ситуации.

• Проволочные фиксаторы отличаются предельно низкой стоимостью и простейшей технологией производства.

• Согнув обычную пресс-шайбу, получают простейшую волнистую – например, под гайки М6, М8, М10. Но по-настоящему пружинящая волновая шайба сделана из более тонкой, чем у обычной гроверной, полосы стали, согнутой по окружности. Разрез, как у шайбы-гровера, в волновой отсутствует.

Например, тарельчатые шайбы применяются в качестве своеобразных амортизаторов, гасящих удары и вибрацию на болтовых креплениях. Основная часть воздействия приходится на них – гайка и болт сохранятся. Выпускаются из пружинно-рессорной высокоуглеродистой стали. Соответствуют ГОСТУ №3057 (редакция от 1990 г.). Натяжение в болтовом соединении при применении тарельчатых шайб стабилизируется, устраняются резкие моменты силы, а в узком пространстве их применяют как витую пружину (один виток). Назначение шайбы – взять на себя температурные колебания «жара-холод», в обычных условиях приводящие к порче гайки и болта, использованных без каких-либо шайб. Некоторые производители, стремясь побольше сэкономить на производстве, комплектации целого спектра бытовых товаров, умышленно не кладут в комплектацию гроверные шайбы. Потребитель, увидев, что их нет, докупает «гроверы» самостоятельно, прежде чем собрать окончательно вещь или предмет, в котором используются соединения на болтах.

Простая гроверная деталь – виток пружины. Теоретически кажется, что для решения вопроса с гровер-шайбами достаточно взять болгарку с тонким диском, либо другую пилу, например, тонкий диск на пильном станке и, зафиксировав, например, пружину от раскладушки в тисках, распилить её вдоль – с одной стороны, тщательно контролируя при этом пропиливание во избежания пропила с диаметрально противоположной стороны. Шайбы круглого поперечного сечения, полученные из такой «проволоки» (пружина – по сути, проволока из высокоуглеродистой стали, имеющей хорошую упругость при сжатии с торцов), и вправду, способны решить проблему с затяжкой соединения.

К слову, простые шайбы представляют собой гладкий пружинный виток без заусенцев. Поперечные разрезы – концы распиленного пружинящего витка-колечка – смещены, они не «целятся» точно друг в друга. Если бы они и вправду совпадали, такая деталь оказалась бы бесполезной: она не фиксировала бы гайку в момент затяжки, а значит, гроверной такая стальная прокладка называться не имеет основания.

Названы эти комплектующие сложными в первую очередь оттого, что разрабатывался данный элемент для усложнённых условий эксплуатации конструкций и механизмов, как-то: вращательные движения механизмов. В частности, агрессивная манера вождения автомобилей с частыми перегрузками, манипуляции оператора на спецтехнике, сопровождающиеся особыми условиями работы, к примеру, автокрана при подъёме и переносе штабелей на весу на значительной высоте и так далее.

Второй фактор – двухвитковое исполнение. Это два последовательно расположенных витка с таким же сечением, как и у простых шайб. Другими словами, «двойная» шайба – кусок пружины, витки которой намеренно «забыли» разделить, распилить по той же линии. Сечение витка в любой его точке не круглое, как у обычных пружин, а прямоугольное, реже встречаются трапецеидальной профилированные шайбы, в которых нижняя грань пружинного витка, что они из себя представляют, чуть длиннее верхней, при этом боковые грани направлены вверх, слегка скошены. Прообразом двухвитковых шайб являются отрезки пружины в несколько витков. Область применения – не только в качестве гроверной прокладки, но и как полноценные пружины в условиях крайне узкого пространства. Упругость, противодействие двух витков по сравнению с одним (единственным) также заметно возрастает.

Гроверная деталь не обладает свойством, присущим её «непружинным» конкурентам: её нельзя совместить в качестве единого целого с гайкой, болтом, прессующей шайбой. Это, как правило, независимый и одноразовый элемент, легко меняющийся при последующем перемонтаже болтовых соединений.

По ГОСТ 6402 (в редакции от 1970 г.), материалом для гроверных деталей является сталь 65-Г. Это разновидность высокоуглеродистой стали, пригодной в изготовлении пружинных рессор для наземных транспортных средств и целого ряда спецтехники, используемой в широкомасштабном строительстве. Исключение из данного правила – использование бронзовых сплавов.

Существует свод правил монтажа болтовых соединений с использованием гровер-шайб. Все они сводятся к следующему.

1. Нельзя использовать стальные гроверные шайбы с бронзовыми, алюминиевыми гайками. Заусенцы, перепады в плоскости сечения гровера оставляют при затяжке гаек из цветмета борозды на них, могущие привести к слому гайки.
2. Гроверное соединение нельзя перетягивать. Перетягивание гайки любого размера в любом случае делает деталь плоской, превращая её в обычную прокладку, почти лишённую пружинящего эффекта.
3. Нельзя гроверную шайбу ставить под прессующую. Вторая должна отстоять от гайки и/или от головки болта дальше, чем первая. То есть болтовое соединение комплектуется в следующей последовательности: головка болта, гроверная шайба, пресс-шайба, скрепляемые заготовки, пресс-шайба, гровер, гайка, – не иначе. Более конкретно – шайбы устанавливаются в зеркальной последовательности по обе стороны от скрепляемых деталей.
4. Недопустимо зажимать гроверную шайбу между двумя прессующими. Если болт длинный, и резьба нарезана не по всей его длине, но между гайкой и скрепляемыми деталями остался незанятый зазор, то вначале закладывается одна или несколько пресс-шайб, затем – одна или несколько гроверных, наконец, завинчивается гайка. То есть пресс- и гровер-шайбы не должны чередоваться ни случайно, ни циклично. Комплектация напоминает правильную загрузку грифа тренировочной штанги. Метод «зеркалирования» шайб справедлив и в этом случае.

Применение бронзовых гроверных шайб со стальными гайками и болтами не даст эффекта: ни алюминиевый сплав, ни бронза не дадут ожидаемого эффекта. Используйте только высококачественный стальной крепёж, а не подделку под него.