Как увеличить внутренний диаметр шайбы своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 18.09.2024

Крепежные изделия этого вида представляют собой плоскую шайбу с увеличенными размерами наружного диаметра и толщины. Если измерить наружный и внутренний диаметры и сравнить их размеры, то можно установить, что первый приблизительно в три раза больше второго. Увеличенные шайбы ГОСТ 6958 имеют аналоги, производство которых осуществляется в соответствии с требованиями стандарта DIN 9021. Другие названия крепежной детали – шайба плоская усиленная и кузовная шайба.

Назначение увеличенной шайбы

Крепежные детали используют для того, чтобы снизить давление на поверхность прикрепляемого к металлическому или деревянному базовому основанию листового материала, защиты его от деформации или повреждения, а также для уменьшения давления на лист в сопрягаемых местах. В случае, когда отверстия под крепежные элементы просверлены не корректно, с завышенными диаметрами, усиленная шайба поможет устранить этот дефект. Шайбы ГОСТ 6958, DIN 9021 подкладывают под головки винтов , болтов, шурупов-глухарей с шестигранной формой головки или под стандартные гайки. Купить увеличенные шайбы можно как в исполнении с защитным покрытием, так и без покрытия (черные).

Технические характеристики

Предприятия-изготовители металлопродукции предлагают купить шайбы ГОСТ 6958, DIN 9021 двух классов точности: класса повышенной точности А и класса нормальной точности В. Перед выполнением монтажных работ весь крепёж комплектуют обычно с одним классом точности и одним видом покрытия. Основными размерами увеличенных шайб являются: наружный диаметр, толщина и внутренний диаметр. Размер внутреннего диаметра детали соответствует наружному диаметру крепежного изделия (болта, винта или шпильки резьбовой), значение которого могут находиться в диапазоне от 1 мм до 48 мм. Усиленные шайбы класса точности А имеют меньший размер внутреннего диаметра по сравнению с такими же шайбами класса точности С. Наружный диаметр усиленных шайб имеет величины от 4,0 мм до 140 мм. Толщина крепежных изделий – от 0,3 мм до 10,0 мм.

Материалами для изготовления шайб увеличенных являются углеродистые стали (08, 10, 15, 20), легированные стали (40Х, 30ХГСА), коррозионно-стойкие аустенитные стали А2 и А4 , цветные металлы (латунь, бронза, медь) и сплавы алюминия. На поверхности шайб ГОСТ 6958, DIN 9021 допускаются вмятины, риски и примятые заусенцы, не влияющие на эксплуатационные характеристики крепежа.

Шайбы упрочняют и помогают контролировать резьбовые соединения — поэтому стали неотъемлемым элементом металлического крепежа. С их помощью увеличивают площадь опорной поверхности, защищают материал деталей от повреждения, удерживают сборный узел от раскручивания под вибрацией, уплотняют соединения, обеспечивают электрохимическую изоляцию или электрический контакт… В некоторых узлах их доля в используемом крепеже превышает 30 процентов.

Существуют десятки видов шайб по конструкции, а от того, в каких условиях будет эксплуатироваться соединение, и из чего изготовлены болты, гайки, винты, шпильки — зависит класс прочности и материал изготовления шайб (использоваться может: конструкционная углеродистая сталь, нержавейка, жаропрочная сталь, цветные сплавы…).

Современное производство шайб из металлов не менее разнообразно. И хотя все используемые на данный момент технологии базируются на традиционных принципах металлообработки, создатели оборудования находят возможность применить инновационные подходы, чтобы увеличить качество продукции, уменьшить количество отходов и ускорить/удешевить производственные процессы.

Метод холодной штамповки из полосы или листа

Резание металла для изготовления шайб используется только в исключительных случаях, когда необходимо сделать крепёж настолько большой толщины, при котором технология формования оказывается бессильной. В остальных случаях именно вырубка (штамповка) плоских шайб из металла показала себя как наиболее практичный метод массового производства.

Для этих целей используют механические прессы, которые работают по принципу холодной штамповки. То есть рабочей частью такого оборудования является штамп, состоящий их двух взаимно дополняющих частей: матрицы и пуансона.

Как правило, эти станки являются последовательными пресс-автоматами, которые выполняют шаговую работу по мере продвижения заготовки под оснастку пресса. То есть сначала пробивается внутреннее отверстие шайбы, а затем (после перемещения заготовки на величину шага штамповки) вторым ударом выполняется высаживание наружного диаметра шайбы, и готовое изделие падает сквозь матрицу.

Иногда механические прессы для холодной вырубки шайб оснащены системой позиционирования ЧПУ и возможностью передвижения полосы не только поступательно, но также вправо и влево. Это позволяет делать по несколько проходов по ширине полосы, тем самым максимально эффективно использовать материал заготовки.

Числовое программное управление станками — это возможность производить шайбы с высокой точностью геометрии. Например, это очень важно при изготовлении метизов, применяемых в шарнирных узлах: стальных шайб для пальцев, созданных по ГОСТ 9649-78.

По такой технологии изготавливаются плоские круглые шайбы:

Вырубкой делают метизы квадратной формы, стопорные шайбы с наружными и внутренними зубцами, а также изделия прочих конфигураций.

Как и метизы с лапками, шайбы стопорные с носком также представляют собой пластину сложной формы, внутри которой имеется отверстие для прохода болта. Лепестки такой шайбы в момент монтажа подгибаются к шестигранной головке болта, входят в специальный паз и надёжно фиксируют ответственное соединение в затянутом положении.

Стопорные шайбы купить можно из широкой номенклатуры материалов — но это в любом случае будут изделия с размером внутреннего отверстия от 3 до 48 мм, и с наивысшим классом точности.

Холодное пластичное формование

В целом этот метод можно считать разновидностью штампования, так как он тоже предполагает использование прессов с матрицей и пуансоном, которые вырубают шайбы из металлической полосы. Оборудование пластичного формования применяется для создания:

Сферических шайб, которые используются с винтами со сферической головкой, стержнями и гайками (нормальными и малой высоты), например в станкостроении для сборки станочных приспособлений.
Конических шайб для комплектации станочных приспособлений, которые за счёт сужения рабочей поверхности более равномерно распределяет силы, действующие на головку болта, а также препятствует самопроизвольному отвинчиванию соединения.
Шайб, изготовленных по ГОСТ 13977-74, для соединения трубопроводов (работают вместе с накидными гайками).

Сферические и конические шайбы кроме всего прочего дают возможность компенсировать отсутствие соосности в соединениях.

Особенность изготовления шайб сложной конфигурации заключается в применении пуансонов и матриц такой формы (радиусной, конической), чтобы на первом шаге работы пресса не только получалось отверстие для прохода болта, шпильки или винта, но также сразу задавалась проектная пространственная форма метиза.

Поэтому эти станки нередко функционируют по трёхоперационной схеме, когда на первом этапе пластичным формованием создаётся сложная конусная/сферическая конфигурация шайб, на втором этапе конический пуансон пробивает отверстие, а на третьем — готовое изделие полностью вырубается из заготовки по наружному контуру.

Применяется также немного другая вариация этой технологии для производства тех же видов шайб — когда сначала происходит деформация заготовки для придания сферической или конической формы, а уже потом происходит высадка внутреннего отверстия и окончательная вырубка шайбы по наружному контуру.

Также, используя объёмную штамповку, деформируют плоские круглые метизы, чтобы получать цельные пружинные шайбы, например, в виде волны или выпуклые (тарельчатые).

Изготовление косых шайб

Согласно строительным нормам, купить шайбы косые необходимо, чтобы крепёж получил максимально возможную площадь контакта с соединяемым металлопрокатом, и, таким образом, чтобы была обеспечена проектная надёжность резьбового соединения разборных конструкций.

То есть это не обычные плоские изделия с параллельными плоскостями. В основном речь идёт о четырёхугольных шайбах и метизах квадратной формы (существуют также сферические косые метизы, применяемые в тех местах, где квадратные шайбы по каким-то причинам не становятся), у которых на одной стороне имеется плоский скос, тянущийся от кромки до кромки. Внутри шайбы выполнено отверстие для шпильки или болта с резьбой М12–М36.

У этих метизов можно легко обнаружить ещё одну интересную особенность: на скошенной плоскости создана одна или две поперечные канавки. Функция этих незамысловатых элементов заключается в обеспечении дополнительного трения, за счёт которого косая шайба (и, соответственно, головка болта или гайка) не будет прокручиваться после затяжки.

Клиновидные косые шайбы могут производиться методом пластичного формования (иными словами штамповкой). Есть и другая технология, которая заключается в следующем:

В металлической ленте прессом пробиваются отверстия под проход болта.
Ножами станка вырезываются прямоугольные заготовки заданного размера.
Каждая заготовка с одной стороны обрабатывается механическим способом (по факту, снимается лишний материал), чтобы получился скос с определённым градусом и фрикционные канавки.

Высадка шайбы из прутка

Данная технология примечательна очень рациональным использованием материала. Изготовление плоских шайб из прута осуществляется на оборудовании, в состав которого входят приспособления для выполнения нескольких подготовительных операций. То есть, прежде чем пресс вырубит в шайбе отверстие под резьбу конкретного размера — сначала отрезное устройство ножом отделяет от металлического прутка заготовку, а другое устройство эту заготовку сплющивает при помощи пресс-формы.

Изготовление шайбы гровера навивкой

Гровер — это пружинная круглая шайба в виде разорванного кольца, концы которого разведены в разных плоскостях. В основном шайба Гровера представляет собой один виток пружины, но существуют также двухвитковые экземпляры, которые используются, например, на железной дороге. Как мы все знаем, создавались такие метизы с целью устранить самопроизвольное отвинчивание резьбовых соединений из-за вибрации.

Производятся гроверы из высококачественных пружинных сталей и сплавов. Для этого используется проволока прямоугольного, трапециевидного или квадратного поперечного сечения. Некоторые виды станков для изготовления шайбы-гровера могут использовать пружинную проволоку круглого сечения и в процессе работы сплющивать её. В остальном технология достаточно стандартная: выполняется навивка проволоки, затем производится нарезка шайб и их формование. Станки могут быть настроены на опрессовку гровера, также заинтересованные лица могут купить шайбы ГОСТ с отогнутыми концами.

Прочие операции

Наряду со стандартизированными типоразмерами металлических метизов, наша компания может предложить изготовление специальных уникальных шайб под заказ. Для этого нам понадобятся следующие данные:

Чертежи с указанием толщины, диаметра, формы, типа насечки…
Марка металла и тип защитного покрытия.
Необходимое количество изделий.

В процессе производства шайб различного назначения используемые заготовки могут подвергаться закаливанию и ковке для работы с болтами повышенной прочности, шлифоваться для получения параллельных или особо плоских поверхностей, антикоррозионной обработке (цинкование, гальванизация т.п.). Всё это делает шайбу ещё более эффективной и ещё более выносливой.

Увеличенная шайба используется с болтами, винтами, шурупами и другими крепежными изделиями соответствующего диаметра для соединения и крепления деталей в строительстве, машиностроении и мебельной промышленности.

Увеличенные шайбы производятся в двух вариантах исполнения и классах точности:

исполнение 1 - классы точности А и С (прямоугольное сечение);
исполнение 2 - класс точности А (фаска на внешнем торце).

Шайбы данного типа могут изготавливаться из углеродистых сталей обычной прочности марок 3, 3кп, 5, 5кп, 08кп, 10, 40, 45, а при согласовании с потребителем из легированной, жаропрочной стали марок 12Х1МФ, 25Х1МФ, 30ХМА.

диаметр резьбы крепёжной детали (d): от 1.0 (мм) до 48.0 (мм);
внутренний диаметр (d1): от 1.1 (мм) до 52.0 (мм);
наружный диаметр (d2): от 4.0 (мм) до 145.0 (мм);
толщина шайбы (S): от 0.3 (мм) до 10.0 (мм).

Маркировка увеличенной шайбы включает в себя главную информацию об изделии.

d1 (мм)
Внутренний диаметр шайбы в (мм)

s (мм)
Толщина шайбы в (мм)

d1 (мм)
Внутренний диаметр шайбы класса точности A в (мм)

d1 (мм)
Внутренний диаметр шайбы класса точности C в (мм)

d2 (мм)
Наружный диаметр шайбы в (мм)

s (мм)
Толщина шайбы в (мм)

Предостережение: приведенные выше данные являются официальными цифрами производителей, однако следует учитывать, что информация является справочной и не гарантирует однозначной точности.

Во многих узлах автомобиля конструктивно должен быть зазор, причём в определённых рамках. Минимальная граница обусловлена тепловым расширением, то есть если зазор менее установленной нижней границы, узел может заклинить, либо всё масло будет выдавлено и на соприкасающихся поверхностях возникнут задиры. При этом важно разделить регулировочные шайбы на обычные и упорные. Упорные служат также подшипниками скольжения, что накладывает ограничения на материал, из которого они изготовлены.

Меня на изготовление самодельных регулировочных шайб натолкнула необходимость устранения люфтов дифференциала заднего моста. По каталогам вроде как подобные шайбы различной толщины существуют в природе, но в продаже их обнаружить не удалось.

Регулировочные шайбы

Первая попытка изготовления регулировочных шайб была предпринята не без помощи Дядюшки Ляо. Была изготовлена оправка для вырубки внутреннего отверстия шайбы из двух листов стали, стягивающих фольгу:

В закромах Дядюшки Ляо была отыскана фольга из нержавейки толщиной 0.1 мм. Есть и 0.2 и 0.5, и медь, и латунь, и металлы, запрещённые к свободному обороту :). Длина рулона 1 метр :

По итогу оказалось что данные шайбы не подходят, так как нержавейка не обладает достаточной износостойкостью. Но про это подробнее в теме про регулировку дифференциала. Сам же метод вполне рабочий, но в идеале плоскости устройства надо было либо шлифануть на станке, либо торцануть на токарнике. Равно как и более точно подогнать отверстие в плстинах для более точного реза. На али попадались комплекты ножей для гидравлической рубки шайб, но они окупятся только при промышленных масштабах производства.

Упорные регулировочные шайбы

Убедившись в низкой износостойкости нержавейки я заинтересовался оптимальным материалом для изготовления упорных шайб. Поиск на спец.форумах дал ответ о необходимом материале. Это сплав стали 65г, из которого делают рессоры, пружины, упорные шайбы и строительные мастерки. Насколько помню, мне на глаза попался строительный мастерок, и я тогда и сообразил что же может быть более износоустойчивым? Это как раз одно из свойств стали 65г. В строительном магазине были приобретены строительные мастерки, которые оказывается называются кельма и один шпатель. Критерием была толщина полотна, кроме того хорошая сталь должна звенеть:

Мастерок (кельма) был сделан в России и сталь мне понравилась больше китайского шпателя. Толщина 1 мм и высокие шансы, что в России использовался положенный сплав, прошедший необходимый технологический процесс изготовления:

Далее всё просто, коронкой высверливаем центр. Ступенчатым сверлом я не пробовал, но думаю бы столь тонкий металл бы просто согнуло в бараний рог:

На данный момент дифференциал собран, люфты выбраны, но итоги оправданности такой технологии можно будет подвести только при следующей разборке дифференциала, которая вероятно будет через 4-5 лет.

Технология уменьшения толщины регулировочной шайбы описана в статье про заточку инструмента.

Дроссельная шайба – регулировочное устройство, предназначенное для обеспечения стабильного гидравлического режима в системах отопления жилых домов и промышленных предприятий.

Для чего нужна дроссельная шайба на отопление

Без применения дроссельных шайб теплофикация большого количества объектов становится невозможной. Стандартные диаметры выпускаемых промышленностью водонапорных труб не позволяют обеспечить правильные гидравлические режимы в магистральной сети теплоснабжения. Наиболее близкие к источнику теплоты здания буду потреблять слишком много тепловой энергии, тогда как наиболее удаленные предприятия её недополучат.

Во избежание этого теплоснабжающие организации предписывают установку дроссельных шайб, ограничивающих расход теплоносителя в соответствии с размером объекта и его тепловой мощностью. Тем самым одновременно достигается несколько целей:

температура в помещениях отапливаемого объекта находится в пределах законодательных норм и комфортна для человека;
расход теплоносителя в системе становится предсказуемым, что позволяет выполнить правильную настройку теплогенерирующих установок в котельных;
наличие дроссельной диафрагмы заставляет владельца объекта обслуживать внутреннюю систему отопления, иначе температура в помещениях будет ниже нормы, а температура обратного трубопровода завышенной, что является поводом для штрафа.

Кроме этого, владельцы объектов могут устанавливать повторные дроссельные шайбы, регулируя расход теплоносителя внутри предприятия.

Конструкция устройства

Дроссельная шайба представляет из себя металлический диск с отверстием в центре. Диаметр этого отверстия рассчитывается с точностью до 0.1 мм по специальным формулам, либо посредством программного обеспечения, выполняющего моделирование работы системы отопления.

Шайба находится в условиях значительного давления и высоких температур, поэтому изготавливается из высококачественной стали толщиной не менее 3 мм.

При изготовлении нерегулируемой дроссельной диафрагмы отверстие должно располагаться точно в её центре. Его размер, как правило, составляет от 3 до 10 мм. Во избежание возникновения громкого свиста, вызванного движением воды через узкое отверстие, с него снимается фаска с обеих сторон.

Регулируемая дроссельная шайба имеет более сложную форму. Сквозь уплотнительные кольца выводится регулировочный шток. Вращая его, изменяется суммарная площадь отверстия, благодаря чему меняется гидравлический режим.

Место установки дроссельной шайбы

В подавляющем большинстве случаев дроссельная шайба устанавливается на втором по ходу движения теплоносителя фланце вводной задвижки подающего трубопровода. Подобная процедура актируется и фиксируется должностными лицами теплоснабжающей организации и владельца объекта.

В случае необходимости могут устанавливаться повторные шайбы в целях регулировки гидравлических режимов внутри объекта. При этом вводная дроссельная диафрагма будет строго ограничивать расход теплоносителя вне зависимости от количества шайб, установленных после неё.

В некоторых случаях для защиты радиаторов отопления от избыточного давления, шайбы устанавливаются и на подающем, и на обратном трубопроводе данного участка системы отопления.

Как правило, все шайбы устанавливаются в помещении индивидуального теплового пункта. При наличии элеватора шайба не устанавливается, так как сопло смесительного узла выполняет те же функции – ограничение расхода теплоносителя.

Расчет диаметра отверстия дроссельной шайбы

Расчет диаметра регулировочного отверстия – важная и кропотливая работа. Расчет выполняется в соответствии со сводом правил СП 41.101/95, посвященным процессу проектирования тепловых пунктов.

Формульный метод

Наиболее простая и точная формула описана в СП 41.101/95 и выглядит так:

где G — расчетный расход воды в трубопроводе, т/ч;

ΔH — напор, гасимый дроссельной диафрагмой, м.

Информация о расчетном расходе воды должна содержаться в договоре теплоснабжения. Цифру дросселируемого напора можно определить как экспериментально, так и взять из проекта, при его наличии. Как правило, он составляет 0,6-2 м. вод. ст.

Вне зависимости от поставленной задачи необходимо учитывать несколько обязательных требований:

Располагаемый напор не должен быть ниже 6 м. вод. ст.;
Итоговые гидравлические потери между подающим и обратным трубопроводов чаще всего находятся в пределах 0.6-2 м. вод. ст.
При наличии элеватора диаметр дроссельной диафрагмы не должен быть меньше диаметра сопла.

Программный метод

При применении программного метода возможно получить более точный расчет диаметра дросселирующего отверстия.

Известно, что система отопления состоит не только из трубопроводов, но и из множества других элементов:

запорной арматуры;
фильтров;
тройников на разделение и слияние потоков;
и др.

Формульный метод не учитывает этих особенностей, ведь каждый из элементов имеет собственное гидравлическое сопротивление. В программном обеспечении каждый элемент учитывается в виде коэффициента местного сопротивления (КМС).

Между гидравлическим сопротивлением, значением КМС и диаметром дроссельной шайбы есть зависимость. Программа проверяет вводимые данные на соотношение размера отверстия с гасимым напором и выдает вердикт о необходимости увеличения или уменьшения его диаметра.

Видео описание

Расчет дроссельных шайб и диафрагм.

Сбор данных и предварительные расчеты

Все элементы системы, начиная от источника теплоты и заканчивая батареей в доме абонента, объединены в сложную гидравлическую сеть. Ученые давно описали принципы её работы и заключили их в формулы. Но при расчете дросселирующей шайбы должно учитываться множество дополнительных факторов. Для этого специализированные организации выполняют ряд подготовительных работ:

Производится энергетическое обследования строительных ограждающих конструкций объекта, а также источников теплоты внутри него.
Определяются фактические и расчетные параметры магистральной тепловой сети, такие как: располагаемый напор, гидравлическое сопротивление, максимальный расход теплоносителя и др.
Составляется схема объекта с указанием всех параметров труб и отопительного оборудования.
Производится прогноз развития участка тепловой сети на срок не менее 5 лет вперед.

По итогам выполнения мероприятий и расчетов производится оценка правильности действий. Фактический расход теплоносителя сравнивается с идеальной программно откалиброванной моделью тепловой сети. Коэффициент сравнительного расхода теплоносителя должен находиться в пределах 0.9-1.15, где за единицу принят идеальный расход.

Эффект от установки шайб

Установка дроссельной шайбы решает не только проблемы внешней гидравлической сети, но и внутридомовой системы:

Наиболее удаленные отопительные стояки обеспечиваются достаточным расходом теплоносителя и хорошо прогреваются.
Наиболее близкие к центральному тепловому пункту объекты не перегреваются, температура воздуха в помещениях остается комфортной.
Система находится в устойчивом и предсказуемом гидравлическом режиме, исключены внезапные изменения её параметров: расхода, давление, температуры и др.
Температура в подающем и обратном трубопроводе соответствует утвержденному температурному графику, благодаря чему снижается себестоимость производимой тепловой энергии.
Для потребителей перегретой воды и пара создаются гарантированные условия поддержания абсолютного давления при динамических тепловых режимах работы сети.
Для абонентов, эксплуатирующих системы отопления, создаются условия поддержания давления в трубопроводах на уровне не ниже 5 кгс/см2 в любой точке разветвленной сети, что позволяет предотвратить вскипание теплоносителя, либо, наоборот, образование вакуума.

Наладка с регулируемыми шайбами

Наладка тепловой сети посредством регулируемых дроссельных шайб значительно упрощает задачу. Регулировка производится в отопительный период по следующему плану:

Диаметр дросселирующих отверстий устанавливается в соответствии с предварительным расчетом.
По показаниям измерительных приборов оценивается режим работы сети и соответствие близости расхода теплоносителя к расчетным значениям.
После повторной регулировки шайб ожидается наступление установившегося режима работы тепловой сети.
Процесс повторяется до получения необходимого результата, после чего шайбы пломбируются.

Видео описание

Что такое дросселирующая шайба.

Заключение

Установка дроссельных шайб – полезное мероприятие, как для теплоснабжающей организации, так и для потребителя. После их установки обе стороны взаимоотношений вынуждены эксплуатировать систему надлежащим образом. Теплоснабжающая организация - для обеспечения договорных параметров теплоносителя на границе балансовой и эксплуатационной ответственности сторон, а со стороны абонента – для эффективного теплосъема в целях поддержания надлежащей температуры воздуха в помещениях, а также соблюдения температурного графика в части температуры обратного трубопровода.

Читайте также: