Разновидности шайб и сферы их использования

Шайбы широко применяются при создании различных крепежных соединений, но узнать что это такое, а также определить нужный вес и размерные параметры изделия способен далеко не каждый домашний мастер. Классификация изделий включает деление по множеству признаков — от типа исполнения до материала изготовления. Понять, чем отличается фторопластовая и металлическая конусная шайба, корончатая и квадратная, кровельная и зубчатая, другие виды таких метизов, поможет подробный рассказ об их индивидуальных особенностях и назначении.

Шайба представляет собой металлическое или полимерное изделие, входящее в многосоставные крепежные соединения. Она нужна для увеличения плоскости опоры, с которой контактирует винт или болт. Иногда этот элемент выступает как фиксатор — такие шайбы называются стопорными, запорными, они предотвращают отвинчивание соединения. Их устанавливают на особенно ответственных участках — там, где ослабление крепежа может представлять опасность.

В соединениях, где можно повредить мягкий материал поверхности, шайбу подкладывают под гайку. Если деталь требует герметизации стыка, используют силиконовые или фторопластовые изделия. Для машиностроительной, станкостроительной, других отраслей применяется продукция из металлов и сплавов, в том числе нержавеющих, цветных. Стандартная шайба выглядит как плоская деталь с цельной поверхностью, встречаются варианты с прорезью или с насечками. Также выпускаются зубчатые элементы с зацепами по внутреннему или наружному диаметру.

Шайба хоть и является составным компонентом винтового соединения наравне с гайкой, имеет существенные отличия. Основное из них заключается в отсутствии резьбы. У гайки она обеспечивает надежное соединение с болтами, стержнями, винтами. Шайба не несет в себе крепежных функций, выступает, скорее, в качестве прокладки или изолирующего компонента.

Есть отличия и в форме изделий. У гаек есть наружные грани, позволяющие облегчить монтаж. Ключ цепляется за них, позволяя провернуть и зафиксировать или отвинтить изделие. Наружная поверхность шайбы чаще всего гладкая, в некоторых случаях зубчатая. Отличаются и материалы изготовления, и прочностные характеристики, и даже толщина.

Шайбы являются стандартизированными изделиями, которые должны соответствовать определенным требованиям. Среди них — отсутствие видимых дефектов. На поверхностях изделий не допускается наличие заусенцев и острых кромок, трещин и надрывов, следы ржавчины тоже считаются недопустимыми. По классу точности изделия могут относиться к классу A или C, иметь плоскую круглую, косую квадратную или зубчатую форму.

Изготовление может осуществляться с покрытиями или без них. На индивидуальной основе осуществляется термическая обработка продукции на производстве. Для стальных шайб класса точности A установлены показатели твердости на уровне 140HV, для C — не менее 100HV.

Для крепления поликарбоната и кровельных конструкций, для проволочного лотка и фиксации в болтовом соединении и в комплекте с винтами используются шайбы, позволяющие надежно изолировать или прочнее зафиксировать детали. Существуют узкоспециализированные разновидности таких изделий — для дверных петель, электротехники, маслостойкие для машин и механизмов.

Чаще всего для болта с резьбой изготавливают шайбы из нержавеющей стали, оцинкованные, из цветных сплавов. Бывают они и неметаллическими, из силикона, текстолита. Все виды шайб можно поделить на группы, согласно их форме, размеру и другим характеристикам. Некоторые из них стоит рассмотреть более подробно.

• Изолирующая. Эта категория изделий должна иметь диэлектрические свойства, поскольку применяется в качестве прокладки между материалами с высокой проводящей способностью. Чаще всего используется текстолитовая шайба, обладающая достаточно длительным сроком службы.

• Контактная. Этот тип шайб имеет на рабочей поверхности насечки или рубцы, направленные радиально. Изготавливаются изделия из пружинистой стали. Такое сочетание дает возможность сделать контакт в месте соединения максимально плотным.

• Уплотнительная. Изделия этого типа широко применяются в автомобильной промышленности, а также при создании гидравлических систем и оборудования. При установке между элементами крепления они выступают в роли уплотнительного и герметизирующего элемента.

• Косая. Шайбы этого типа имеют клиновидное сечение. Они необходимы для соединения двутавровых балок, швеллеров и других видов металлопроката, в которых требуется компенсировать уклон плоскостей.

• Коническая и сферическая. Шайбы особой формы, предназначенные для снижения давления на опорную плоскость. Они обладают амортизирующими свойствами, обеспечивающими компенсацию перекосов и люфтов, возникающих в месте соединения. Изначально их создали для крепления заготовок во время станочной обработки, конусная или сферическая форма выбирается в зависимости от особенностей монтажной плоскости.

• Расходомерная. Элемент конструкции трубопровода в виде плоского кольца с отверстием в центре. Изделие устанавливается между фланцами, выполняет роль диафрагмы. Отверстие имеет по краям заостренные под 45 градусов входные кромки.

• Центрирующая. Под этим названием известны элементы конструкции акустических систем. Шайба входит в состав динамиков, обеспечивает линейное перемещение их диффузоров.

• Развальная. Специализированные шайбы для использования в автомобильной промышленности.

• Распорная. Разновидность элементов крепежа, изготавливаемая из углеродистой стали. Шайба компенсирует давление на опорную поверхность, предотвращая ее повреждение.

• Маслоотражательная. Изделия этого типа используются для защиты подшипника от залива смазочными материалами. Деталь относится к уплотнительным элементам, имеет дополнительные зазоры на кольцеобразной поверхности.

• Дистанционная. Особый тип элементов, устанавливаемый в мебельных конструкциях. Помимо плоского кольца, он имеет трубчатую часть в виде втулки. Такие элементы востребованы в подъемных механизмах.

• Быстросъемная или опорная. Она имеет оригинальную геометрию поверхности, обеспечивает легкий монтаж без дополнительных приспособлений. Снять шайбу тоже достаточно легко.

• Дроссельная. Особая категория изделий, устанавливаемых в газопроводах, паропроводах, системах отопления для повышения сопротивления среды. Их конструкция бывает дисковой или камерной, сечение — постоянным или переменным. Такие шайбы отвечают за регулировку уровня сопротивления в системе, помогают контролировать интенсивность и равномерность расхода теплоносителей или иных сред.

Самый распространенный вид шайб. Изделия могут иметь округлую или квадратную форму, чаще всего изготавливаются из металла, но могут быть фторопластовыми, а также из других типов пластика. Размерный ряд плоских шайб самый широкий, они могут быть усиленными, уменьшенными или увеличенными.

Квадратные варианты чаще всего используются при сборке конструкций из древесины с аналогичным сечением. Усиленные плоские шайбы имеют большую толщину. Это необходимое условие для уменьшения деформационного воздействия на плоскость детали.

Относятся к категории плоских шайб. Отличаются площадью контактной поверхности. Она меньше, чем у стандартных вариантов.

Большие квадратные или округлые плоские шайбы этого типа применяются при сборочных работах. Увеличенная площадь контактной поверхности позволяет обеспечивать более близкое прилегание элементов.

Также эта шайба может именоваться разрезной или гровером. Обычно имеет вид пружины в 1 виток, в которой есть зазор, направленный против хода вращения. При установке пружинных шайб удается получить резьбовое соединение, обеспечивающее максимальную плотность прилегания без риска развинчивания. Фиксация происходит при помощи особой кромки на изделии. Она врезается в плоскость опоры, заклиниваясь в ней.

Двухвитковая пружинная шайба применяется при монтаже железнодорожных путей. Одновитковая имеет более широкое назначение. Для ее изготовления выбирают не прутки или металл в листах, а проволоку только определенных сортов стали. Волнистые пружинные шайбы изготавливаются из стали с покрытием из цинка или оксидированием.

Этот вид плоских металлоизделий аналогичен квадратным и округлым, но имеет иное сечение. Основная сфера применения — монтаж конструкций из массива древесины.

Под этим наименованием скрываются все те же пружинные шайбы, изготавливаемые согласно ГОСТу 6402. Концы такого фиксирующего метиза расположены в разных плоскостях.

Контровочная шайба предназначается для застопоривания резьбового соединения. Такие изделия имеют зубчатую внутреннюю или наружную поверхность. В процессе затягивания крепления самоконтрящаяся часть деформируется, выступая в роли клиновых фиксаторов. Стопорная шайба, оснащенная лапкой или носком, позволяет предотвратить раскручивание болта. Ее выступающий элемент в ходе монтажа отгибается в сторону граней гайки.

К стопорным относятся и корончатые шайбы, имеющие многолапчатую конструкцию. Их изготавливают из стали и более мягких металлов. Так называемая «звездочка» тоже является стопорной шайбой, имеет наружные зубцы. Замковые разновидности применяются для предотвращения осевого смещения.

Особая категория шайб — виброкомпенсирующая. Она предназначена для установки в металлических каркасах, в местах их контакта с основанием, для предотвращения передачи структурного шума в точках крепления. Изготавливают такие изделия из синтетических эластомеров, чаще всего каучуковых.

Шайбы различного назначения чаще всего делают из металла, им присваивается класс прочности, соответствующий типу исполнения. Например, для эксплуатации в агрессивных средах применяют коррозионно-устойчивые стали 20Х13 или цветные сплавы. Бронзовая, алюминиевая, латунная, медная шайба подойдет как нельзя лучше. Также популярны варианты из нержавеющей стали, а высокопрочные изделия получают при добавлении легирующих компонентов — чаще всего хрома (40Х).

Учитывать приходится и другие требования. Шайбы класса 4.8 или 5.8 не хромируются, их делают из стали 10 или 20. Если нужны более высокие показатели, берется незакаленный состав 20Г2Р.

Нанесение защитного слоя положительно влияет на характеристики изделия. Покрытие может быть таким.

• Оцинкованным. Наружный защитный слой наносят по методу горячего или гальванического цинкования.
• Кадмированным. Оно наносится на медные шайбы, эксплуатируемые в пресной и соленой воде, для защиты от влияния агрессивных сред.
• Многослойным в комбинации из меди, хрома и никеля. Наносится гальваническим способом. Изделие получает защиту от быстрого износа, влияния кислот и щелочей.

Размерные параметры шайб определяются в зависимости от применяемой системы стандартизации — по DIN или ГОСТу, разница незначительная, но маркировка может отличаться. Куда более важна ширина полей, определяющая разницу во внешнем и внутреннем диаметре. Масса во многом зависит от материала, из которого изготовлено изделие, например, большая стальная шайба точно будет массивнее силиконовой или фторопластовой. Размер определяется внутренним рабочим диаметром.

Самые востребованные варианты стоит рассмотреть более подробно.

• Плоские по DIN 125. Размер варьируется от M3 до M24 при весе 0,12-32,3 г. У нержавеющих внутренний диаметр представлен вариантами M5,3-M12. Масса от 0,5 до 6,27 г.
• Пружинные или гроверы по DIN 127. Выпускаются в размерном диапазоне M4-M16 с массой 0,38-8,93 г. Нержавеющие варианты более тяжелые, весят от 0,5 г.
• С внутренними зубцами по DIN 6798 J. Производятся в размере M3,2 с весом изделия 2,33 г.
• Кузовные DIN 9021. Увеличенные (с широкой площадкой) имеют размеры M3-M20 и вес 0,34-76,92 г. В нержавеющем исполнении тоже встречаются. Самый ходовой размер M10,5 при весе 15 г.
• С наружными зубцами DIN 6798 A. Выпускаются в размере M8,2 при весе 2,33 г для изделия из нержавеющей стали.

Плоские стальные и оцинкованные шайбы нормируются в России по ГОСТу 11371-78 или ГОСТу 18123-82. Кузовные и увеличенные должны соответствовать ГОСТу 6958-78. Гроверы выпускаются с внутренним диаметром от 4 до 48 мм, весом от 0,12 до 14,5 г. Стандарт для них — ГОСТ 6402-70.

Шайбы востребованы в самых разных сферах деятельности. Их применяют при сборке мебельных конструкций, соединении строительных элементов, монтаже трубопроводов и линейных коммуникаций. Эластичные силиконовые варианты востребованы в быту. В промышленном производстве основными направлениями использования шайб можно назвать машиностроение, судостроение, станкостроение.

В зависимости от формы и исполнения определяется назначение шайбы. Например, косые необходимы для компенсации разницы углов деталей или плоскостей, ими крепят двутавровые балки. Контактные улучшают сцепление крепежных элементов с поверхностью. Стопорные необходимы для предотвращения отвинчивания деталей, они нужны в конструкциях неразъемного типа. Для компенсации динамических нагрузок и вибрации в машинах, механизмах используются пружинные шайбы.